论文研究-元胞自动机在水泥水化微观模型中的应用 .pdf

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元胞自动机在水泥水化微观模型中的应用,王燕文,,通过分析水泥水化计算机微观模拟领域中最具代表性的CEMHYD3D系统,本文着重论述了在元胞自动机理论指导下水泥微观粒子的水化过程,�
国武技论文在线 程如图。 开始 扫描三维微结构识别分解体 求邻居像素点并识别其物相 若像素可溶是舍存在 邻居像素是孔隙的点一 像素分解并作出标志 结束 图溶解流程 基于的扩散反应规则及流程 扩散反应规则:在溶解过程后,标志为可溶解的物相分解生成一组只有一定体积,且与 化学计量成正比的扩散样木,以离子状态存在于空间中。离子或自由扩散,或与特定离子反 应生成新物相,更或者呆在原位置不动,完全决定于行走“步后所在像素点代衣的物相是何 种离子。 在扩散反应过程中,首先使所有溶解性标忐为且与孔隙相邻的物相像素在六个邻居方 向上随机行走一步:然后根据其行走后像素点位置上的物相及对应的化学反应方程式、 反应概率(由分解概率得来)等因素,确定能否发牛反应及反应后的产物等。如果移动后的 像素 处于孔隙即水中,仅仅随机扩散一步;若扩散后的位置并非为孔隙,且与之发 生碰撞而反应生成新物质;需及时更新物相及新物质位置等;若既不能反应又不能扩散 则原位置不动进行下一轮的溶解扩散反应过程。具体流程如图。 丌始 取出某一扩散离子计算其成核概窣 个邻向 行走一步到新位置 新位置原先是 否被水占 能否反应 是 据化学反应方 式发生反应 结束 图扩散反应流稈 国武技论文在线 水化规则的算法描述 系统的水化模块用到的数据结构有,数组 存放三维微结构各丛 标点对应的 ;数组 存储物相的可溶性标志:数组 存储当前元胞在个邻居方向的所有邻居像素点偏移量: 。由于元胞自动机的主要作用是确定元胞及其邻居的状态,所以此 处仅描述溶解和扩散反应规则中确定邻居元朐及状态的核心算法ε 溶解规则算法化 溶解规则中,确定元胞的邻居像素中是否存在孔喋的算法程序: 三维空间的每个像素点 是否与水相邻的标志,相邻为,不相邻为 个邻居方向的所有邻居像素点( 对新位置进行周期边界约束处理 水 与水相邻 加偏移量标志可溶 扩散反应规则算法化 扩散反应过程中,离子随机选择个邻居方向的某一方向移动一步,并硝定是否反应的 核心算法如下: 存储当前位置(,,) 为随机函数,产生之间的数 为移动的邻居方向,个方向之 国武技论文在线 随机移动,周期边界条件约束新位置 (()为 且已达成核概率) (( )是孔隙 保持原位置( )不动 结论 本文采用 模拟系统研究了元胞自动机模型方法在水泥水化过程中的应用 将水泥颗粒看作简单的元胞集合,每一个元胞作为水泥颗粒中某一物相的代表,都要遵守元 胞自动机方法指导下的水化规则,以完成水泥颗粒的水化。元胞自动机方法为复杂的群体行 为提供简单的结构,其实质是一种仝新的计算形式,将被推广应用到更多的研究领域。 参考文献 曹伟元胞自动机与训算机模拟丹东纺专学报: 许林侩明三维元胞自动机及其在计算机上的实现中国水运,,() 王漓江数字图像系统水泥水化和微结枃演变的计算机樸拟的研究大连:大连理工大学, 吴丹耿王培铭水泥水化过程计算机模拟 系统分析与模拟灾现材料导报, 王栗然李旭东水泥水化过程及三维细观结构的计算机模拟兰州:兰州理工人学

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