【摘要】：近年來,由于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣及煤炭燃燒等原因,產(chǎn)生了大量顆粒物和有害氣體,帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。空氣中的細小顆粒物常附帶有毒物質(zhì),可通過鼻腔進入人體,對人體健康造成威脅�？諝忸w粒物的凈化方法目前主要通過安裝工業(yè)廢氣凈化設(shè)備、汽車尾氣凈化器、室內(nèi)空氣凈化器等方法,這在一定程度上提高了空氣質(zhì)量,但這些方式均未能有效凈化空氣中的細小金屬顆粒。空氣中細小金屬顆粒常帶有磁性,對人體的直接危害很大。因此,如何減少空氣中的細小顆粒,尤其是減少空氣中帶磁性小金屬粒子問題的研究刻不容緩。本文分別在無磁場和外磁場兩種情況下,利用分形理論研究了具有冪次函數(shù)相互作用的鐵磁粒子的有限擴散限制集團凝聚(Diffusion Limited Cluster Aggregation,簡稱DLCA)。分析了在不同動力參數(shù)、不同初始粒子最小間距、不同磁場強度及磁場方向下鐵磁粒子的擴散限制集團凝聚團簇體的形貌及磁化強度的變化規(guī)律,這對進一步理解鐵磁粒子的有限擴散限制集團凝聚機理,改善空氣凈化器對小金屬顆粒的沉降技術(shù)具有重要的借鑒意義。本文的主要工作內(nèi)容如下:1、基于DLCA模型,引入粒子的自旋自由度,研究了具有冪次函數(shù)相互作用的鐵磁粒子的有限擴散限制集團凝聚,分別分析了在遠程相互作用力和近程相互作用力及其它系統(tǒng)參數(shù)下鐵磁粒子分形凝聚團簇形貌的演化規(guī)律,并從分形維數(shù)和磁化強度等方面研究了鐵磁粒子凝聚團簇的物理特征。2、研究了外磁場下鐵磁粒子的有限擴散限制集團凝聚,分別分析了磁場強度和磁場方向?qū)﹁F磁粒子擴散限制集團凝聚團簇體形貌、磁化強度的影響。3、基于無磁性粒子的DLCA模型、無磁場時鐵磁粒子的DLCA模型、外磁場下鐵磁粒子的DLCA模型,利用Visual Studio和Matlab混合編程,設(shè)計開發(fā)了基于DLCA模型的粒子擴散凝聚交互式模擬軟件。該模擬軟件通過提取Matlab程序中的輸入?yún)?shù),以Visual Studio界面顯示,仿真模擬在不同參數(shù)下無磁性粒子、磁性粒子、磁性粒子與無磁性粒子混合的有限擴散限制集團凝聚,直觀的展示了無磁性粒子凝聚的團簇形貌及分形維數(shù),磁性粒子、磁性粒子混合無磁性粒子的凝聚團簇的分形形貌、分形維數(shù)、上旋和下旋粒子數(shù)、磁化強度等仿真結(jié)果。
【圖文】：

邐（２．１）逡逑；２－＞00邋ｌ0ｇ２，Ｚ逡逑具體計算方法如下：如圖２．１所示，用長度大小為２＊ｎ邋（７７＝１，２，３，４＂０的方逡逑格覆蓋分形圖形，分別計算不同《值下的覆蓋有圖像的方格的數(shù)量州《），令橫坐逡逑ｆ邋１邋Ａ逡逑標ｊｃ（ｎ）邋＝邋ｌｏｇ邋—，縱坐標ｙ（？ｚ）＝ｌｏｇ（Ｍ：ｎ）），最后用最小二乘法求擬合直線的斜率，逡逑所得斜率的絕對值就是盒維數(shù)的值。逡逑１邋ｒ邋ｒＭ逡逑圖２．１盒維數(shù)法計算ＤＬＣＡ凝聚體分形維數(shù)的示意圖逡逑２．２分形生長模型逡逑２．２．１邋Ｅｄｅｎ邋模型逡逑Ｅｄｅｎ模型最初是用來研宄生物細胞群體的，后來被用來研宄森林火災(zāi)和謠逡逑言傳播等問題。一般情況下，Ｅｄｅｎ模型可以在所有的晶格中模擬。逡逑５逡逑

Ｅｄｅｎ模型最初的模擬規(guī)則是：在團簇邊界處隨機選擇一個被占據(jù)點，然后逡逑在這個被占據(jù)點的最近鄰位置，隨機選擇其中一個未被占據(jù)的最近鄰的邊界處的逡逑點，進行生長模擬并重復(fù)這個過程，最后形成一個相當大的團簇，如圖２．２所示。逡逑這就是Ｅｄｅｎ模型最初最簡單的模擬規(guī)則。在大尺度模擬時，Ｅｄｅｎ模型會接近于逡逑一個大的“圓盤”，只有邊界處的點是“活的”，，內(nèi)部的點則喪失了生長功能［２４］。逡逑＃逡逑圖２．２邋Ｅｄｅｎ分形生長圖形逡逑２．２．２邋ＤＬＡ邋模型逡逑有限擴散凝聚（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ邋Ｌｉｍｉｔｅｄ邋Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ，簡稱ＤＬＡ）模型具有模型簡單、逡逑易于實現(xiàn)的優(yōu)點，可以很好的模擬很多自然界中的分形生長現(xiàn)象，得到了廣泛的逡逑應(yīng)用。逡逑ＤＬＡ模型的運動規(guī)則是逡逑１．
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X51

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高清河;杜安;劉錦超;;基于伊辛模型的Fe_(0.5)Mn_(0.1)Al_(0.4)合金磁化強度和磁熵變蒙特卡洛模擬[J];原子與分子物理學(xué)報;2015年03期

2 熊海靈;楊志敏;李航;;基于非并行布朗運動的土壤膠體分形凝聚模擬算法改進[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年06期

3 張志東;;磁性材料的磁結(jié)構(gòu)、磁疇結(jié)構(gòu)和拓撲磁結(jié)構(gòu)[J];物理學(xué)報;2015年06期

4 肖晨帆;肖揚;;在VS2012下創(chuàng)建類似Visual Studio界面的方法[J];電腦編程技巧與維護;2014年19期

5 酈建國;吳泉明;胡雄偉;劉含笑;姜芝蓉;;促進PM_(2.5)凝聚技術(shù)及研究進展[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2014年06期

6 熊海靈;楊志敏;李航;;擴散模型和凝聚模型耦合作用下膠體凝聚動力學(xué)的Monte Carlo模擬研究[J];物理化學(xué)學(xué)報;2014年03期

7 肖揚;肖晨帆;;VS2012下的Ribbon界面開發(fā)[J];電腦編程技巧與維護;2013年19期

8 盧照方;;灰霾天氣的形成與灰霾監(jiān)測[J];綠色科技;2011年09期

9 鄭典模;朱升干;蔣文天;戴健;;基于DLCA模型的絮凝過程模擬與應(yīng)用[J];南昌大學(xué)學(xué)報(工科版);2011年02期

10 吳一琦;許曉軍;;三角格點基底上磁性分形團簇形貌演化規(guī)律[J];計算物理;2010年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 溫娟;李宏;王萬軍;王新華;劉彥麗;;應(yīng)用DLCA模型對鋼水中夾雜物粒子集團凝聚過程動力學(xué)行為的模擬研究[A];冶金研究中心2005年“冶金工程科學(xué)論壇”論文集[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 姚萌;基于顆粒物聚集形態(tài)特征分析的超濾膜污染控制機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 趙宇;居民區(qū)地下車庫自然狀態(tài)下PM1.0顆粒的運動擴散特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 喬威;工程技術(shù)中的幾類分形行為與控制[D];山東大學(xué);2015年

4 李玉劍;復(fù)雜系統(tǒng)中集體行為和臨界現(xiàn)象的動力學(xué)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

5 孫麗俠;磁場下鎳離子的化學(xué)還原反應(yīng)與產(chǎn)物的磁疇結(jié)構(gòu)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 關(guān)春悅;磁性材料的磁學(xué)性質(zhì)以及磁熵變的模擬研究[D];東北大學(xué);2014年

2 王東升;釘扎相變時有限厚度磁性薄膜上疇壁運動的數(shù)值模擬研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 馮永寧;混凝過程中絮凝體的標度可變性及其分形仿真模擬[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

4 郭航;水中絮凝體分形成長動態(tài)仿真技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

5 柴海霞;絮凝體分形仿真模擬[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

6 胡煜東;Ising模型的數(shù)值模擬研究[D];重慶大學(xué);2006年

本文編號：2690805