高密度和高粘度比率下气液两相流动的数值模拟

本文在VOF方法的基础上,采用粗细两套网格对高密度和高粘度比率下的气液两相流动模拟进行了研究分析.在细网格中求解流体体积函数方程,在粗网格中采用交错网格求解动量方程和压力修正方程,通过粗细网格间的数据传递获得求解动量方程时需要的准确的界面密度和粘度及控制体密度,克服了高密度和高粘度比率下通过插值方法计算界面密度和粘度及控制体密度带来较大误差的困难,保证了质量和动量同时守恒.高密度和高粘度比率下气液两相流动中气液交界面处密度、速度和压力急剧变化,为了保证格式的有界性和稳定性,采用稳定的有界高阶组合格式STOIC.最后模拟了不同工况下气泡在液体中的运动,并通过实验和模拟结果验证了方法的可行性及准确性.     

温度体动网格模型中控制参数的研究

采用调整导热系数和源项分布的方式,对温度体动网格模型所生成的网格品质进行控制.温度体动网格模型将运动边界的位移虚拟为求解域的温度边界条件,以流体能量方程或固体导热方程作为控制方程,通过选取不同的导热系数或源项分布可以得到适合不同求解问题需要的温度分布,并将求解得到的网格节点的温度作为其动态位移量.采用温度体动网格模型计算平动、三维旋转运动、柔性体运动等流固耦合计算中可能涉及的动网格算例.结果表明,在计算效率和生成网格的品质方面,与已有的动态网格生成方法相比,具有较大的优势,可以有效解决流固耦合数值模拟中存在的动态网格生成难题.     

基于变分原理的二维热传导方程差分格式

研究二维热传导方程的差分数值模拟.用变分原理在不规则结构网格上建立热流通量形式的差分格式.将热流通量作为未知函数求泛函极值,并与温度函数联立求解.克服通常九点格式用插值方法计算网格边界上的热传导系数和网格结点上的温度所引入的误差.     

基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理

将格子玻尔兹曼方法(LBM)和BFECC技术相结合,在四叉树网格上实现,并用于二维不可压缩流动的求解.二维四叉树(三维八叉树)网格是一种非均匀网格,利用树结构进行数据存储,具有非常高的检索效率.BFECC是一种数值技巧,可以把求解输运方程的奇数阶格式通过误差修正提高一阶精度.基于四叉树网格的LBM,引入BFECC后,能有效减小输运过程中非均匀网格插值产生的误差,在总体上实现二阶精度,和经典的LBM方法相当.最后给出二维顶盖驱动方腔流动算例和二维圆柱绕流算例,从中可以看出格式的有效性.     

利用N-S方程模拟机翼气动弹性的一种计算方法

利用一种双时间方法求解三维非定常N-S方程,得到与任意非定常运动对应的气动力,在求解非定常气动力的同时,在时间域内用二阶龙格 库塔方法求解机翼弹性运动方程,从而模拟粘性流动中的气动弹性全过程.为保证网格生成效率,采用无限插值理论生成O-H型代数网格,考虑了机翼变形时的网格生成问题,并得到计算结果.     

求解二维三温辐射扩散方程组的一种代数两层迭代方法

在二维三温辐射扩散方程离散代数方程组的求解中,由于光子、电子和离子温度之间存在耦合关系,而且三个温度在同种介质中有不同的扩散性质,使得经典的代数多重网格(AMG)方法难以直接应用.基于特殊粗化策略,在粗网格层解除了这种耦合关系,得到一种代数两层网格方法,而粗网格方程由经典AMG方法求解.将这一算法具体应用于JFNK(Jacobian自由的Newton-Krylov)框架中预处理方程的求解,并基于该框架求解二维三温辐射扩散方程组.数值结果显示了算法的可扩展性和健壮性.     

同位网格上不可压流动的反欠松弛压力修正算法

本文提出了同位网格上的不可压流动压力修正算法,其中压力修正值由压力方程所求得。设计了分离式的动量插值方法,有效地避免了松弛因子对计算结果的影响和不合理压力场的出现。提出了构造压力方程的反欠松弛方法,该方法建立了稳定和加速计算收敛的一般途径。对经典算例的计算得到了满意的结果。     

二维保单调保守恒插值算子

基于一个一维保单调保守恒插值算子,利用不完全双二次插值提出一个二维保单调保守恒插值算子.从插值逼近角度,通过几个数值实验验证该插值算子有效.用得到的二维插值算子作为结构网格自适应加密(structured adaptive mesh refinement,SAMR)算法中的细化插值算子,求解几个二维Euler方程数值例子,结果表明,提出的二维插值算子有效.     

非均匀网格泊松方程高阶紧致离散及加速方法

本文将非均匀网格直接离散的高阶紧致格式从二维推广到三维,结合附加修正多重网格方法提高了传统迭代方法的收敛效率,并且验证了该格式在不同边界条件的数值表现。结果表明:该方法可以有效的求解NS方程中的压力泊松方程.     

基于平面问题的位移压力混合配点法

引入压力变量,将弹性力学控制方程表达为位移和压力的耦合偏微分方程组,采用重心插值近似未知量,利用重心插值微分矩阵得到平面问题控制方程的矩阵形式离散表达式.采用重心插值离散位移和应力边界条件,采用附加法施加边界条件,得到求解平面弹性问题的过约束线性代数方程组,采用最小二乘法求解过约束方程组,得到平面问题位移数值解.数值算例验证了所提方法的有效性和计算精度.     

A coupled pressure-based computational method for incompressible/compressible flows

Pressure-based flow solvers couple continuity and linearized truncated momentum equations to derive a Poisson type pressure correction equation and use the well known SIMPLE algorithm. Momentum equations and the pressure correction equation are typically solved sequentially. In many cases this method results in slow and often difficult convergence. The current paper proposes a novel computational algorithm, solving for pressure and velocity simultaneously within a pressure-correction coupled solution approach using finite volume method on structured and unstructured meshes. The method can be applied to both incompressible and subsonic compressible flows. For subsonic compressible flows, the energy equation is also coupled with flow field and the density of fluid is obtained by equation of state. The procedure eliminates the pressure correction step, the most expensive component of the SIMPLE-like algorithms. The proposed coupled continuity-momentum-energy equation method can be used to simulate steady state or transient flow problems. The method has been tested on several CFD benchmark cases with excellent results showing dramatically improved numerical convergence and significant reduction in computational time.     

高温高压下湿空气的焓和熵计算

本文以湿空气透平和压缩空气储能系统中的工质-湿空气为研究对象,运用所提出的一个适合计算高温高压湿空气热力学性质的对应态维里方程,对湿空气的偏差焓和偏差熵进行了计算.在湿度0≤ W≤1 kg/kg(A),温度小于573.15 K,压力小于5 MPa时,与ASHRAE用的多项式维里方程计算得到的偏差焓和偏差熵进行了比较,误差很小.用这个对应态维里方程外推计算了温度和压力分别达到600 K和15 MPa的湿空气焓和熵.计算结果表明对湿空气而言压力和湿度越大,偏差焓和偏差熵越大;温度越高,偏差焓和偏差熵越小.     

基于非结构网格的不可压流动耦合求解器

采用非结构化网格有限容积法求解了不可压N-S方程组,对流项采用GAMMA格式,扩散项采用二阶中心差分格式建立离散方程,用SOAR算法处理压力与速度的耦合关系,得到了一种求解不可压N-S方程的非结构网格耦合求解器。通过方腔顶盖驱动流、后台阶绕流以及方腔自然对流等几个典型的算例,考察了求解器的计算精度及收敛特性,并与SIMPLE算法进行了比较,结果表明该求解器是有效可行的。     

任意温度密度下的原子结构计算

本文用含有电子自作用修正的TF势求解了任意温度物质密度下的Schrodinger波动方程。为了能够处理相对论效应,波动方程中又引入了质速修正项和Darwin项以及自旋-轨道耦合修正项。本文着重计算了Fe、Rb在几种温度密度下的情况,并在表中给出了计算结果与更准确结果的比较。用现行方法获得的数据与HFS方法的结果也是可以媲美的。     

Phase transitions in poly(ethylene oxide) and polystyrene at high pressure

Abstract

The temperature and enthalpy of melting for poly(ethy1ene oxide) have, for the first time, been studied as a fuction of pressure up to 1 GPa by means of differential scanning calorimetry. The initial increase of the temperature of melting with increasing pressure is 64 K/GPa, whereas the enthalpy decreases by 40% in the 1 GPa pressure range. Using Clausius-Clapeyrons equation the volume change on melting is estimated to be 1.5 cm³/mol. The glass transition temperature T_g for polystyrene has also been studied by the same technique for pressures up to 0.1 GPa. The measurements show that T_g increases with increasing pressure by 250 K/GPa.     

高压下Ni3Al热力学性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法结合准谐Debye-Grüneisen模型研究了高压下Ni3Al的热力学性质,拟合了Ni3Al的状态方程,计算了不同压强下Ni3Al的弹性模量及吉布斯自由能等热力学性质随温度的变化关系. 计算结果表明：采用七阶Birch-Murnaghan方程拟合的晶格常数与实验测量结果吻合较好;零压下弹性模量、吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化与实验值符合较好;在特定压强下,Ni3Al的弹性模量和吉布斯自由能随温度升高而减小,焓、熵随温度升高而增加;预测的德拜温度约为500K,与实验值符合较好.     

饱和蒸气密度、焓和蒸发潜热的通用对比态推算式

本文提出了新的饱和蒸气密度的通用对比态推算式,并分别以标准沸点下的蒸发潜热和临界温度与标准沸点温度之差为基准,对蒸发潜热和温度无量纲化导出了工质蒸发潜热通用对比态方程,结合饱和液体焓通用对比态方程导出了饱和蒸气焓通用对比态方程,揭示出饱和蒸气焓通用对比态方程为双变量函数,除有温度变量外还包含有表示物质差异的变量。对多种物质的文献值计算比较,以上方程的总的平均绝对偏差分别为0.43％、0.87％和O.35％。     

Elastic properties,Debye temperature,density of states and electron–phonon coupling of ZrB12 under pressure

The structural parameters, elastic constants and the electronic density of states of ZrB₁₂ under pressure are determined using first-principles calculations with plane-wave pseudopotential density functional theory, within the generalized gradient approximation. From the elastic constants the elastic parameters and Debye temperature were calculated. They increase as the pressure is increased. The density of states at the Fermi level decreases as pressure is increased, changing from 0.576 to 0.515. Using the Debye temperature and the McMillan equation, the electron–phonon coupling constant was obtained as a function of pressure. It is found that the electron–phonon coupling constant is proportional to the logarithm of the ratio between the value of the Debye temperature and the value of the superconducting critical temperature.     

Fusion curves and thermodynamic properties of carbon tetrachloride, chloroform, bromoform and silicon tetrachloride at pressure up to 3500 MPa

The fusion temperature as a function of pressure for carbon tetrachloride, chloroform, bromoform and silicon tetrachloride at pressures up to 3500MPa has been determined. The experimental data were fitted by the equation Tfus=T0（1 ＋ Δp/a1）^a2 exp（-a3Δp） and the changes of the maolar enthalpy and molar internal energy on fusion were calculated using the parameters of the fitted equation. Comparisons with the data from the literature show that the experimental data, parameters of fitted equations, changes of the molar enthalpy and molar internal energy are reliable.     

HFC—32的热力学性质

1前言HFC－32和其它HFC类物质的混合物被认为是HCFC－22的最有希望的替代物，因此，需要HFC－32的热物理性质。本文提供了一个适用于整个区域的HFC－32状态方程，结合理想气体比热关系式，给出了HFC－32各种热力性质，如：PVT（压力-比容-温度），内能，Helmholtz函数，Gibbs函数，焓，熵，等容比热，等压比热，声速等的计算式。另外，还给出了单独的饱和蒸气压和饱和液密度关联式。2蒸气压方程与饱和液密度方程至今已有多位学者测量过HFC－32的饱和蒸气压，提供了从180K至临界温度的蒸气压测量数据，根据实验中使用的样品纯度…