使用界面追踪对膜态沸腾的数值研究

提出一种计算带相变的自由界面的数值算法.基于分段线性界面重构(PLIC)的VOF(volume-of-fluid)方法用于追踪自由界面,并对汽液交界面上的相变导致的不连续速度场给出处理方法.此方法容易实施且被证明是有效的.流场的求解使用SIMPLE方法,表面张力使用连续表面力模型(CSF)进行计算.在三维直角坐标系下,模拟了水平壁面上的膜态沸腾,在二维适体坐标系下,模拟了竖直圆头柱体表面的自然对流膜态沸腾.计算结果与理论关系式符合较好.     

气泡在液态金属搅拌流场中运动与变形的影响因素分析

用"准三维"数值模拟方法研究吹气发泡法制备泡沫铝的过程中,单个气泡在铝熔液搅拌流场中的运动与变形.液体流场采用多重参考系法进行三维模拟,对气泡运动的二维模拟则在三维流场中的一个通过搅拌轴的特征平面上进行.这样既能捕获气泡在搅拌流场中运动的基本特征,又能大大降低计算成本.应用VOF方法对气液两相之间的界面进行追踪.通过改变过程中的转速,气泡初始速度、位置和尺寸.以及表面张力和液体粘度,分析了这些因素对于气泡运动与变形的影响.     

多根液柱在激波作用下的变形破碎过程研究

本文对直径为2 mm的单根液柱和三根液柱在马赫数为1.2的激波作用下的变形破碎过程进行了数值计算和实验观察。数值计算包括了二维水平截面及三维流场,利用多相流VOF模型和标准k-ε湍流模型,计算得到了气/液界面的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性失稳过程及液柱周围流场的物理特性,分析了尖钉高度和气泡深度的发展规律,数值计算结果与实验结果有良好的一致性。     

基于大密度差多相流SPH方法的二维液滴碰撞数值模拟

该文结合了Ott提出的修正连续性方程和Adami改进的动量方程, 对空气中的液滴碰撞问题进行了二维数值模拟. 为有效提高计算精度, 推导了适用于大密度差多相流的人工黏性和人工应力方程. 通过表面张力作用下方形液滴自然变化和空气中两液滴互溶的算例, 验证了算法的有效性; 对不同韦伯数 (8.8, 19.8)、不同碰撞参数 (0, 0.5)下的液滴碰撞过程进行了数值模拟, 并与VOF方法对比,取得了较为一致的结果; 进一步计算多个韦伯数、多个碰撞参数下的液滴碰撞, 得到了空气中二维液滴碰撞结果分布图,与实验结果相符合. 结果表明, 该算法对于求解涉及大密度差多相流的液滴碰撞破碎问题十分有效,而且该方法容易拓展到三维, 从而为进一步模拟火箭发动机的二次雾化过程奠定了基础. 关键词： 光滑粒子流体动力学 大密度差 多相流 液滴碰撞     

阻抗梯度飞片加载下的超高速发射二维数值模拟方法

阻抗梯度飞片准等熵加载和超高速发射的二维数值模拟,在计算方法上集中体现了多介质、多界面、大变形、高密度比等特点.采用多介质流体高精度PPM计算方法,以VOF为基础研制MFPPM2二维计算程序,数值模拟Sandia实验室的超高速发射实验模型,获得了与Sandia实验室数值计算一致的结果.     

基于等效介质二维光子晶体平面波展开法的理论研究

应用等效介质理论,提出了一种计算二维光子晶体的新平面波展开法,数值模拟了圆介质柱在空气中正方排列结构的能带,模拟结果与常规的平面波计算结果符合的很好.     

三维洞穴环天线的耦合计算

在离子回旋共振加热中,对具有较复杂边界条件的洞穴环天线,通常为了简化计算忽略环天线水平分量的影响,按二维天线模型进行处理.给出了一种三维天线模型的详细计算过程,该模型与实际天线更加吻合,其计算结果可供洞穴环天线设计时参考. 关键词： 洞穴环 波加热 三维模型     

行波管三维非线性计算机模拟的改进

采用宏粒子模型计算空间电荷力,导出行波管三维大讯号工作方程组,开发出ＶｉｓｕａｌＣ＋＋数值分析软件。随后进行计算机模拟,提出将三维空间电荷力处理为二维,大大节省了计算时间,数值结果与三维计算吻合很好。     

行波管三维非线性计算机模拟的改进

 采用宏粒子模型计算空间电荷力,导出行波管三维大讯号工作方程组,开发出Visual C++数值分析软件。随后进行计算机模拟,提出将三维空间电荷力处理为二维,大大节省了计算时间,数值结果与三维计算吻合很好。     

基于三维元胞模型的刻蚀工艺表面演化方法

为了更好地理解和认识刻蚀机理, 并为制造工艺提供优化指导, 采用三维元胞模型研究了刻蚀工艺的表面演化过程, 并着重探讨了离子对表面演化过程的影响.针对刻蚀离子入射角度的求解问题, 提出了一种降维分量拟合方法, 将一个三维曲面拟合问题转化为两个二维曲线拟合进行求解, 对入射点的表面法向量计算实现了快速求解, 与采用最小二乘多项式曲面拟合求解离子入射角度相比, 其计算精度和效率都有较大的提高; 对用于拟合计算的表面元胞的选取方法进行了改进, 提高了拟合的准确度.将这种方法应用到硅刻蚀工艺三维仿真中, 其模拟结果与相关实验结果对比, 验证了该方法对刻蚀工艺描述的有效性. 关键词： 刻蚀 三维元胞模型 表面演化算法 降维分量拟合