煤油超燃冲压发动机三维大规模并行数值模拟

在我国巨型计算机上,采用1024个CPU对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧流场进行三维大规模并行数值模拟.计算软件采用自主研发的并行软件AHL3D,控制方程采用雷诺平均的N-S方程,无粘项计算采用Steger-Warning矢通量分裂格式,湍流模型采用k-ω双方程模型,煤油分子式采用正癸烷代替.计算给出的发动机壁面压强分布与试验测量结果有较好的一致性.结果表明,凹槽是发动机主要的着火区和火焰稳定区,同时,由于燃料的喷注形成的回流区也起到一定的稳焰作用.计算结果验证了AHL3D程序和采用的理论模型可以用于模拟煤油燃料超燃冲压发动机内部的复杂流动.     

三温方程中的电子-辐射能量交换项的计算

讨论了激光靶耦合数值模拟中电子-辐射能量交换项的处理。为了克服它给三温方程求解带来的困难,在非平衡区(T_e>T_r)和接近平衡区(T_e~T_r)采用了不同的能量交换项形式。此外,由于接近平衡时的能量交换项用辐射平均自由程表示,避免了此时计算束缚电子占据概率不准确的问题。     

用DES数值模拟分离绕流中的旋涡运动

脱体涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)是近年来出现的一种结合雷诺平均方法和大涡数值模拟两者优点的湍流模拟方法.采用基于Spalart-Allmaras方程模型的DES方法,数值求解Navier-Stokes方程,模拟绕流发生分离后的旋涡运动.其中空间区域离散采用有限体积法,方程空间项和时间项的数值离散分别采用Jameson中心格式和双时间步长推进方法.通过模拟圆柱绕流以及翼型失速绕流,观察到了与物理现象一致的旋涡结构,得到与实验数据相吻合的计算结果.     

三维溶质枝晶生长数值模拟

建立了在低Péclet数条件下三维溶质枝晶生长的数值模拟模型.该模型采用Zhu和Stefanescu 提出的溶质平衡方法,即根据固/液界面的平衡浓度和实际浓度之差计算固/液界面演化的驱动力.界面的平衡浓度由界面温度和曲率所确定,实际浓度通过采用有限差分法对溶质扩散控制方程进行数值求解而获得.该方法能够合理定量地描述枝晶从初始的非稳态到稳态的生长过程,并且具有较高的计算效率.为了描述具有不同晶体学取向的三维枝晶生长,提出了一种权值平均曲率算法用于计算固/液界面的曲率,在权值平均曲率的算法中耦合了界面能各向异性的因素.该算法简单易实现,并易于从二维推广到三维系统.为了对模型进行验证,将模拟的枝晶尖端稳态生长数据和理论模型的预测结果进行了比较.结果表明,模拟的Al-2wt%Cu合金枝晶尖端稳态生长速率和半径随过冷度的变化接近于Lipton-Glicksman-Kurz解析模型的预测结果.模拟分析了稳态枝晶尖端的形貌,发现三维枝晶尖端是非轴对称的,以四次对称的方式偏离旋转抛物面.最后,应用所建立的模型模拟出具有发达分枝和不同晶体学取向的三维等轴多枝晶生长形貌. 关键词： 微观组织模拟 溶质枝晶生长 权值平均曲率 三维     

关于非均匀系统局部平均压力张量的推导及对均匀流体的分析

由维里定理导出的适用于均匀系统的平衡态压力张量表达式可以分成两部分:动压力张量和位形压力张量.人们进而对平衡的非均匀系统进行物理分析得到了局部平均压力张量表达式.本文用更为简洁的方法推导出这一表达式.给出以原子直径为长度单位的局部平均尺寸L~* 8条件下均匀流体系统平均位形压力中的三部分贡献项(体贡献项、面贡献项和线贡献项)与L~*的理论关系式(含有待定参数);以氩原子气体为例,在温度180 K、原子数密度0.8下,对原子间采用林纳德-琼斯势进行了分子动力学模拟,给出了0.4≤L~*≤17条件下三项贡献及总位形压力的模拟曲线,确定了L~* 8条件下理论关系式中的待定系数,并得到在L~* 2时,随着L~*的增大,体贡献项从正压单调下降并趋于负的总位形压力,面贡献项和线贡献项都单调上升并趋于零,但线贡献项趋向零最快.从物理上解释了小尺寸L~*下各项行为的复杂特点.得出L~*足够大,才可以忽略面贡献项和线贡献项,而在纳米尺度下,忽略面贡献项和线贡献项,也就是忽略边界效应会给计算带来明显的误差.最后通过分子动力学模拟得出位形压力随着温度的升高而升高.这些结论对于压力张量的分子动力学模拟计算时选项的最优化是有意义的.     

一个快速模拟热稠密非平衡等离子体的碰撞辐射模型

在实验室和天体等离子体研究中,原子/离子的激发、退激发以及电离、复合过程对等离子体的电离和能量平衡有着重要的影响.在激光等离子体作用的辐射流体模拟中,需要在线计算等离子体的平均离化度和吸收/发射系数.在现有的计算能力下,通常采用比较简单的平均原子(average atom, AA)模型进行在线计算.随着实验技术和计算能力的发展,急需发展能够在线计算的细致非平衡原子模型.本文报道了最新发展的多离化度平均离子碰撞辐射模型(multi-average ion collisional-radiative model, MAICRM).该模型用一个平均离子模拟等离子体中某一离化度所有离子的平均轨道占据数和布居,即每个平均离子的轨道占据数为该离化度所有离子的轨道占据数的平均;平均离子的布居等于该离化度离子的布居和.平均离子的轨道占据数和布居通过迭代求解速率方法得到.用该模型计算了Fe, Xe和Au非平衡等离子体的离化度分布,计算结果与细致组态和超组态模型以及实验测量符合,而计算量相对于细致组态/超组态大大降低.预期该方法能与辐射流体程序耦合,实现细致非平衡原子模型的在线计算.     

低温下液氦、液氖热物性的分子动力学模拟

本文基于平衡分子动力学模拟方法,采用了含量子修正项的QFH势函数和WK势函数对低温下液氦和液氖进行计算,并通过Green-Kubo公式统计得到热导率和黏性系数。结果表明:液氦和液氖的热导率、黏性系数随温度升高呈线性增大;采用QFH势函数和WK势函数比采用LJ势函数计算得到的热导率更接近实验值,且WK势函数计算结果比采用QFH势获得的结果更准确;WK势函数计算的液氦和液氖的黏性系数也与实验值非常接近。     

基于流体模型和非平衡态电子能量分布函数的高功率微波气体击穿研究

用流体模型研究高功率微波气体击穿时, 电子能量分布函数常被假设为麦克斯韦分布形式, 此假设可能将给模拟结果带来较大的误差. 通过求解玻尔兹曼方程, 得到非平衡状态下的电子能量分布函数. 分别将上述两类分布函数引入到流体模型中, 对氩气击穿进行了数值模拟. 结果表明, 基于非平衡分布函数得到的击穿时间与粒子模拟结果符合得很好, 而当平均电子能量较低时, 麦克斯韦分布函数的高能尾部导致了较短的击穿时间. 最后, 采用非平衡分布函数计算了不同压强下的氩气击穿阈值, 发现其与实验结果基本符合. 关键词： 微波气体击穿 电子能量分布函数 流体模型 玻尔兹曼方程     

DG方法求解可压缩气固两相流动

给出求解双向耦合可压缩气固两相流的间断有限元方法,对所得到的气固两相流方程组不需要采用分裂的方法离散,对气相、颗粒相方程及其对流部分和源项可以统一处理,两相都采用基于近似Riemann解的数值通量.数值模拟低压含尘激波管内的两相非平衡流动,并与平衡流、冻结流的结果进行比较.分析颗粒相的存在对气体运动的影响,及激波后松弛区域内两相间相互作用规律.发现颗粒质量比决定两相平衡后的最终状态,而颗粒直径决定两相流从非平衡到平衡的过渡过程,即不同尺寸颗粒对应的驰豫时间、松弛距离不同.结果表明：本文提出的计算方法对求解可压缩气固两相流是可行的,为研究复杂的气固两相流动问题奠定了基础.     

生物质定向气化制合成气—气化热力学模型与模拟

通过对气化炉内反应的热力学模型构建和模拟,探讨了实现生物质定向气化为合成气(H2∶CO=2∶1) 的条件,以便使用该合成气直接合成液体燃料—甲醇.在考虑气化过程中物质平衡、能量平衡和化学反应平衡的 基础上,建立了生物质气化模型,并使用PASICAL语言及其外挂DELPHI程序,编写了FBGB程序,用于模拟生物 质、水蒸气输入量与产气中各种气体组分含量之间的关系.通过模拟,发现水蒸气与生物质输入速率的比值 (S/B)是影响H2/CO值的关键参数.模拟结果显示当其它反应条件确定时,S/B与H2/CO呈线性递增关系,通 过调节S/B,H2与CO的比例可以得到控制.     

Determination of r Factor of Kalbach-Mann Systematics for Energy Balance

Kalbach-Mann systematics is a very useful formula to discrete the double-differential cross sections of emitted particles. However, the energy balance by using this systematics is still a task to be studied. In the form of Legendre polynomial expansion the energy balance has been proved analytically. In terms of this approach, the formula to determine the pre-equilibrium fraction r factor of Kalbach-Mann systematics has been obtained for keeping energy balance strictly. This formula could be straightforwardly applied for describing the double-differential cross sections of all projectile types in the continuum spectrum emissions. It indicates that Legendre expansion coefficient with l=1 is the key term in the energy balance.     

相切双导体球的电容公式研究

鉴于相切双导体球的电容公式是由级数表示的,为了研究其简洁的表达结果,再次运用镜像法研究了相切双导体球电容的通用公式,创造性地应用“平衡缩放”方法得到了一个比较简洁的近似公式,根据应用MATLAB软件对近似公式与精确公式的3种误差比较,证明了该近似公式具有非常高的精确性,完全可作为常用公式使用,该近似公式具有很好的实用性...     

用焦利秤测液体表面张力系数实验测量公式的研究

指出了某些文献中所给出的用焦利秤测液体表面张力系数实验测量公式存在的问题，并给出了正确的测量公式．     

数字光处理背投电视色度学特性的研究

以色度学的基本理论为基础,结合数字光处理光学引擎的工作原理,探讨了单片式数字光处理光学引擎的彩色显示原理和色温调节原理.提出了单片式数字光处理光学引擎色度学特性的理论计算公式,并利用该公式对夏新DL52HWT型投影电视光学引擎的显示三原色色度坐标、白场平衡的色度坐标和相关色温以及颜色复现误差等色度学特性进行了计算和分析,并对理论计算公式进行了验证.     

对传感器非线性误差的研究

针对以非平衡电桥为基本原理的传感器,给出了特性曲线的表达式,推导出了非线性误差公式,并对影响这一误差的因素进行了分析。     

PCA和SPA的近红外光谱识别白菜种子品种研究

为了实现对不同品种白菜种子的快速无损鉴别,应用近红外光谱技术获取白菜种子的光谱反射率,首先采用变量标准化校正和多元散射校正对原始光谱进行预处理;其次,采用主成分分析法(PCA)对光谱数据进行聚类分析,从定性分析的角度得到三种不同白菜种子的特征差异,并采用连续投影算法(SPA)选取特征波长;最后,分别基于全波段光谱、PCA分析得到的前3个主成分变量以及SPA算法选取的特征波长,建立了最小二乘支持向量机(LS-SVM)和偏最小二乘判别(PLS-DA)模型进行白菜种子不同品种的鉴别。从主成分PC1、PC2得分图中可以看出,主成分1和2对不同种类白菜种子具有很好的聚类作用。基于特征波长建立的PLS-DA和LS-SVM模型的判别结果优于基于主成分变量建立的模型,其中基于特征波长建立的LS-SVM模型识别效果最优,建模集和预测集的品种识别率均达到100%。结果表明,通过SPA算法选取的6个特征波长变量能够很好的反映光谱信息,提出的SPA算法结合LS-SVM预测模型能获得满意的分类结果,为白菜种子品种的识别提供了一种新方法。     

焦利氏称测液体表面张力系数的探讨

在精确推导焦利氏称测液体表面张力系数测量公式的基础上,分析了各物理量对实验结果的影响,探讨了金属 型框与实验精确度的关系,进而提出提高实验精确度的建议。     

Accurate studies on the full vibrational energy spectra and molecular dissociation energies for some electronic states of N_2 molecule

1 IntroductionAccurate results of high-lying vibrational energies and molecular dissociation energy De of diatomic electronic states are very important for thermodynamics, molecular spec- troscopy, reactive scatterings, and the collision physics of ultracold atoms. For example, the binding energy of the highest bound vibrational state to the ground vibrational state determines the s-wave scattering length. This in turn determines the low- energy (pre- dominantly s-wave) atomic elastic-scatteri…     

用电子天平测定液体表面张力系数结果的分析

用电子天平测量金属环从水中拉出过程表面张力的变化,对测量结果进行分析修正,明确了用脱环法测定表面张力系数的正确计算公式.