环形激波聚焦流场特性的数值研究

针对环形激波聚焦过程产生的高温、高压特性,采用间断有限元方法模拟了环形激波在同轴圆柱 形激波管内的聚焦流场特性。计算结果表明,采用间断有限元方法能够有效地捕捉激波聚焦过程形成的二次 激波、涡环、三波交点和球面双马赫反射等主要流动特征。此外,通过改变环形管道内外半径对聚焦流场进行 模拟发现,环形管道外径对中心轴线上聚焦峰值压力的大小和位置影响较小,环形管道内径对中心轴线上聚 焦峰值压力的大小和位置影响较大。计算结果可以为工程应用提供一定的理论指导。     

二维离散数学模型模拟肿瘤内外血管生成

建立九点差分格式的二维离散数学模型,模拟肿瘤内外的血管生成,模型扩展了内皮细胞沿9个方向运动,考虑存在两根母血管的情况下,耦合内皮细胞在肿瘤内外不同力学环境下的随机、趋化和趋触性运动,数值生成了肿瘤内外异构的血管网.结果表明,该模型可以产生相对真实的具有接近肿瘤病理生理特性的血管网,可为临床研究提供有益的信息.     

Rayleigh-Taylor不稳定性的Runge-Kutta间断有限元模拟

 采用发展后的间断有限元方法,对Rayleigh-Taylor不稳定性进行了数值模拟。在计算中采用Level-Set方法进行界面追踪，用虚拟流体方法（Ghost Fluid Method，GFM）对界面附近物理量进行等压装配。对两个典型的Rayleigh-Taylor不稳定性算例的数值研究结果表明，采用该方法计算含有接触间断的多介质流体力学问题是有效的，在交界面附近不出现伪振荡，具有较高的分辨率。     

环形激波绕射、反射和聚焦流场的间断有限元模拟

采用间断有限元方法对环形激波在圆柱形激波管内绕射、反射和聚焦流场进行了数值模拟。将二维守恒方程的间断有限元方法发展到轴对称Euler方程，并对环形激波绕后台阶流动进行了数值计算。计算结果表明，采用间断有限元方法能够有效地捕捉运动激波在圆柱形激波管内传播的复杂流场结构；在聚焦点附近，数值解具有较大的梯度变化，表明该方法对间断解具有较强的捕捉能力，在聚焦点附近不会产生振荡或抹平间断现象。     

实体肿瘤血管生成和肿瘤生长的耦合研究

研究宏观尺度上肿瘤向外浸润式生长的动态变化对微观尺度上肿瘤内部微血管网生成过程产生的影响。建立肿瘤组织生长动力学模型与促血管生成的二维离散数学模型，模型考虑促血管生成因子诱导下血管内皮细胞的随机性、趋化性和趋触性运动以及血管内皮细胞与胞外基质的相互作用，并且肿瘤组织的生长满足经典的Compertz函数形式，通过耦合研究模拟了肿瘤组织动态生长过程中微脉管系统生成的时空演化，数值生成肿瘤动态生长下内外异构的微血管网和肿瘤内部分层的网络结构。该模型可以产生相对真实的具有接近肿瘤病理生理特性的血管网，为临床研究提供有益的信息。     

可压缩多介质流动的间断有限元方法

采用间断有限元方法、LS方法和通量装配技术相结合,建立了一种计算可压缩多介质流动的有效 方法。计算中以光滑Heavside函数构造流体比热比和重新初始化方程中的符号距离函数,并采用通量装配 技术抑制界面附近的非物理振荡。为解决可压缩多介质流动提供一种新的手段。     

垂直转子轴式黏性泵内部流动LBM模拟

为了对垂直转子轴式黏性泵内部流动规律进行研究,采用格子Boltzmann法(LBM)对该泵模型全流场进行了数值模拟。采用具有二阶精度的弯曲固壁边界条件和基于插值公式的移动固壁边界条件,对具有圆形、矩形及方形等3种不同截面形状转轴的模型泵内部定常与非定常流动进行了计算,得到了模型泵体出口剖面处x方向速度分量平均值。结果表明,具有圆形截面形状转轴的泵送效果较另两种截面形状的转轴为佳,计算所得的出口剖面处x方向速度分量平均值与文献中实验结果吻合良好。     

Two-dimensional discrete mathematical model of tumor-induced angiogenesis

A 2D discrete mathematical model of a nine-point finite difference scheme is built to simulate tumor-induced angiogenesis. Nine motion directions of an individual endothelial cell and two parent vessels are extended in the present model. The process of tumor-induced angiogenesis is performed by coupling random motility, chemotaxis, and haptotaxis of endothelial cell in different mechanical environments inside and outside the tumor. The results show that nearly realistic tumor microvascular networks with neoplastic pathophysiological characteristics can be generated from the present model. Moreover, the theoretical capillary networks generated in numerical simulations of the discrete model may provide useful information for further clinical research.     

非均匀叶顶间隙对轴流泵流动激励力的影响分析

叶轮涡动将引起轴流泵叶轮顶部间隙沿周向不均匀,从而导致附加的流动激励和噪声。本文利用计算流体力学方法模拟不同偏心度条件和流动工况下的轴流泵非定常流场,研究运行工况和周向非均匀间隙对泵内三类流动激励力的影响。数值结果表明:在同一偏心度下,流量的减小均会引起三类激励力脉动增加且脉动峰值朝低频方向偏移。随着叶轮偏心度的增加,三类激励力的幅值增加,且轴频信号逐渐占主导,从偏心度0增至60%,轴频幅值增量在10倍级左右。数值结果还发现:由于非均匀叶顶间隙非对称效应,壳壁激励力脉动最大值并不出现在最小间隙处,而是出现在偏离最小间隙约60°左右的位置。     

间断有限元方法在弹尾超音速喷流计算中的应用

采用间断有限元方法对超音速无粘喷流流动进行数值模拟.将二维双曲守恒方程的间断有限元方法发展到轴对称Enler方程,并就某导弹尾部超音速伴随射流进行数值计算.计算结果与实验照片反映的流动特征吻合较好,与高精度、高分辨率TVD格式的计算结果相比,间断有限元方法的计算结果在轴线反射点附近具有较高的分辨率,表明该方法对激波具有较强的捕捉能力,在激波阵面上不会产生振荡或抹平间断现象.