数值研究激波与旋涡的相互作用

从非定常形式的Euler方程出发,数值模拟了运动激波与旋涡相互作用的非定常流动过程。为保证激波具有较高的分辨率,采用对称型TVD格式进行了数值计算。结果表明。这样可以有效地模拟流场中一些复杂的流动现象,如激波变形、激波分叉和三波点的形成,以及旋涡结构的变化过程等,并与已有的实验流动显示相符良好。同时,也是对TVD格式求解这类问题的一次初步尝试。     

容量矩阵法在涡方法中的应用

本文将容量矩阵技术与快速Fourier变换相结合求解非矩形域的Poisson方程,再与格子涡方法相结合,发展了一套求解复杂外形的快速涡方法。作为算例,计算了有厚度平板和楔形体的分离流动,得到了满意的结果。特别是在垂直平板绕流中,模拟出了由于剪切层不稳定性引起的小涡结构。     

MACRO AND MICROSCOPIC PARAMETER MAPPING RELATIONSHIP FOR RED SANDSTONE 1)

颗粒流离散元软件PFC2D在岩土工程中的应用十分广泛,存在的主要问题是如何标定其细观参数,目前大多使用"试凑法",此方法的缺点在于工作量大、效率低等,本文提出以反向传播算法(back propagation,BP)神经网络的方式代替此方法,利用PFC2D 内置的FISH 以及Python 语言对其进行二次开发,使之自动运行并获取40组宏细观参数样本。结果表明：BP神经网络可以快速准确地建立宏细观参数映射关系,误差均保持在0.01 以内,模拟得到的应力--应变曲线与室内试验曲线高度吻合,且无需大量的数据样本便可创建网络,效率较高;另外,经验证本文选用的平直节理模型,可以有效地解决平行粘结模型UCS/TS值偏小问题,确定平直节理模型可以更好地模拟岩石。     

Tracking and reconstruction methods for moving-interfaces

A simple, efficient and accurate high resolution method to tracking moving-interfaces——the characteristic integral-averaging finite volume method on unstructured meshes is proposed. And some numerical tests and evaluation of six main efficient methods for interface reconstruction are made. Through strict numerical simulation, their characters, advantages and shortcomings are compared, analyzed and commended in particular.     

Disappearing Wakes and Dispersion in Numerically Simulated Flows Through Tube Bundles

Flow through a staggered array or bundle of parallel rigid cylinders of diameter D is computed with the help of a three-dimensional direct numerical simulation (DNS) at various values of Reynolds number between 50 and 6000. Two different spacings L of the tubes, i.e. L/D= 2 and L/D= 3, have been considered. When Re 500 the flow is laminar. In that case the converging flow between a pair of adjacent cylinders brings the oppositely signed vorticity at the two edges of the wake closer together behind the upstream cylinder so that the vorticity decreases quickly due to cancellation by diffusion. At Re 6000, when the flow is highly turbulent, the wake vorticity disappears rather by turbulent diffusion. This disappearance of the wakes in the closely packed flows (i.e. L/D 2) causes the mean flow in a cell, which consists of the region around a single cylinder, to be effectively independent of that in other cells. Another consequence is that the mean velocity field can be very well approximated by potential flow except in a thin boundary layer along the cylinder and a short wake behind it. The results have been applied to the transport of scalars in closely packed arrays. As in other complex flows, the dispersion of the scalars is dominated by the divergence and convergence of the streamlines around the cylinder rather than by the wake turbulence. Approximate expressions are derived for this topologically influenced dispersion in terms of the geometry of the array. The fact when most of the flow in the array can be approximated by a potential flow, allows us to introduce a fast approximate calculation method to compute the dispersion.     

功能梯度矩形厚板的三维热弹性分析

直接从三维热弹性力学基本方程出发，通过引入两个位移函数和两个应力函数，导出了一个二阶的齐次状态方程和一个四阶的非齐次状态方程。分析中采用了层合近似模型，即将板划分成厚度足够小的若干薄层，从面可将每一层内的材料常数近似为常数。给出了任意厚度的四边简支横观各向同性功能梯度矩形板的热弹性分析，特别当板较薄时，与薄板理论进行了数值对比，发现两者结果吻合很好。最后研究了材料梯度指标对热弹性场的影响，结果显示梯度指标对热应力和位移都有着显著的作用：在不同的区间，梯度指标对它们有不同的影响；并且在同一区间，梯度指标对两者的影响程度也有所不同。     

中心有刚体质量的环形薄板的非线性强迫振动

本文研究中心带有刚体质量外部固定铰支或活动铰支的环形薄板的非线性强迫振动。考虑板的弯曲变形、面内位移和几何非线性，用哈米尔顿原理建立板的运动方程，用Ｋａｎｔｏｒｏｖｉｃｈ平均法消去时间变量，然后用数值积分求得非线性振动的振幅随激振力的大小及激振力的频率而变化的关系。求解过程中用打靶法逐步改进未知参量，以保证边界条件的满足。最后讨论薄膜力、激振力的分布、板的内外半径比等因素对响应的影响     

金属基复合材料单向和循环变形行为的数值模拟研究

利用晶体细观力学模型，依据组元材料的单晶体变形性质，以Ａｌ－Ａｌ２Ｃｕ自生复合材料为模型材料，用数值法模拟其拉伸和循环拉伸变形过程，得到了与有关实验结果相符的应力－应变曲线，研究了增强相间距和循环加载过程对复合材料变形行为的影响，通过考虑变形过程中组元相及其界面的应力分布规律，分析研究了循环变形过程中基体Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应对于复合材料微观变形与损伤机制的作用，结果表明，晶体细观力学模拟计算     

不同材料交界面上接触应力的有限元分析

工程中有许多不同材料组成的结构。对这类复合结构，正确计算材料交界面上的接触应力是非常重要的。通常的位移有限元法得到的应力是不连续且欠准确的。本文提出了一种新的用于不同材料交界面处的接触单元。应用虚位移原理和结合考虑材料交界面上的约束条件，文章建立了接触单元的刚度矩阵和等效荷载向量。该单元具有算法简单，程序容易实现的优点。计算实例证实了该单元的实用性和可靠性。