自适应多分辨率方法在反应多相流数值模拟中的应用

将自适应多分辨率方法应用到刚性气体状态方程CJ模型的数值模拟，采用多相流问题的守恒锐利界面格式，通过level-set方法和虚拟流体方法来追踪和处理界面，能够很好地处理时间尺度较大的界面交互问题.利用金字塔型数据结构和多分辨率自适应方法，提高算法的存储效率和计算效率.给出一维和二维的数值算例，证明该算法在反应多相流数值模拟中的稳定性和高效性.     

超高速摄影中三面体转镜力学特性的计算机仿真

基于弹性力学空间问题的基本理论与有限元计算技术，建立了转镜力学分析的数值方法，并与四面体钢转镜的计算结果做了对比，表明它能够较为精确地模拟出转镜的强度及其任意点处的位移.利用该方法，计算了目前常用的三面体金属铍转镜和铝合金转镜的稳态强度，得出了转镜镜面变形量及内部应力分布的定量数值.结果表明,金属铍转镜在强度和镜面变形两方面均优于铝合金转镜.     

核磁共振测井仪探头设计中的数值方法

核磁共振测井仪探头的优化设计能够增强仪器的探测特性,提高仪器的信噪比, 而探头设计中的数值方法对设计结果至关重要.本文利用电磁场有限元方法对贴井壁型核磁共振测井仪探头静磁场和射频场进行了2D和3D的数值模拟,深入分析了数值模型形状、模型尺寸、 单元形状对数值模拟结果的影响,并将有限元数值模拟结果与实测数据做了对比. 结果显示:数值模拟结果与实测数据符合.在设计核磁共振测井仪探头结构时, 选取与井眼形状一致的圆形模型,模型尺寸范围在10—15倍探头外径, 并采用三角形单元可以有效提高数值模拟方法精度,增强优化设计结果的可靠性.     

非线性Schrdinger方程的直接间断Galerkin方法

讨论一维和二维非线性Schrdinger(NLS)方程的数值求解.基于扩散广义黎曼问题的数值流量,构造一种直接间断Galerkin方法(DDG)求解非线性Schrdinger方程.证明该方法L2稳定性,并说明DDG格式是一种守恒的数值格式.对一维NLS方程的计算表明,DDG格式能够模拟各种孤立子形态,而且可以保持长时间的高精度.二维NLS方程的数值结果显示该方法的高精度和捕捉大梯度的能力.     

A Direct Discontinuous Galerkin Method for Nonlinear Schr(o)dinger Equation

讨论一维和二维非线性Schr(o)dinger (NLS)方程的数值求解.基于扩散广义黎曼问题的数值流量,构造一种直接间断Galerkin方法(DDG)求解非线性Schr(o)dinger方程.证明该方法L2稳定性,并说明DDG格式是一种守恒的数值格式.对一维NLS方程的计算表明,DDG格式能够模拟各种孤立子形态,而且可以保持长时间的高精度.二维NLS方程的数值结果显示该方法的高精度和捕捉大梯度的能力.     

基于任意拉格朗日—欧拉型移动网格的反应流广义黎曼问题方法

提出一种在自由重映移动网格下的广义黎曼问题方法模拟反应流.该方法基于显式的自由重映移动网格广义黎曼问题的解.为保证在时间和空间上的高精度，应用广义黎曼问题方法构造数值通量.为保证反应区的高分辨率，采用变分法生成自适应移动网格.该方法不仅能够保证网格质量，而且能有效地避免任意拉格朗日—欧拉方法中由于显式重映过程而带来的数值误差.包括CJ爆轰及不稳定爆轰的数值实验说明该格式的精确性和鲁棒性，证明这种移动网格下的二阶广义黎曼问题方法可以较好地捕捉反应流的间断与光滑结构.     

Van der Waals状态方程可压缩多流体流动的PPM方法

基于流体体积分数的混合型多流体数值模型，将Piecewise Parabolic Method（PPM）方法应用于可压缩多流体流动的数值模拟，采用双波近似求解多流体van der Waals状态方程的Riemann问题．模拟高密度比且含有激波的可压缩多流体流动，典型的纯界面平移问题模拟结果表明，在接触间断的界面附近，压力和速度没有任何的振荡且界面数值耗散都被控制在2—3个网格之内；一维和二维算例表明，该数值方法可以有效地处理接触间断、激波和多维滑移线等物理问题，并能够比其它多流体数值方法更精细地模拟多流体交界面．     

碳纳米管辐射太赫兹波的理论分析与数值验证

基于简单紧束缚方法理论,利用一维碳纳米管的量子化周期边界条件得到了碳纳米管的电子能级结构关系.并结合已报道的碳纳米管中电子与声子相互作用的实验结果,得到了碳纳米管能够辐射太赫兹波的结论.通过数值结果验证了碳纳米管在外场作用下能够产生太赫兹波,并对数值计算结果中太赫兹波的振荡现象给予合理的解释.其结果为进行碳纳米管产生太赫兹辐射的实验研究提供深入的理论基础. 关键词： 太赫兹波 碳纳米管     

低速流动的预处理多重网格求解

本文采用预处理的时间推进方法,求解可压形式的Euler/Navier-Stokes方程,数值模拟低马赫数范围内的无粘、粘性流动.为了进一步加速收敛,并使用了多重网格技术.计算表明预处理能够保持可压缩求解方法在高速时的收敛特征,对于低速流动计算可以加速收敛并提高精度.     

PO-TDIE混合方法在天线电磁兼容问题中的应用

应用物理光学-时域积分方程(PO-TDIE)混合方法对电大尺寸平台天线电磁兼容问题进行分析.详细推导PO-TDIE混合方法的一般表达式,并给出计算复杂度.数值算例表明,方法提高了传统时间递推方法(MOT)的计算效率,能够有效应用于电磁兼容分析中.     

Method of Lines Based on Finite Element Discrete Technique to Analyze Eigenvalues of Waveguides

In this paper, a novel numerical technique to solve electromagnetic boundary value problem is described. This finite element based method of lines is developed by combining finite element method and the method of lines, so that it not only has high flexibility to treat geometrically and compositionally complex problems but also maintains high accuracy of semi-analytical technique. The geometry discretization, element mapping, element trial function and standard ordinary differential equation construction are discussed in details. Our numerical result demonstrates that this method can successfully solve the complex problems with fewer mesh lines when compared with conventional method of lines.     

A New Finite Volume Element Formulation for the Non-Stationary Navier-Stokes Equations

A semi-discrete scheme about time for the non-stationary Navier-Stokes equations is presented firstly, then a new fully discrete finite volume element (FVE) formulation based on macroelement is directly established from the semi-discrete scheme about time. And the error estimates for the fully discrete FVE solutions are derived by means of the technique of the standard finite element method. It is shown by numerical experiments that the numerical results are consistent with theoretical conclusions. Moreover, it is shown that the FVE method is feasible and efficient for finding the numerical solutions of the non-stationary Navier-Stokes equations and it is one of the most effective numerical methods among the FVE formulation, the finite element formulation, and the finite difference scheme.     

水位骤变时的饱和-不饱和渗流数值计算

本文应用全隐式交替方向迭代法对水位骤变时的饱和-不饱和渗流问题求出了数值解。对于赤井模型,计算结果与实验结果十分接近,比有限元法的计算结果好。对于大尺度的驹田蓄水池模型,计算结果与有限元法的结果基本一致。     

An Improved CE/SE Scheme and Its Application to Detonation Propagation

An improved two-dimensional space-time conservation element and solution element （CE/SE） method with second-order accuracy is proposed, examined and extended to simulate the detonation propagations using detailed chemical reaction models. The numerical results of planar and cellular detonation are compared with corresponding results by the Chapman-Jouguet theory and experiments, and prove that the method is a new reliable way for numerical simulations of detonation propagation.     

A comparison between analytic and numerical methods for modelling automotive dissipative silencers with mean flow

Identifying an appropriate method for modelling automotive dissipative silencers normally requires one to choose between analytic and numerical methods. It is common in the literature to justify the choice of an analytic method based on the assumption that equivalent numerical techniques are more computationally expensive. The validity of this assumption is investigated here, and the relative speed and accuracy of two analytic methods are compared to two numerical methods for a uniform dissipative silencer that contains a bulk reacting porous material separated from a mean gas flow by a perforated pipe. The numerical methods are developed here with a view to speeding up transmission loss computation, and are based on a mode matching scheme and a hybrid finite element method. The results presented demonstrate excellent agreement between the analytic and numerical models provided a sufficient number of propagating acoustic modes are retained. However, the numerical mode matching method is shown to be the fastest method, significantly outperforming an equivalent analytic technique. Moreover, the hybrid finite element method is demonstrated to be as fast as the analytic technique. Accordingly, both numerical techniques deliver fast and accurate predictions and are capable of outperforming equivalent analytic methods for automotive dissipative silencers.     

非协调数值流形方法的稳定性和收敛性分析

在流形元的基础上,提出了非协调数值流形方法,非协调数值流形方法的优点是在不增加广义节点自由度的前提下,大大提高数值流形方法的计算精度和计算效率.利用内部自由度静力凝聚处理,推导了消除内参后的单元应变矩阵和单元刚度矩阵.在Hilbert空间内,从最小势能原理出发对非协调数值流形方法的稳定性和收敛性进行了分析和讨论,得到了保证非协调流形元解唯一存在和收敛的基本条件,完善了非协调数值流形方法的理论基础.数值试验表明,新单元构造过程简单,有较高的精度,从而证明了本方法的可行性. 关键词： 数值流形方法 非协调元 稳定性分析 收敛性分析     

多孔介质两相流的局部守恒有限元分析

用局部守恒有限元法研究多孔介质两相渗流问题.详细阐述局部守恒有限元法的基本原理,推导两相渗流问题的局部守恒有限元计算格式并编制相应的计算程序.通过一维Buckley-Leverett两相渗流算例验证该方法的正确性.应用局部守恒有限元法和混合有限元法分别对2个模型进行分析对比.计算结果表明局部守恒有限元法具有良好的鲁棒性及适用性,相较于混合有限元法,处理过程简单,计算时间缩短,为标准有限元法应用于复杂渗流问题提供了一种途径.     

非协调数值流形方法的稳定性和收敛性分析

在流形元的基础上，提出了非协调数值流形方法，非协调数值流形方法的优点是在不增加广义节点自由度的前提下，大大提高数值流形方法的计算精度和计算效率.利用内部自由度静力凝聚处理，推导了消除内参后的单元应变矩阵和单元刚度矩阵.在Hilbert空间内，从最小势能原理出发对非协调数值流形方法的稳定性和收敛性进行了分析和讨论，得到了保证非协调流形元解唯一存在和收敛的基本条件，完善了非协调数值流形方法的理论基础.数值试验表明，新单元构造过程简单，有较高的精度，从而证明了本方法的可行性.     

Calculation and visualization of Lamb wave motion

Lamb wave propagation was calculated by using hybrid boundary element method (HBEM) that is the combination of the analytical mode expansion and boundary element method. HBEM makes it possible to simulate Lamb wave propagation in large plates with shorter computational time. The numerical results, e.g. displacements and stresses, were collected at every time step for the inner grid points and visualized as mpeg movies or jpeg pictures. The generation mechanism of Lamb waves is investigated as a numerical example.     

冲击动力学中离散元与有限元相结合的计算方法研究

 阐述了一种离散元与有限元法相结合的计算方法，编制了可应用于细观模拟的二维程序，对受冲击载荷作用的均匀材料和非均匀材料的响应特征进行了计算，并对数值模拟进行了验证。计算结果与理论值较吻合，验证了方法的可行性。