固体含能材料分子内部振动态的冲击激发

在冲击波机械能向分子内振动能传输Ｄｌｏｔｔ模型基础上，提出了一个进一步考虑激波后有声子场中传热效应相耦合的改进模型，数值计算的结果表明，考虑了热传导后，热声子浴以不考虑热传导时快得多的速度趋于热力学系统的最终平衡温度，对于给定的冲击压力，分子内部振动态的弛豫时间与受冲击的硝基甲烷中Ｃ－Ｎ键的弯曲与伸展模式激发时间实验结果基本一致。     

涡轮叶栅气热耦合数值方法与验证

应用三阶精度TVD格式和自由型曲面阿格技术,对涡轮内冷叶片进行气热耦合数值模拟.结合商用软件采用多种湍流模型计算方法的结果进行实验验证和对比分析,结果表明,商用软件采用传统湍流模型对温度边界层的模拟是不合理的,采用考虑转捩的湍流模型,调整转捩起始雷诺数,可以较好地模拟温度边界层的热传导.本文对非转捩区边界层温度的计算结果与实验结果吻合较好.     

热动力学问题的数值计算

 对含热传导的流体动力学方程组，用有限元方法进行数值求解。采用傅里叶热传导计算热流、用热流连续条件计算单元间接触面的温度、用三角形传热法计算体单元表面的热流，考虑各向同性弹塑性流体材料模型、三项式物态方程和导热系数与状态的相关性，给出了傅里叶热传导、接触传热、热应力应变效应、以及混合物冲击压缩特性等算例。对混合物冲击温度的数值模拟表明，小颗粒混合物在冲击压缩过程中，颗粒间的温度有差别、稍有波动，并随时间趋向于一致，以至热平衡。     

内压、弯扭耦合载荷下连续管疲劳寿命评估

针对连续管在作业中易出现疲劳失效等问题,进行了连续管在内压、弯扭耦合加载下疲劳寿命评估。首先分析了耦合加载下连续管低周疲劳失效机理,基于Brown-Miller疲劳寿命模型建立了连续管疲劳寿命数值计算模型,开展了内压和弯曲加载下连续管疲劳实验,实验结果证实该数值模型是可行的。计算了内压和弯曲耦合加载下连续管低周疲劳寿命,以及内压和弯扭耦合加载下连续管低周疲劳寿命。计算结果表明,连续管最大塑性应变和疲劳敏感区出现在轴向拉伸面和压缩面,与现场连续管失效情况是一致的。通过计算得到了连续管安全服役的临界扭矩值和内压值。     

高加载率条件下LY12铝合金损伤断裂现象的研究

 本文以球形实体中含有一球形空穴为基本单元，通过分析单元的受力状态，推导出了一个韧性介质空穴增长模型。模型中考虑了介质的硬化，应变率效应，同时还考虑了惯性效应。在考虑空穴成核效应时，采用了热激活成核机制。对LY12铝合金进行了二维层裂实验，采用本文提出的动态损伤模型，借助于二维Lagrange弹塑性流动有限差分程序对二维层裂实验进行了数值模拟，计算结果与实验吻合较好。     

强激光照射下受预内压作用的球壳的热力响应

分析受强激光照射和预内压联合作用的球壳的热力效应。在光强相对较低的情形,激光照射处理为壳体表面热流输入。推导了瞬态热传导解析解;并选取一组典型的几何及材料参数,针对一系列激光光强情形用大型有限元程序对热传导和热弹塑性变形作了数值计算,得到了热传导的清晰的物理图象,讨论了壳体结构变形的空间分布和随时间的演变规律以及对激光光强和照射时间的依赖关系。     

波段外脉冲激光对锗透镜热冲击效应的数值与实验研究

基于热传导及热弹性力学的基本关系式,建立了激光辐照锗透镜的热力耦合数学物理模型,对瞬态热传导方程和应力平衡方程进行有限元数值求解,得到了锗透镜的温度场和应力场分布,并利用波长1.06 μm,脉冲宽度10 ns的Nd∶YAG脉冲激光对锗透镜进行了热冲击实验研究.数值分析表明,热应力损伤在锗透镜的脉冲强激光损伤中占据主导地位,在短脉冲激光辐照下,锗透镜出现热应力损伤的激光能量密度小于出现熔融损伤的激光能量密度,热应力损伤主要集中在光斑中心区域并体现为压应力损伤,将使材料表面出现裂纹或剥落,实验结果与数值分析基本相符.     

考虑相变的热弹塑性本构方程及其应用

将在热加工及热处理过程中发生相变的材料考虑为热弹塑性的多相混合物,基于连续介质物理学及含内变量的不可逆热力学,推导出考虑相变的热弹塑性本构方程.根据一组不同温度水平下的高温短时拉力试验,确定本构方程中的材料参数及其随温度的变化关系.同时,提出了考虑相变的热传导方程和计及应力影响的相变动力学方程.基于这些方程编制相应有限元分析程序,用其分析计算了1Cr12WMoV不锈钢管通的焊接残余应力分布.计算所得结果与通过X射线衍射测试的实验结果具有较好的一致性. 关键词： 相变 热弹塑性 本构方程 焊接     

激光诱导充压柱壳破坏模式与参数阈值分析

通过数值计算模拟了激光诱导充压柱壳的热力破坏效应,研究了典型结构的动态爆裂过程,获得的破坏模式与实验结果基本一致。给出了三类典型破坏模式及其对应的参数范围,探讨了各类破坏模式的形成机理,并分析了不同光斑尺寸、壳体厚度条件下热软化效应对破坏内压阈值的影响,以及预内压与破坏时间的关系。研究结果表明:光斑半径越大、热软化程度越高,柱壳的破坏内压阈值越低,且破坏内压阈值随着壳体厚度的减小呈线性下降;给定激光参数和壳体参数下破坏时间随预充内压增大而减小并呈二次函数关系。给出了一种通过热软化程度预估激光诱导充压柱壳破坏时间的方法。     

激光辐照受拉铝板破坏行为的时空多尺度数值模拟

推导耦合过渡区内参变量信息交换的元/网格动量传递多尺度算法,建立离散元与有限元耦合时空多尺度计算模型,并应用于激光辐照下受拉铝板破坏行为的数值模拟中.通过对比有限元计算模型、空间多尺度计算模型与时空多尺度计算模型在激光辐照下受拉铝板破坏算例的模拟结果,验证离散元与有限元耦合时空多尺度计算模型的准确性和数值计算高效率优势.使用该多尺度计算模型从宏观和细观尺度对铝板破坏行为进行数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致.     

A fully second order implicit/explicit time integration technique for hydrodynamics plus nonlinear heat conduction problems

We present a fully second order implicit/explicit time integration technique for solving hydrodynamics coupled with nonlinear heat conduction problems. The idea is to hybridize an implicit and an explicit discretization in such a way to achieve second order time convergent calculations. In this scope, the hydrodynamics equations are discretized explicitly making use of the capability of well-understood explicit schemes. On the other hand, the nonlinear heat conduction is solved implicitly. Such methods are often referred to as IMEX methods [2], [1], [3]. The Jacobian-Free Newton Krylov (JFNK) method (e.g. [10], [9]) is applied to the problem in such a way as to render a nonlinearly iterated IMEX method. We solve three test problems in order to validate the numerical order of the scheme. For each test, we established second order time convergence. We support these numerical results with a modified equation analysis (MEA) [21], [20]. The set of equations studied here constitute a base model for radiation hydrodynamics.     

Homotopy Analysis Method for Solving Biological Population Model

In this paper, the homotopy analysis method (HAM) is applied to solve generalized biological population models. The fractional derivatives are described by Caputo's sense. The method introduces a significant improvement in this field over existing techniques. Results obtained using the scheme presented here agree well with the analytical solutions and the numerical results presented in Ref. [6]. However, the fundamental solutions of these equations still exhibit
useful scaling properties that make them attractive for applications.     

动态断裂过程的数值分析及LY-12铝的层裂

 本文从文献[1]中用于分析柱壳动态膨胀断裂过程的损伤度函数出发，将它推广到对一维应变下层裂过程的数值模拟研究。试件材料为LY-12铝，其特性方程取为含粘性的本构方程形式。数值计算结果很好地再现了实测自由面速度u_fs随时间t的变化过程，并表现出层裂强度σ_c及层裂面上的临界损伤度α_c都分别是应变率ε_c'的单调递增函数关系。σ_c~ε_c'的这种变化规律在许多文献中已屡见报道，例如可见文献[2-3]。在10⁵ s^-1~10⁶ s^-1应变率范围内，σ_c~ε_c'关系可以表示为ε_c'exp(-11.4α_c)=2 100 s^-1，这个式子可以作为一种层裂判据使用。数值计算还给出了层裂片的损伤度剖面，其形状特征与Barbee等对回收试件的细观测量结果在定性上一致。     

移动物体导热和表面辐射耦合问题的数值计算

本文以炉渣冷却为应用背景,对移动物体导热和表面辐射耦合问题进行数值模拟,探讨其数值模拟方法及传输带速度、炉渣厚度等相关因素对炉渣换热及温度变化的影响。计算结果表明,当炉渣量一定时,提高带速可使出口处炉渣温度降低;当渣层厚度不变时,提高带速,出口处炉渣温度提高。计算还表明,对这种具有表面辐射的移动物体,需采用上风差分,且表面辐射计算要采用亚松弛。     

碳遮光石英气凝胶传热机制与热性能数值模拟

建立了碳遮光石英气凝胶传热机制及热性能数值模拟方法,在交叉立方阵列导热模型、热辐射传输谱带模型、辐射导热耦合传热模型基础上,采用蒙特卡罗方法与有限体积法数值模拟了气凝胶内的热辐射传输及辐射导热耦合传热,并以表观导热系数描述气凝胶传热性能.以某石英气凝胶为例,定量模拟了热性能、各种传热方式的作用及温度依赖性,分析了应用Rosseland扩散近似引起的误差.     

Material characterization of a nanocrystal based photovoltaic device

Nanocomposites have shown promise as the active layer for photovoltaic energy conversion. One example is the CdSe nanocrystal \polymer composite demonstrated by Hyunh and Greenham [#!Ref1!#,#!Ref2!#]. In this paper we investigate the baseline properties of the materials used in such a device. We present surface chemical information for CdSe nanocrystals and chemical analysis for poly-(3-hexylthiophene) (P3HT) polymer. Received 30 November 2000     

Magneto-thermoelasticity with thermoelectric properties and fractional derivative heat transfer

In this work, a new model of the magneto-thermoelasticity theory has been constructed in the context of a new consideration of heat conduction with fractional derivative. A one-dimensional application for a conducting half-space of thermoelectric elastic material, which is thermally shocked in the presence of a magnetic field, has been solved using Laplace transform and state-space techniques (Ezzat, 2008 [1]). According to the numerical results and its graphs, a conclusion about the new theory of magneto-thermoelasticity has been constructed. The theories of coupled magneto-thermoelasticity and of generalized magneto-thermoelasticity with one relaxation time follow as limited cases. The result provides a motivation to investigate conducting thermoelectric materials as a new class of applicable materials.     

低温绝热气瓶颈管传热的数值模拟与试验

利用数值模拟的方法建立模型来分析高真空多层绝热气瓶容器的漏热量,与理论计算相比,能更精确分析颈管传热包括颈管导热和气体换热所占的份额及液体充满率对颈管传热的影响。模型中还考虑了不规则内筒壁的导热和容器气相空间的传热,并且模拟结果与通过试验测试不同液位高度时绝热气瓶的漏热量吻合良好。     

随机结构多孔介质等效热导率数值计算

本文对二维颗粒弥散多孔介质的辐射导热耦合等效热导率进行了数值计算研究。首先采用随机生成结构方法(Random generate-growth method,RGGM)生成实际多孔材料的复杂结构。在此基础上,采用离散坐标法及有限容积法求解了复杂结构内部辐射导热耦合换热,进而计算得到材料的等效热导率。根据建立的材料随机结构模型及等效热导率数值计算模型,分别研究了衰减系数、弥散相体积分数、温度等因素对材料等效热导率的影响,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,吻合较好,反映出模型用于预测实际多孔材料等效热导率的有效性。