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DSMC方法与稀薄气流计算的发展 总被引:13,自引:2,他引:11
直接模拟MonteCarlo(DSMC)方法是依赖物理的概率模拟方法.在求解过渡领域流动的众多解析、数值和模拟方法中,目前只有DSMC方法是可以模拟三维复杂真实气体流动的方法.从宏观参量到细观速度分布函数的水平上,该方法均能得到实验的支持.本文综述了DSMC方法的最近发展,包括我们在检验模型、处理内能松弛模拟和化学反应模拟以及求解三维绕流的通用方法等方面的工作。 相似文献
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岩石节理(断裂)表面的多重分形性质 总被引:23,自引:0,他引:23
提出了新的投影覆盖法———ProjectiveCoveringMethod(PCM),并结合无接触激光表面测量技术直接测定出断裂表面分维值D∈[2,3).建立了表面粗糙性投影覆盖概率函数,分析了节理(断裂)表面的多重分形性质. 相似文献
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在过去十年内,随着计算机的广泛使用和性能的显著提高,稀薄气体动力学研究的课题更加充实丰富,在实验方法和仪器设备方面也有重要进展.本文第一部分叙述粒子 表面动力学的最新研究进展,其中发现选定状态的离子的速度和转动能是入射束的离开方向和参数的函数.最近,与实验一起进行了大量计算机模拟,表明二者相结合的研究是很有益的.在束流实验中,所产生的散射粒子的速度分布和密度与数值模拟结果符合得很好.第二部分介绍了更直接地与非常高的大气层中的飞行和测量相联系的气体 壁面相互作用的研究.本节从考察一些年前完成的离子束与表面相互作用开始.它提供了很有参考意义的与现代研究结果的比较,并给出了有用的标准.本文接下去探讨了“火星探索者”外形,它在过去几年内一直是一些风洞和计算研究的课题.对Navier Stokes方程和DSMC计算结果进行了有趣的比较 相似文献
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表面轮廓分形维数计算方法的研究 总被引:47,自引:5,他引:42
阐述了表面轮廓分形和分形曲线的基本概念,对目前常用于表面轮廓分形维数的4种计算方法的基本思路作了评介,指出这些方法的计算结果都存在一定的偏差,对选择不同计算尺度得到的分形维数表现出较大的不稳定性,致使分形维数难以准确地反映表面轮廓的真实复杂特征.根据表面轮廓的均方差与区间尺度成比例的性质,提出了表面轮廓分形维数计算的协方差加权法.通过与Weierstrass-Mandelbrot分形函数曲线的分形维数计算的比较,协方差加权法所得表面轮廓分形维数的稳定性良好,计算结果的准确性也明显提高,可以简化表面形貌的识别过程,为摩擦学研究中更准确地描述粗糙表面的复杂特征提供了一种简便适用的新方法. 相似文献
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三维非结构网格DSMC方法的实现及其应用 总被引:1,自引:0,他引:1
研究了三维非结构网格DSMC方法实现的过程。将Bird位置元方案中的子网格思想引入到非结构网格上来,只存储子网格的总体标识号,利用较少的计算网格提高了分子的分辨率与计算精度。提出了将体积元坐标搜索算法与交替数字二叉树搜索算法(ADT)相结合的方法来跟踪模拟分子在网格之间的迁移,使用ADT方法判别分子与物面是否作用,避免了分子表面反射的非确定论判据。利用Fortran 90的动态分配内存技术编制了通用计算程序。最后对高超声速过渡流域航天飞机头部外形绕流进行了数值模拟,数值结果初步验证了算法的可行性。 相似文献
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本文根据激光衍射谱谱面光强度随塑性损伤的变化规律,用30CrMnSiA材料进行了实测,给出了应变与损伤变量D(K)的关系曲线,并对加载和卸载条件下的D(K) ̄ε曲线进行了比较,结果再次表明,用衍射光强比来定义损伤变量是可行的,该方法检测方便,计算简单、具有较高的精度,可望成为塑性损伤检测的一种有效方法,30CrMnSiA材料沿垂直于轧制方向拉伸的力学性能及损伤状态优于平行轧制方向,且用空穴面积百分 相似文献
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一种扫描电镜准动态观察磨损表面形貌演变的方法 总被引:2,自引:2,他引:0
提出了一种扫描电镜准动态观察磨损表面形貌的方法-定位间断观察法,通过坐标定位和形貌特征定位,可简便,准确地确定跟踪观察位置。将试样表面的摩擦方向垂直于电子束的行扫描方向并使试样表面适度倾向二次电子探测器,可提高观察和拍摄效果,利用该方法观察了一种高铬铸铁中的(Fe,Cr)7C3碳化物与SiC磨粒干滑动摩擦过程中的形貌演变。 相似文献
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本文根据激光衍射谱谱面光强分布随塑性损伤的变化规律,用30CrMnSiA材料进行了实测,给出了应变与损伤变量D(K)的关系曲线,并对加载和卸载条件下的D(K)~ε曲线进行了比较。结果再次表明,用衍射光强比来定义损伤变量是可行的;该方法检测方便,计算简单,具有较高的精度,可望成为塑性损伤检测的一种有效方法;30CrMnSiA材料沿垂直于轧制方向拉伸的力学性能及损伤状态优于平行轧制方向,且用空穴面积百分数F_A得到验证;弹性变形对塑性损伤的影响可以忽略不计。 相似文献
10.
基于不协调元的收敛条件,建立了精化直接刚度法(RDSM)所对应的不协调位移模式,从而使RDSM成为建立单变量不协调元的有实用性的一般方法。 相似文献
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MEMS稀薄气体内部流动模拟中的信息保存法 总被引:2,自引:0,他引:2
首先综述了处理低速稀薄气体流动的一些方法: 线化Boltzmann方程方法、
Lattice Boltzmann方法(LBM)、加滑移边界的Navier-Stokes方程、以及
DSMC方法, 并讨论它们在模拟MEMS中过渡领域低速流动特别是内部流动所遇到的困
难, 其中表明了LBM现有方案不适合模拟过渡领域中的MEMS流动问题. 信息保
存(IP)法通过保存一个模拟分子所代表的大量分子的平均信息,克服了流速低
使得信息噪声比小而引起统计模拟的困难. 本文给出了方法的一些理论证实. MEMS中
内部流动的特点, 即流速低和大的长宽比的特点, 引起椭圆性问题, 即出入口边界
条件相互影响需要协调的问题. 通过对(长约几千微米的)微槽道流动应用IP方法的
算例,演示了采用守恒形式的质量守恒方程和超松弛法可成功地解决这一问题. 借
助同样的方法,用IP方法求解了真实长度(1\,000\,$\mu$m)硬盘驱动器读写头在过
渡领域的薄膜支撑问题, 压力分布与具有严格气体动理论基础的概括化Reynolds方
程完全相符, 而在此之前, DSMC方法只对短的读写头(5\,$\mu$m)与Reynolds方程
做了校验. 作者建议将原来用于求解读写头润滑问题的Reynolds方程退化来求解过
渡领域中的微槽道流动问题, 从而提供了一个有严格气体动理论品性的检验方法来
验证求解MEMS内部流动的各种方法. 相似文献
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非网格重剖分模拟宏观裂纹体的扩展有限单元法(2:数值实现) 总被引:1,自引:0,他引:1
探讨了扩展有限单元法的具体实现过程,包括裂纹体几何结构的拓扑分析、广义节点的选取及详细的单元数值计算。并针对前文提出的扩展有限单元平衡方程的统一矩阵实现模式,提出了采用虚拟层合元的思想来处理被裂纹横贯单元的子域积分问题,自然地解决了原方法中由于特殊的位移插值场在裂纹两侧不连续造成的单元刚度阵求解困难。同时依托比较成熟的虚拟层合单元法,可以方便地考虑域内及裂纹面上分布载荷影响。此外,一、二维算例较高精度的数值结果验证了本文算法的有效性和精度。 相似文献
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基于图像图形学的YUV颜色模型理论,本文提出了一种间接描述岩石断面形貌的新方法,即YUV维数法。选定一张有m个像素点的彩色数码照片,以每个像素点的Y(灰度)、U、V(色彩和色饱和度)分量分别构造欧氏空间中对应点的z、x、y坐标分量。在每个像素点处均采用上述构建方法,可在欧氏空间中确定m个点(与像素个数相同),连接构造的m个点,即可构建粗糙的YUV表面。采用分形布朗运动理论,导出了n-1~n维分形体的自仿射维数计算方法,并特例化至2~3维。求解YUV表面的自仿射维数,该维数即为YUV维数。为验证YUV维数方法的可行性,分别完成了同一岩石断面的YUV维数数值试验、激光表面仪扫描试验、扫描电子显微镜扫描试验,并采用YUV维数、普通维数和灰度维数分析同一试件的表面形貌特征。对比分析显示,相同试件的YUV维数与普通维数基本相同,且与灰度维数总体趋势近似一致。这证实了YUV维数方法的可行性。另外,计算YUV维数过程中,由于采集初始数据(彩色照片)的设备是数码相机,所以它克服了普通维数的缺陷。同时,YUV模型表征的真彩图片颜色包含了颜色的灰度、色彩和色饱度,而灰度图仅保存了灰度信息。所以,YUV维数比灰度维数更全面充分揭示了图像的分形几何特征。总之,YUV维数有着普通维数和灰度图维数无法比拟的优越性,是一种间接描述表面形貌描述的新方法。 相似文献
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旋转薄壳稳定性的数值分析 总被引:2,自引:0,他引:2
用数值方法求解旋转薄壳稳定性问题的主要困难在于:对任意应力状态下的旋转壳进行稳定性分析,各谐波间彼此耦合,致使方程推导的复杂性和计算量都增大,本文采用[3]所提供的单元及经典的能量判据,在最一般的提法下构造了有限元列式,详细讨论了耦合情况,利用本文方案编制程序并进行了许多算例分析,结果令人满意。同时表明在某些情况下边界条件对临界载荷的影响很大,这可以部分地解释古典稳定性分析结果与实验偏差较大以及实验数据分散的原因。 相似文献
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岩土材料通常呈现出成层水平分布特点, 即可将其视为横观各向同性材料, 横观各向同性对于岩土材料的变形以及强度值都会产生显著的影响. 基于已提出的t强度准则, t强度准则是基于各向同性单元体中存在有效滑移面来构建的, 并根据该空间有效滑移面上主剪应力与主法向应力的比值达到一定阈值为破坏条件. 在空间中存在有效滑移面与物理沉积面, 基于上述两个面在空间的位置关系, 用两面夹角作为表征横观各向同性对剪切强度影响程度的参量, 并假定当该夹角值越大, 则各向异性对强度贡献程度越大, 对应更大的应力比强度值, 反之, 则对应更小的应力比强度值. 基于上述思路并类比将其推广为正交三维各向异性准则, 基于三维各向异性材料的三维沉积面, 提出了三维特征沉积面的概念, 并基于空间滑移面与三维特征沉积面之间的夹角作为度量各向异性程度的变量, 提出了基于两面角作为参量考虑原生各向异性的应力比强度公式, 并利用该应力比强度公式来修正已提出的t强度准则, 最终建立了考虑各向异性影响的t准则公式. 在上述准则基础上, 考虑将各向异性应力空间转换为各向同性应力空间的思路, 在各向异性t准则基础上, 推导得到了基于各向异性强度t准则的变换应力公式, 利用变换应力公式可以将传统的以p, q为变量的各向同性本构模型转变为可考虑各向异性的三维本构模型. 通过对岩土材料的强度以及真三轴条件下的应力应变关系试验数据预测, 验证了所提的各向异性t准则及其变换应力公式的有效性及适用性. 相似文献
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竖向均布荷载作用在地基内部时的土中应力公式 总被引:18,自引:2,他引:18
建筑物基础一般都是埋入地基中,且有一定深度,而目前土中应力计算所常依据的布西奈斯克解却是假定荷载地表面导出的。本文以半无限体内受竖向力作用的明德林公式为根据,通过积分而首次完整地推导出竖向矩形均布荷载作用在地基内部上的土中应力分量解析表达式,并与布氏公式进行比较,说明其应用范围,以便于工程设计人员在设计时使用。 相似文献