近自由面细长体的振荡问题

本文引进细长体的假定,把三维的流体运动问题化成了二维的非定常问题。前面剖面对后面剖面的干扰作用用积分表示,对物体作了适当近似以后,改善了切片理论。根据物面条件把整个问题的求解分解为兴波问题和振荡问题,而振荡问题可由兴波问题的适当组合表示出来。这样,大大简化了问题的求解。作为例子,本文数值计算了细长体的水动力导数,给出了结果。     

三维波浪-流-串行桩柱相互作用的数值分析

为探讨波浪-流-串行桩柱的相互作用,建立了三维数值模型,采用大涡模拟(LES)方法对湍流进行模拟.研究了波浪-流-串行桩柱相互作用下的拖曳系数,对波浪-流靠近结构时的非线性相互作用引起的拖曳力和涡的变化,以及在结构前后自由面的变化进行了分析,并且与波浪-流与孤立桩柱相互作用的研究进行比较.结果表明:由于桩柱的存在,在波浪-流的传播过程中出现了时间延迟,这就导致了桩柱前后附近自由面水位存在较大的位移差;由于桩柱之间互相干扰,下游桩柱的存在导致上游桩柱附近不能形成非对称的周期性涡脱落,上游桩柱横向拖曳力受到影响最大,顺方的拖曳力也受到明显影响;下游桩柱横向和顺向的拖曳力都受到较大的影响;同时涡的脱落会把其附近的自由面吸入.     

格子Boltzmann方法模拟双液滴撞击液膜的流动过程

采用单相自由面格子Boltzmann方法中流场计算,自由面条件和表面张力处理方法,研究双液滴撞击液膜的流动过程,实现对垂直间隔的两液滴相继撞击液膜流动过程的模拟.数值结果表明,液滴相继冲击液膜时,液滴间上下距离对液膜状态有很大的影响,液滴间距不同,液膜形状会出现很大差异.数值结果与实验结论定性一致.     

三维非稳定渗流自由面边界积分项的精确数值计算

利用固定网格法分析三维非稳定渗流问题时,将要面对两项积分难题:以自由面及单元表面为边界的空间积分及以自由面为边界的曲面积分。针对常用的任意8结点6平面三维普通单元,提出采用坐标变换及等参变换技术求取空间积分项的精确数值解;至于曲面积分项,建议改用单元非饱和区部分表面作为积分边界,经过坐标变换及等参变换处理积分边界后,利用高斯数值积分可求出曲面积分项的精确数值解。通过一个普通单元及一项均质半无限边界堤坝的实例分析,表明此方法的精确性和稳定性良好。     

基于神光Ⅲ原型的激光直接驱动自由面准等熵实验研究

长脉冲激光打靶的直接驱动方式效率较高,但对激光强度变化非常敏感。利用测量自由面速度历史的方法对激光直接驱动准等熵压缩实验技术进行了分析,为改进激光直接驱动的准等熵压缩实验技术提供技术基础。介绍了国内在神光III原型装置上首次开展的激光直接驱动自由面准等熵压缩实验。对实验靶型、激光波形、典型实验结果以及实验中的关键技术进行了分析。在激光能量为1000 J的实验中,使用成像型速度干涉仪获得了较为理想的准等熵压缩条纹图。实验发现,自由面速度达到11.3 km/s时,自由面反射的探针光信号消失。通过对比Multi-1D软件的理论模拟数据与实验处理的结果,发现由于Al自由面缺少约束,这类实验会造成波系复杂化的问题,但是对主冲击的研究还是有意义的。对某些特殊材料,在很难找到阻抗匹配窗口的条件下,利用激光直接驱动方式研究材料高压响应特性提供了另一条可实施的技术途径。     

自由面势流问题边界元法的数值色散误差

以连续及离散Fourier分析研究自由面势流问题边界元法的数值色散误差,并从理论上探讨有关计算中数值色散误差的改善问题.研究表明:对于该问题的数值色散误差而言,重要的在于以问题相应的离散算子考察计及各种数值手段后的总体色散误差,而非仅考虑该数值手段自身的数值色散误差大小.高阶面元、自由面域外奇点或适当的耦合方法是降低有关问题算子总体色散误差的较好选择.     

求解带自由面渗流问题移动网格法的改进及其工程应用

采用有限元固定网格和移动网格相结合的方法,求解带自由面的坝体稳定渗流问题。本方法是针对一般坝体的结构,在有限元网格生成之后,又自动生成了网格移动所需的信息,实现了网格在迭代计算中随自由面的变化自动均匀移动;讨论了网格奇异的不同类型,提出了避免单元形状怪异的移动网格方法;在欧拉空间中分区记录坝体不同的渗透性能,在网格移动到新位置后,自动识别网格所在的物性空间,从而确定单元在新位置上的渗流系数。本文将该方法应用到吉林丰满混凝土重力坝防渗加固的实际工程当中,在考虑大坝原有防渗措施的前提下,利用数值分析,研究了防渗芯墙对大坝渗流性能的影响。计算结果表明,加芯墙后坝体自由面位置明显下移,湿水部分大为减少,坝基扬压力没有明显提升,下游出水点位置没有明显下降。计算过程表明,本文方法及措施具有很好的收敛性与稳定性,且收敛性与自由面初始位置的选择无关。     

采用等效渗透系数法搜索渗流自由面

采用一个具体的实例对比分析了当前最为常用的几种自由面确定方法 ,阐明了各自的优缺点 ;然后在此基础上对单元传导矩阵调整法作了简化和改进 ,提出了等效渗透系数法。应用表明 ,等效渗透系数法不仅具有足够的计算精度 ,而且还具备算法简单、易推广等优点     

无压渗流问题的混合自适应法

针对移动网格法和固定网格法求解无压渗流问题的不足,基于无网格法,提出了一种自由面调整的混合自适应法.该法能统一处理接近水平或垂直的自由面,且不依赖于初值,收敛性好,适用性强,结果比较精确.     

毛细现象公式的导出

液体表面分子间的吸引力、液体表面的分子有一种使其面积缩成最小的力,或称一种抵抗表面积扩张的力,此力称“表面张力”．液体表面是指液体与空气或其他液体相接触的自由面．若不指明,即可认为相对于空气而言．表面张力的大小与接触面的物质有密切关系．此外,表面张力还与温度有关,温度越高,表面张力越小．表面张力的方向总是与液面相切,与分界线相垂直．若在液面作一长为L的直线,将液面分成两部分,这两部分之间的相互牵引力为F,即表面张力F=σL．其中σ为液体表面张力系数．单位为N/m．由于表面张力的作用,液滴表面有收缩到最小的趋势,而使液滴成近似球形的状态．