振动叶栅中三维振荡粘性流场的压力密度消去法

1前言三维非定常流场的求解是目前国内外的一个热点研究课题山。文献［2］完成了三维可压非定常欧拉流场的求解,这一方法在求解三维非定常欧拉流场时,应用了四阶fringe－Kutta方法对控制方程进行积分,用中心差分进行空间离散,采用了四阶人工粘性项来保证计算格式稳定,计算稳定性要求严格,时间步长不能大,计算时间长。本文从非定常三维粘性N－S方程组出发,通过合理的数学方法,消去压力及密度项,得到只包含振荡速度矢量项对空间的偏微分方程组,在已知定常速度场后,这一方程组很容易求解。2基本方程在以角速度为n作旋转的相对坐…     

求解Navier-Stokes方程组的组合紧致迎风格式

给出一种新的至少有四阶精度的组合紧致迎风(CCU)格式,该格式有较高的逼近解率,利用该组合迎风格式,提出一种新的适合于在交错网格系统下求解Navier-Stokes方程组的高精度紧致差分投影算法.用组合紧致迎风格式离散对流项,粘性项、压力梯度项以及压力Poisson方程均采用四阶对称型紧致差分格式逼近,算法的整体精度不低于四阶.通过对Taylor涡列、对流占优扩散问题和双周期双剪切层流动问题的计算表明,该算法适合于对复杂流体流动问题的数值模拟.     

二维声子晶体带隙计算中的时域有限差分方法

通过将各向同性介质动态弹性方程转化为一阶双曲型波动方程，采用交错网格法改进了O(2,4)的时域有限差分算法. 进而将其应用于二维声子晶体带隙特性计算，理论计算结果和实验结果符合较好，证明该方法适用于声子晶体带隙特性的计算. 关键词： 声子晶体 声子带隙 时域有限差分 交错网格PACC：     

基于声辐射模态的有源控制解耦

在声辐射模态有源噪声控制策略框架下,选择压电陶瓷片作为控制作动器。根据前四阶声辐射模态形状特点提出了四种压电作动器位置布置方法。理论分析及数值计算表明,以这种方式布放的压电作动器不仅能有效地降低结构辐射的声功率,而且控制过程中这四组作动器分工明确,从而将控制方程解耦。在控制前几阶声辐射模态声功率时可以将复杂的多输入/多输出控制系统转变为几个简单的、互相独立的单输入/单输出控制系统。      

圆管三维声传播数值计算

本文实现了具有吸声衬里的圆管内三维声传播计算,提供了全部数值计算方法和差分格式。并讨论了吸声材料各种不同的周向布置对声衰减的影响。计算结果表明,面对面的周向布置声衰减效果最好。     

变格距网格中平流和扩散方程的求解

根据非均匀网格中一阶和二阶中心差分的精度,讨论了线性平流方程和扩散方程的解。非均匀网格的主要影响有二:一是造成同一波长的谐波在各点的视在波长不同;二是与均匀网格相比,一阶中心差分产生附加的实部,二阶中心差分出现附加的虚部。这种空间差分的误差使平流方程的解成为一调幅移行波,而使扩散方程的解带有平流误差。克服的方法可在平流方程中附加一人工粘性项,在扩散方程中附加一平流项。     

一种声发射信号方位角自适应监测算法*

四阶累积量可用于声发射信号处理,结合盲波束形成算法可对声发射信号的方位角进行估计。由于四阶累积量的计算量较大,采用迭代计算的思想,提出一种基于四阶累积量的自适应声发射信号方位角监测算法。与改进前的算法相比,自适应算法的计算复杂度和所需存贮空间均显著降低,可用于声发射信号的方位估计和监测。计算机仿真及实测数据分析均验证了算法的有效性。     

声辐射问题中的模态分析,Ⅱ.实例

声辐射模态和声场分布模态分别描述了复杂振动表面的辐射模式和声场的分布模式。通过数值计算,揭示声辐射模态和声场分布模态的物理含义。针对球形声源、旋转体声源和立方体声源,给出了声辐射模态和声场分布模态的几何图案。第一阶模态表示单极子辐射行为,第二阶到第四阶模态表示偶极子辐射行为,第五阶到第九阶模态表示四极子辐射行为。声辐射模态和声场分布模态将多极子分解方法应用于复杂声源声辐射问题的讨论。     

求解粘性Hamilton-Jacobi方程的高阶方法

提出了求解具有粘性项的Hamilton-Jacobi方程的二阶、四阶方法.该方法以加权基本无振荡(WENO)格式为基础,通过修正数值通量函数和构造右端粘性项的基于非线性限制器的二阶近似、基于Taylor展开的四阶近似,成功地求解了一维、二维的粘性Hamilton-Jacobi方程.给出的算例说明了本方法具有高分辨率、鲁棒性和无振荡特性.     

粘性层模型及其在求解层流分离流动中的应用

为准确而简便地求解分离流动,本文提出了气体流动的粘性层模型。此模型在简化Navier-Stokes方程时,保留了粘性层厚度的零阶项和一阶项,并考虑了切应力和压强沿法向的变化。文中给出了在任意非正交坐标下粘性层模型的基本方程和边界条件。为了检验这一方法的可行性,对层流分离流动进行了数值计算。结果表明,这一方法的计算简单而准确,与试验符合较好,是计算含有大分离的流动的一种有效方法。     

凹型钝头体超音速粘性流场的数值模拟

本文首先从单个方程出发,根据TVD思想,比较自然地给出了二阶带通量限制器的CSCM^[1]差分方法,然后推广到方程组情形。为了验证方法和程序,将球头绕流计算结果同文献[2]作了比较,然后运用此方法模拟了轴对称凹型钝体的粘性超音速分离绕流流场,对一阶与二阶、粘性与无粘性数值结果作了比较。计算网格采用了简单、快速易行的拟正交代数生成方法。     

通过声辐射模态研究结构声辐射的有源控制

以简支平板为例,通过声辐射模态建立了弹性结构声辐射的有源主动控制策略。并分析了声辐射模态的数学和物理意义。研究发现在中、低频时,声辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低。在此基础上,本文提出了一种新的控制策略,即抵消前ｋ阶声辐射模态的伴随系数,使得前ｋ阶声辐射模态的声功率为零。本文以点力作动器作为控制力源进行了数值计算研究。     

二维对流反应方程的高精度多重网格方法

利用一阶偏导数项的四阶紧致差分算子,直接推导出了数值求解二维对流反应方程的一种新的高精度紧致差分格式。为了提高差分方程的求解效率,采用多重网格加速技术,建立了与之相适应的多重网格V循环算法。数值实验结果验证了本文方法的精确性和可靠性。     

光声池中微弱光声信号检测

大气中的污染源气体含量很少, 用光声光谱对其进行监测得到的光声信号极其微弱. 本文首先分析微弱信号产生机理, 在分析Holmes Duffing方程的基础上, 提出了适合光声池微弱信号检测的变尺度差分方法. 该方法通过对信号进行尺度变换, 再做差分来检测微弱信号. 理论分析和实验表明, 变尺度差分方法能很好地抑制系统相空间的共模噪声, 而且能很好地凸显混沌状态临界值. 变尺度差分方法测出的信号相对误差都小于5%, 说明其可以用于较高频率、 相位和频率都未知的微弱光声信号幅值检测. 关键词： 光声光谱 微弱信号 幅值 Duffing     

poisson方程的预示校正差分格式

本文提出求解二维、三维Poisson方程的Dirichlet和Neumann两类边值问题的预示校正差分格式。它完整地包括求解区域的内结点格式、边界面结点格式、边界线结点格式和边界角结点格式。这种新的差分格式达到四阶精度,并可通过对选择因子的优越使计算误差达到最小。     

管内声场计算的一种新的差分方法

本文提出一种新的计算管内声传播的差分方法。它采用MacCormack时间分裂显式格式,直接求解声压和声学速度的基本方程组,通过合适处理声学边界条件,成功地计算了三维矩形管内声场。文中还给出了全部计算格点的差分格式和稳定性条件。这种差分方法的特点是内存少,计算比较稳定,程序简单,调试方便。特别适合于三维声场计算。     

高精度有限差分在湍流直接数值模拟中的应用

本文采用高精度有限差分法对矩形管道内充分发展湍流换热进行了直接数值模拟,湍流雷诺数Rer和普朗特数分别为400(Rem=6200)和0.71,压力泊松方程分别采用两种不同的离散格式(二阶和四阶中心差分离散).结果表明,同二阶中心差分格式相比,高精度有限差分可以在较少的网格下得到较好的结果;压力泊松方程采用四阶中心差分或二阶中心差分对计算结果的影响甚小,但采用二阶中心差分时,可以节省大量的计算时间.     

边界层流动中湍斑的直接数值模拟

用Navier-Stokes方程直接数值模拟平板边界层流动中湍斑的形成和演化过程.发展了模拟湍斑的高精度、高分辨率的高效计算方法,包括推出四阶时间分裂法以提高精度;提出三维耦合差分方法,用于关于压力的泊松方程和关于速度的亥姆霍兹方程的空间离散,建立其四阶三维耦合中心差分格式;并采用四阶紧致迎风差分格式,避免了一般四阶中心差分格式不适用于边界邻域的困难和提高了分辨率;精心地处理各种边界条件,以保持精度和稳定.该方法适用于包含边界邻域的整个区域内的湍斑模拟.通过模拟平板边界层流动中湍斑的复杂演化过程,显示了湍斑的基本特征.     

基于中心差分的对流扩散方程四阶紧凑格式

在经典中心差分格式的基础上,提出对流扩散方程的四阶紧凑差分格式。具体方法是,先就一维情形,将中心差分格式改造为不受网格Reynolds数限制的恒稳二阶格式,再在不增加相关网格点的前提下,通过格式中对流系数和源项的摄动处理,使稳格式的精度提高至四阶。本文并作一、二、三维流动模型方程及高Rayleigh数自然对流传热问题的数值求解,例示本文格式的优良性态。     

平面波与平面行波脉冲的声相互作用

Westervelt在研究两正交平面波的相互作用时曾经推论:在两个波的公共区之外没有散射声。但由于所论的公共区不是一个有限大的区域,故“公共区之外”是没有实际意义的。本文讨论一列平面波与一列平面行波脉冲的声相互作用,显然这两个波不仅都满足波动方程,而且可以用来讨论公共区之外的声散射声问题。计算结果表明,如果介质没有频散效应,则公共区之外不存在服从因果律的声散射声。本文还指出,对于这两个一阶场所构成的公共区来说,应用Lighthill远场积分来讨论这种情况下的声散射声是不妥当的。 关键词：