【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(yán)重的環(huán)境污染問題。空氣中的細(xì)小顆粒物常附帶有毒物質(zhì),可通過鼻腔進(jìn)入人體,對(duì)人體健康造成威脅。空氣顆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(xì)小金屬顆粒�？諝庵屑�(xì)小金屬顆粒常帶有磁性,對(duì)人體的直接危害很大。因此,如何減少空氣中的細(xì)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(chǎng)和外磁場(chǎng)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(kuò)散限制集團(tuán)凝聚(Diffusion Limited Cluster Aggregation,簡(jiǎn)稱DLCA)。分析了在不同動(dòng)力參數(shù)、不同初始粒子最小間距、不同磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)方向下鐵磁粒子的擴(kuò)散限制集團(tuán)凝聚團(tuán)簇體的形貌及磁化強(qiáng)度的變化規(guī)律,這對(duì)進(jìn)一步理解鐵磁粒子的有限擴(kuò)散限制集團(tuán)凝聚機(jī)理,改善空氣凈化器對(duì)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(kuò)散限制集團(tuán)凝聚,分別分析了在遠(yuǎn)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(tuán)簇形貌的演化規(guī)律,并從分形維數(shù)和磁化強(qiáng)度等方面研究了鐵磁粒子凝聚團(tuán)簇的物理特征。2、研究了外磁場(chǎng)下鐵磁粒子的有限擴(kuò)散限制集團(tuán)凝聚,分別分析了磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向?qū)﹁F磁粒子擴(kuò)散限制集團(tuán)凝聚團(tuán)簇體形貌、磁化強(qiáng)度的影響。3、基于無磁性粒子的DLCA模型、無磁場(chǎng)時(shí)鐵磁粒子的DLCA模型、外磁場(chǎng)下鐵磁粒子的DLCA模型,利用Visual Studio和Matlab混合編程,設(shè)計(jì)開發(fā)了基于DLCA模型的粒子擴(kuò)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(kuò)散限制集團(tuán)凝聚,直觀的展示了無磁性粒子凝聚的團(tuán)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(tuán)簇的分形形貌、分形維數(shù)、上旋和下旋粒子數(shù)、磁化強(qiáng)度等仿真結(jié)果。
【圖文】：

邐（２．１）逡逑；２－＞00邋ｌ0ｇ２，Ｚ逡逑具體計(jì)算方法如下：如圖２．１所示，用長(zhǎng)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(jì)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(biāo)ｊｃ（ｎ）邋＝邋ｌｏｇ邋—，縱坐標(biāo)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(duì)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(jì)算ＤＬＣＡ凝聚體分形維數(shù)的示意圖逡逑２．２分形生長(zhǎng)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(xì)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(tuán)簇邊界處隨機(jī)選擇一個(gè)被占據(jù)點(diǎn)，然后逡逑在這個(gè)被占據(jù)點(diǎn)的最近鄰位置，隨機(jī)選擇其中一個(gè)未被占據(jù)的最近鄰的邊界處的逡逑點(diǎn)，進(jìn)行生長(zhǎng)模擬并重復(fù)這個(gè)過程，最后形成一個(gè)相當(dāng)大的團(tuán)簇，如圖２．２所示。逡逑這就是Ｅｄｅｎ模型最初最簡(jiǎn)單的模擬規(guī)則。在大尺度模擬時(shí)，Ｅｄｅｎ模型會(huì)接近于逡逑一個(gè)大的“圓盤”，只有邊界處的點(diǎn)是“活的”，，內(nèi)部的點(diǎn)則喪失了生長(zhǎng)功能［２４］。逡逑＃逡逑圖２．２邋Ｅｄｅｎ分形生長(zhǎng)圖形逡逑２．２．２邋ＤＬＡ邋模型逡逑有限擴(kuò)散凝聚（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ邋Ｌｉｍｉｔｅｄ邋Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ，簡(jiǎn)稱ＤＬＡ）模型具有模型簡(jiǎn)單、逡逑易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，可以很好的模擬很多自然界中的分形生長(zhǎng)現(xiàn)象，得到了廣泛的逡逑應(yīng)用。逡逑ＤＬＡ模型的運(yùn)動(dòng)規(guī)則是逡逑１．
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2690805