脑血流与颅内压的仿真模型研究

颅内压（intracranial pressure,ICP）是指颅腔内容物对颅腔壁产生的压力,内外多种原因会引起颅内压变化,同时心搏、呼吸和神经调节等的影响也会使颅内压出现波动。本研究在动物（犬）实验结果的基础上,建立了模拟颅内压动力学变化的集中参数数学模型。模型中整合了颅内压和脑血流以及自调节机制之间的非线性相互作用。模型的仿真结果与实验结果十分接近,较好地模拟了实验中颅内压波形以及颅内代偿功能接近耗尽时产生的高原波。模拟中模型参数的变化和动物实验状况的变化相吻合,这将为临床颅内压监护及诊疗提供一定的参考。     

颅内压与脑循环动力学参数模型研究

在对颅内血管床整体分析的基础上，应用血液动力学理论建立了一个描述颅内血液与脑脊液血液动力学特性的集中参数模型．在此模型的基础上得到了状态方程并给出了求解方法．通过对方程解的进一步分析得到颅内压与颈动脉血流量的关系，为临床无创检测颅内压提供了一个辅助手段．理论计算结果与实验数据比较发现，颅内压与颈动脉流量脉动间的关系与实验是相吻合的．     

一类生物流体力学模型的稳定性

在研究颅内压集中参数模型的基础上，改进自适应的龙格-库塔法对一类生物流体力学模型进行数值模拟。通过合理控制计算量，得到了微分方程近似解的局部截断误差的估计。使用矩阵特征值分析微分方程的稳定性，在实际生理范围内变化模型参数，得到特征值随参数变化的关系，指出模型中存在实部为正的特征值。文章还讨论了控制矩阵特征值的变化对数值方法稳定步长的影响，并得到步长的取值范围。通过理论分析。得到控制方程的解随时间的发展和模型中生理参数的选取相关。分析了特征值变化的稳定性和参数的关系，并对模型进行改进，讨论其稳定性的情况。     

Zr基非晶合金JH-2模型的构建及应用

为构建Zr_62.5Nb₃Cu_14.5Ni₁₄Al₆非晶合金在高压、大应变、高应变率状态下的材料模型,采用根据实验数据理论推导和数值模拟对比反馈的方法,对材料的Johnson-Holmquist本构模型（JH-2模型）参数进行了研究:材料的静水压力-体应变关系通过平板冲击实验数据和理论推导得到;无损材料强度与应变、应变率的关系通过轴向压缩实验数据确定;材料损伤参数与破碎材料强度参数的关系通过平板冲击实验数据确定;破碎材料强度参数通过数值模拟与实验结果对比的反馈法得到。将材料模型应用于平板冲击和破片侵彻的数值模拟,通过数值模拟与实验结果对比的方式,验证材料模型的准确性。结果表明,平板冲击实验中,材料的自由面粒子速度曲线与数值模拟结果吻合度较高;破片侵彻实验中,破片对钢靶的侵彻深度、开坑孔径与数值模拟结果的一致性较好,构建的材料模型较准确反映了材料的动态力学特性。     

温压炸药能量输出结构的初步研究

为了研究温压炸药后燃反应及其对空中爆炸冲击波的影响规律,采用实验和数值模拟相结合的方 法对温压炸药能量输出结构进行了初步研究。结果表明,距爆心较近时冲击波压力时程曲线上呈现两个峰 值,而在较远处则存在较宽的正压作用区,该炸药正压作用区冲量为相同质量TNT的约1.6~1.8倍。并根 据JWL-Miller模型参数得出后燃反应释放的能量占总能量的约1/3,以及非理想组分反应度随时间的变化 关系,在完全燃烧的理想情况下,后燃持续时间可达400ms。说明温压炸药中铝粉等高能添加剂的后燃反应 对增强冲击波效应和提高炸药做功能力有显著贡献。     

杆式射流形成的数值模拟研究

利用数值仿真软件LS-DYNA3D,通过数值模拟方法研究了药型罩压跨、射流的形成、延伸和失稳断裂的全过程,数值模拟结果与实验结果吻合较好,得到了一套实用的数值模拟方法及材料模型参数,定性分析了大锥角的药型罩压垮过程,对形成杆式射流的药型罩结构设计具有一定借鉴意义。     

磁驱动等熵压缩实验构形的磁流体力学计算模拟

在一维弹塑性反应流体力学拉格朗日编码SSS 的基础上扩充编制成功的一维磁流体力学计算编码SSS/MHD,可以计算模拟磁驱动等熵压缩（ICE） 实验中多介质、多空腔的不同厚度平行样品构形（台阶靶） 运动,并且把磁流体计算与模拟脉冲功率驱动源的集中参数外电路方程组直接耦合,不依赖于实验当时测量的驱动电流（电压） 数据,直接根据原始数据对实验样品的力学和电磁学运动过程和各种参数剖面进行数值模拟. 介绍了对于纯铝、钽和塑料粘结炸药等3 种性能不同材料的台阶靶样品ICE 实验的计算模拟,得到了与激光速度干涉测量的不同厚度样品后自由面（或光学窗口界面） 速度历史十分符合的结果,对于实验结果的分析和实验设计的改进具有重要意义. 旨在为磁驱动实验系统的校核、设计和实验构形改进提供有一定预测能力、功能比较完善的计算模拟研究手段.      

MAGNETO-HYDRODYNAMICS MODELING OF CONFIGURATIONS IN MAGNETICALLY DRIVEN ISENTROPIC COMPRESSION EXPERIMENTS

在一维弹塑性反应流体力学拉格朗日编码SSS 的基础上扩充编制成功的一维磁流体力学计算编码SSS/MHD,可以计算模拟磁驱动等熵压缩（ICE） 实验中多介质、多空腔的不同厚度平行样品构形（台阶靶） 运动,并且把磁流体计算与模拟脉冲功率驱动源的集中参数外电路方程组直接耦合,不依赖于实验当时测量的驱动电流（电压） 数据,直接根据原始数据对实验样品的力学和电磁学运动过程和各种参数剖面进行数值模拟. 介绍了对于纯铝、钽和塑料粘结炸药等3 种性能不同材料的台阶靶样品ICE 实验的计算模拟,得到了与激光速度干涉测量的不同厚度样品后自由面（或光学窗口界面） 速度历史十分符合的结果,对于实验结果的分析和实验设计的改进具有重要意义. 旨在为磁驱动实验系统的校核、设计和实验构形改进提供有一定预测能力、功能比较完善的计算模拟研究手段.     

考虑损伤拉压不同模量梁的纯弯曲

根据考虑损伤的变模量弹性理论,建立了考虑损伤的拉压不同模量梁的弯曲基本方程,推导了梁的拉（压)应力、受拉区高度和挠度的计算公式．应用数值计算方法,分别得到了有损与无损时梁极限拉（压）应力、受拉区高度与模量比的关系曲线以及有损梁的最大挠度和模量比的关系曲线,同时得到了梁拉（压）应力比值、损伤引起的中性轴偏移量和梁跨中挠度比值与载荷的关系曲线．这些结论可为工程上具拉压不同模量梁的截面设计提供一定的参考价值．     

花岗斑岩Holmquist-Johnson-Cook本构模型参数研究

对取自玉龙铜矿边坡的花岗斑岩进行相关物理和静力学实验,获得岩石的密度、弹性模量、泊松比、单轴抗压强度以及抗拉强度等参数。通过花岗斑岩SHPB实验得到试样的典型冲击动载应力-应变曲线。利用相关实验结果,借助显式动力有限元软件LS-DYNA,得到花岗斑岩的HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型参数,分析岩石动载强度对HJC模型参数的敏感性,总结出一套HJC模型参数的取值方法。岩石动载强度对HJC模型的A,B,N和fc参数最为敏感,该参数变化幅度在-30%~30%时,强度变化率大于11%。HJC模型参数的取值过程中,将岩石物理和力学实验数据与数值模拟进行结合,即可体现HJC模型基本理论,又可均衡实验和数值模拟的工作量,并能获得可靠的模型参数,为岩石动载数值模拟计算提供帮助。     

颅内压与脑血管动力学参数关系研究

许多脑血管疾病都伴有颅内压升高的现象,颅内高压又会引发脑疝危及生命,本文在对颅内血管床整体分析的基础上,通过建立脑循环血液动力学集中参数模型的方法来研究颅内压与颅内血管参数的关系,在此模型的基础上得到了状态方程并给出了求解方法。通过对方程解的分析得到一些关系图,与实验数据比较发现理论计算结果可以反映临床的一些现象,为临床无创监测颅内压提供一个新思路。     

Modeling the Formation of Fluid Banks During Counter-Current Flow in Porous Media

Fluid banks sometimes form during gravity-driven counter-current flow in certain natural reservoir processes. Prediction of flow performance in such systems depends on our understanding of the bank-formation process. Traditional modeling methods using a single capillary pressure curve based on a final saturation distribution have successfully simulated counter-current flow without fluid banks. However, it has been difficult to simulate counter-current flow with fluid banks. In this paper, we describe the successful saturation-history-dependent modeling of counter-current flow experiments that result in fluid banks. The method used to simulate the experiments takes into account hysteresis in capillary pressure and relative permeabilities. Each spatial element in the model follows a distinct trajectory on the capillary pressure versus saturation map, which consists of the capillary hysteresis loop and the associated capillary pressure scanning curves. The new modeling method successfully captured the formation of the fluid banks observed in the experiments, including their development with time. Results show that bank formation is favored where the p_c-versus-saturation slope is low. Experiments documented in the literature that exhibited formation of fluid banks were also successfully simulated.     

An investigation of pressure under wheeled vehicles

This paper reviews methods currently used to predict the pressure exerted by a wheeled vehicle on the ground. It describes a programme of experiments designed to measure the pressure at a certain depth in a soil mass, the surface of which is traversed by a number of different vehicles in a range of loading conditions. Methods for inferring the surface pressure from underground measurements are described and compared. The inferred surface pressures are then compared with predicted values. A discussion is given on the usefulness and validity of ground pressure characterisation for wheeled vehicles.     

Pressure correction methods based on Krylov subspace conception for solving incompressible Navier–Stokes problems

Pressure correction concept is widely used to solve incompressible Navier–Stokes problems numerically. Based on Krylov subspace methods, we introduce several new pressure correction algorithms. Compared with the traditional pressure correction methods, they do not need to solve the pressure Poisson equation, which appears to reduce the computational cost. The preconditioning technique links the pressure correction methods based on Krylov iterations and with the pressure Poisson equation. In order to investigate the convergence performance of the new methods, we carried out various numerical experiments. Moreover we also discuss some ways on computational cost. Finally, these pressure correction methods are applied to solve the three‐dimensional lid‐driven cavity flows. © Crown Copyright 2004. Reproduced with permission of Her Majesty's Stationery Office. Published by John Wiley & Sons, Ltd.     

循环孔隙水压下混凝土常规三轴压缩损伤破坏特性分析

本文进行了孔隙水压不同循环次数(0次,10次,50次,100次和200次)以及不同应变速率下(10~(-5)/s,10~(-4)/s,10~(-3)/s和10~(-2)/s)混凝土常规三轴压缩试验,分析了混凝土峰值应变的变化规律、应力-应变曲线及损伤特性。结果表明:相同循环次数孔隙水压下,峰值应变随应变速率增加,整体呈现出增加的趋势;而相同应变速率下,峰值应变随孔隙水压循环次数的变化规律并不明显;在中低应变速率(10~(-5)~10~(-3)/s)下,混凝土的损伤变化受孔隙水压循环次数影响较大;当循环次数达到200次时,孔隙水压作用对混凝土产生较大的损伤。通过对循环孔隙水作用下混凝土动态损伤破坏机理的分析可知:混凝土的破坏过程实际上是内部裂纹不断形成、扩展、贯通,材料损伤不断产生、累积的过程;当损伤达到一定程度,混凝土发生宏观破坏,失去承载力。     

利用表面脉动压力探测转捩的数据处理方法研究

利用表面脉动压力探测转捩是很有前景的转捩探测技术,一般以脉动压力均方根的变化情况和功率谱作为判断依据.本文针对目前的信号处理方法仅适用于单点判断及判断效果差的问题开展研究.通过理论分析,提出了如下方法:(1)使用当地动压和零状态时传感器输出信号均方根的组合作为参考值来无因次化均方根数据;(2)选择合适的频程并用频程内的平均值表现功率谱.通过处理翼型表面脉动压力的实测数据,与传统方法进行了对比.研究表明:新的处理方法所得结果规律性好,更直观,易于沿流向多点的转捩判断.本文的工作可供风洞实验技术人员参考.     

微型药柱有限水域爆炸径向压力衰减规律研究

为了研究药柱水下爆炸冲击波压力的衰减规律, 通过实验研究了不同装药量微型药柱 有限水域爆炸固定距离的压力曲线, 得到装药量与峰值压力间的关系, 通过数值模拟方式验 证了实验的正确性. 在同一装药量情况下研究了药柱水下爆炸径向压力的衰减规律, 通过曲 线拟合, 得到径向峰值压力随爆心距离的衰减曲线和方程.     

可压缩空化流动空穴演化及压力脉动特性实验研究

空化流动具有高度的压缩性,空化流动非定常特性及其流体动力与压缩性密切相关.为研究可压缩空化流动空泡脱落的回射流和激波机制下周期性空穴结构演化及其诱导流体动力特性,本文采用多场同步测试方法对典型云状空化流动进行了实验研究,获得了文丘里管扩张段内部云状空化空穴形态演化及其诱导同步壁面压力脉动信号.并基于数字图像处理技术,对附着型片状空穴和脱落型云状空穴结构演化进行了精细化定量分析.结果表明:可压缩空化流动回射流机制下,空穴演化呈现附着型空穴生长$\!$-$\!$-$\!$回射流产生及发展$\!$-$\!$-$\!$附着型空穴失稳断裂及大尺度空泡云团产生脱落的非定常过程,激波机制下空穴演化具有附着型空穴生长$\!$-$\!$-$\!$激波产生及传播$\!$-$\!$-$\!$附着型空穴失稳断裂及大尺度空泡云团脱落的非定常特征,激波传播时间占空穴脱落周期小于回射流推进.激波与空穴相互作用导致空穴内部含气率瞬间大范围大幅度下降,诱导复杂流体动力.激波传播过程中,空泡内部压力脉动大幅增加,激波前缘诱导压力脉冲,而回射流推进过程中,壁面压力脉动相对平稳,回射流头部存在小幅增加. 不同机制下空穴结构存在显著差异,具有不同的相间质量传输过程.