一种投影浸入边界法的快速直接求解方法

根据投影浸入边界法分步投影求解的特点,同时针对压力泊松方程离散后的大型稀疏线性方程组是非奇异非对称的特点,结合开源函数库UMFPACK,在传递线性方程组的系数矩阵和右端向量时,采用函数库Eigen将系数矩阵的数据结构改写优化,大大降低了存储空间,实现对高维大型稀疏线性方程组的快速求解,同时求解保持良好的稳定性。本文首先利用一具有解析解的数值算例验证了求解泊松方程数值方法的准确性和网格依赖性,进而利用VC++编写投影浸入边界法的数值计算程序,以单圆柱绕流为基准数值算例,通过与其他文献和实验结果的对比,验证了投影浸入边界法数值计算结果的可靠性,并进一步分析了不同雷诺数下圆柱绕流的流场结构特征和尾涡结构的动态演化过程。     

Tunable spectral shift of high-order harmonic generation in atoms using a sinusoidally phase-modulated pulse

High-order harmonic generation (HHG) from an atom illuminated by a sinusoidally phase-modulated pulse is investigated by solving the time-dependent Schrödinger equation. The spectral shift that occurs in atomic HHG can be achieved easily using our laser pulse. It is shown that the photon energy of the generated harmonics is controllable within the range of 1 eV. The shift of the frequency peak position is rooted in the asymmetry of the rising and falling parts of the laser pulse. We also show that by varying the phase parameters in the frequency domain of the laser one can adjust and control the shift in atomic harmonic spectra.     

Simultaneous study of the lower order harmonic and photoelectron emission from an atom in intense laser pulse

We simultaneously investigate variations of a low order harmonic and photoelectron emission with an incident laser intensity by solving the time-dependent Schr o¨dinger equation in a momentum space. It can be found that, the intensity of low order harmonic and photoelectron are gradually enhanced with the increase of the laser intensity, when the laser frequency is not in resonance with the transition frequency between the laser-induced high excited states and the ground state. If the resonance occurs, the intensity of the lower order harmonic is reduced and the interference can be observed in the lower order photoelectron spectra.     

基于应急供应链的物流配送计划研究

本文研究了基于应急供应链的物流配送计划问题,针对节点失效采用了供应链扩容策略,建立了在有限资源约束下单目标成本优化数学模型,以实现供应链运行总成本最小。然后,本文用CPLEX软件求解模型得到供应链的扩容方案。数值仿真结果表明本文所提出的扩容方法的有效性和实用性。     

可用于色谱固定相的介孔氧化硅球材料的合成

采用非离子型嵌段高分子表面活性剂EO₂₀PO₃₀EO₂₀ (P65)为结构导向剂, 正硅酸乙酯为硅源, 在酸性介质中, 静置法制备了微米级介孔氧化硅球. 通过改变合成温度、反应时间或者无机盐KCl的加入量, 可以调节介孔氧化硅球的直径(9.0～17.6 μm); 加入1,3,5-三甲苯(TMB)或者调节水热温度, 可以调节介孔氧化硅球的孔径(2.3～4.8 nm). 采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、激光散射粒度分布和对溶菌酶的吸附等方法, 对介孔氧化硅球的结构、孔性质、形貌、吸附性质等进行了表征. 实验发现, 孔径较小的介孔氧化硅球(≤4.3 nm)对溶菌酶的吸附不明显(≤42 mg/g), 而孔径(4.8 nm)大于溶菌酶直径的材料对溶菌酶有较大的吸附量(192 mg/g), 说明孔径均匀可调的介孔氧化硅球材料可以很好地用作体积排阻色谱柱的固定相.     

高效液相色谱法对纺织品和食品包装材料中的壬基酚、辛基酚和双酚A的同时测定

建立了高效液相色谱-二极管阵列检测器(DAD)/荧光检测器(FLD)串联技术同时测定纺织品和食品包装材料中壬基酚、辛基酚和双酚A的方法.实验样品采用加速溶剂萃取法,以无水乙醇为提取溶剂,在10.3 MPa和120 ℃下静态循环提取2次,提取液经Supelclean Envi-Carb石墨化碳黑固相萃取柱净化,以Agilent Zorbax SB-Phenyl(250 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱分离后用DAD-FLD串联法进行检测.壬基酚、辛基酚和双酚A的DAD检测波长为225 nm;荧光激发波长为227 nm,发射波长为315 nm.在25、50、500 μg/kg的添加水平下,纺织品样品和食品包装材料样品的平均回收率均为93% ～98%,相对标准偏差分别为2.8% ～7.0%和2.9% ～6.9%.方法准确、简便、快速,可用于纺织品和食品包装材料的实际检验工作.     

基于反馈力浸入边界法模拟复杂动边界流动

浸入边界法是模拟流固耦合的重要数值方法之一。本文采用反馈力浸入边界方法,对旋转圆柱和水轮机活动导叶旋转摆动绕流后的动边界流场进行数值模拟。其中,固体边界采用一系列离散的点近似代替,流体为不可压缩牛顿流体,使用笛卡尔自适应加密网格,利用有限差分法进行求解。固体对流场的作用通过构造适宜的反馈力函数实现。本文首先通过旋转圆柱绕流的计算结果同实验结果进行对比,吻合较好,验证了该计算方法的可靠性。然后针对水电站水力过渡过程中水轮机活动导叶旋转摆动绕流后的动边界流场进行数值模拟,得到导叶动态绕流后的流场分布特性和涡结构的演化特性。     

摆动方式对水翼输入功率的影响

利用投影浸入边界法,研究了不同主动摆动方式对水翼输入功率的影响。计算模型采用二维NACA0012翼型,雷诺数Re=800。最大摆角θ0=75°,摆动频率f的变化范围为0.1Hz~0.2Hz,非正弦摆动参数β的变化范围为1~3。首先,研究摆动频率f和非正弦摆动参数β对平均输入功率的影响,研究发现,平均输入功率随着f和β值的增加而增加,但当f0.16 Hz,β2.5时,平均输入功率急剧增加。其次,在摆动频率f=0.16 Hz时,研究不同非正弦摆动参数β下力矩系数、输入功率系数以及升阻力系数随时间的变化规律,研究发现,随着β值的增加,峰值输入功率也逐渐增加,而且β值影响峰值输入功率出现的位置。最后,研究不同β值下,变化的尾流发展对输入功率的影响,认为水翼上下表面产生的后缘涡与升阻力有关系,水翼上表面的负涡对水翼摆动产生阻力,而下表面的负涡对水翼摆动产生升力,从而对水翼摆动的输入功率产生影响。     

纵向磁场激励下简支输流微梁的动力学行为研究

受磁场驱动的微机电系统在工作中存在着力、磁、流-固耦合等非线性特征，其力学行为非常复杂，并将影响系统运行的安全性与可靠性.该文采用非局部Euler梁模型研究磁场激励下简支输流微梁（一种微机电系统）的动力学行为，通过动力系统分支理论和谐波平衡法来考察系统的稳定性和幅频特性曲线.结果表明，可以采用改变磁场强度、流速和阻尼的三重方式调节微机电系统的频率.研究中还发现，小尺度效应和磁场强度可以影响临界流速，阻尼的存在可以改变临界流速的个数和系统的分岔类型.     

基于浸入边界法的鱼体自主游动的数值模拟

对游动或飞行生物自主运动特性的深入研究,可促进仿生学的进一步发展。本文以"C"型游动鱼作为研究对象,建立了自主游动的柔性鱼模型。此模型较为真实地反映了鱼自主游动时鱼体内力(由鱼体肌肉收缩提供)、鱼体运动和外界流体之间的耦合作用。基于传统的反馈力方法和混合有限元浸入边界法对鱼的自主游动进行了数值模拟。分析了鱼自主游动启动阶段和巡游阶段流场特性及鱼体运动特征。模拟结果表明,受到鱼体自身组织结构和外界流场作用,鱼游动时通过呈"C"型和类"S"型的不断转换,以获取能量,实现鱼体自主游动。