基于非结构化同位网格的SIMPLE算法

通过基于非结构化网格的有限体积法对二维稳态Navier—Stokes方程进行了数值求解。其中对流项采用延迟修正的二阶格式进行离散；扩散项的离散采用二阶中心差分格式；对于压力-速度耦合利用SIMPLE算法进行处理；计算节点的布置采用同位网格技术，界面流速通过动量插值确定。本文对方腔驱动流、倾斜腔驱动流和圆柱外部绕流问题进行了计算，讨论了非结构化同位网格有限体积法在实现SIMPLE算法时，迭代次数与欠松弛系数的关系、不同网格情况的收敛性、同结构化网格的对比以及流场尾迹结构。通过和以往结果比较可知，本文的方法是准确和可信的。     

双光束对高能电子的捕获特性

 为了在实验上增强非线性强场效应的信号强度,基于电子在强激光束上的非弹性散射,提出一种双光束捕获电子的方案,目的是通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生总概率,实现观测信号的增强。数值模拟结果表明,捕获后的电子和强激光场的相互作用时间可延长10倍以上。     

对流扩散方程的摄动有限体积(PFV)方法及讨论

在有限体积(FV)方法的重构近似中,引入数值摄动处理,即把界面数值通量摄动展开成网格间距的幂级数,并利用积分方程自身的性质求出幂级数的系数,同时获得高精度迎风和中心型摄动有限体积(PFV)格式.对标量输运方程给出积分近似为二阶、重构近似为二、三和四阶迎风和中心型PFV格式,这些PFV格式的结构形式及使用基点数与一阶迎风格式完全一致,迎风PFV格式满足对流有界准则;二阶和四阶中心PFV格式对网格Peclet数的任意值均为正型格式,比常用的二阶中心格式优越.用一维标量输运和方腔流动算例说明PFV格式的优良性能,并把PFV方法与性质相近的摄动有限差分(PFD)方法及相关的高精度方法作了对比分析.     

研究了雷诺数Re=200, 1000, 线速度比$\alpha =0.5$,

研究了雷诺数Re=200, 1000, 线速度比$\alpha =0.5$, 2.0, 4.0, 强迫振荡频率$f_{s}=0.1\sim 2.0$情况下的旋转振荡圆柱绕流问题. 通 过基于非结构同位网格有限体积法对Navier-Stokes方程进行数值求解. 对流项、扩 散项和非恒定项的离散格式均具有二阶精度，利用SIMPLE算法处理压力-速度耦合. 计算得到了作用力系数随不同控制参数的变化规律. 通过对升力系数的频谱分析得到 自然脱落频率和强迫振荡频率下的作用力振幅. 通过对不同频率作用力幅值的分析， 得到频率之间的竞争关系，进而定量地给出了不同尾迹涡脱落模式的分区图.     

强激光场中真空极化效应

 通过求解狄拉克方程,对强激光场下真空极化问题进行了研究。理论计算结果表明：在仅随时间变化的电场下,要激发狄拉克海中负能级的电子,需要两个阈值条件,即激光场的电场强度大于等于10¹⁶ V/cm和激光场的持续时间大于等于10^-21 s。前者主要保证负能态电子有足够的能量跃迁到正能态,后者主要是保证电子在跃迁过程中动量亏损得以补偿。     

Perturbational finite volume method for the solution of 2-D navier-stokes equations on unstructured and structured colocated meshes

IntroductionThefinitevolume (FV)methodusestheintegralformoftheconservationequationasitsstartingpointandcanutilizeconvenientlydiversifiedgrids(structuredandunstructuredgrids)andissuitableforverycomplexgeometry ,whicharewhyitispopularwithengineeringandhasbeenwidelyusedinagreatvarietyofcommercialsoftwareofcomputationalfluiddynamics.Relativetothefiniteelement (FE)methodandthefinitedifferential (FD)method ,thedisadvantageofFVmethodisthatitisnothigheraccuracy .FVmethodisofsecondlevelapproximatio…     

同位非结构和结构网格摄动有限体积法（PFV）求解二维Navier-Stokes方程组

根据NS方程组的一阶迎风和二阶中心有限体积（UFV和CFV）格式,导出NS方程组迎风和中心摄动有限体积(UPFV和CPFV)格式．该格式通过把控制体界面质量通量摄动展开成网格间距的幂级数,并由守恒方程本身求得幂级数系数而获得．迎风和中心摄动有限体积格式使用了与一阶迎风和二阶中心格式相同的基点数和相同的表达形式,宜于计算机编程．顶盖驱动方腔流和驻点流标量输运的数值实验证明,迎风PFV格式比一阶UFV、二阶CFV格式有更高的精度,更高的分辨率．尤其是良好的鲁棒特性．对顶盖驱动方腔流,在Re数从102到104范围内,亚松弛系数可在0.3～0.8任取,收敛性能良好．     

高速列车气动外形优化研究进展

随着运行速度的提升, 高速列车对气动外形的要求也越来越高, 追求性能优异、美观大方的气动外形是新型高速列车研发的一个重要方向. 基于当前高速列车外形研发的思路, 可以将气动外形优化概括为基于流场机理的改型优化和基于优化算法的外形优化两类. 本文简要回顾了当前国内外在这两类优化途径上的系列工作, 着重介绍了作者所在团队近年来做过的一系列气动外形优化工作. 在基于流场机理的改型优化上, 着重从"和谐号"和"复兴号"这两款主力车型的外形研发上探讨其改型优化的思路, 主要探讨了空调导流罩、受电弓平台、风挡和转向架裙板几类对列车阻力影响较为明显的部件的优化设计,并介绍了其相对于上一代车型在气动性能上的提升. 基于优化算法的外形优化方法,则因循气动外形优化流程, 在列车外形已经具有较好性能的基础上,以高速列车头型流线型为主要优化对象,分别从高速列车参数化方法、替代模型开发以及优化算法改进三个方面进行介绍.其中,高速列车参数化方法主要介绍了局部型函数法、修正车辆造型函数法和类别/形状函数法三类;替代模型开发介绍了最优化替代模型和基于交叉验证的Kriging模型; 在优化算法的改进上介绍了改进的非劣分类多目标粒子群算法和连续域混沌蚁群算法两方面的内容.基于上述三个方面介绍了气动外形优化策略在典型工程上的应用案例.      

Nonlinear faraday waves in a parametrically excited circular cylindrical container

IntroductionIn 1 83 1 ,Faraday[1]reportedhisexperimentalobservationofsurfacewavesindifferentfluidscoveringahorizontalplatesubjectedtoaverticalvibration ,andheobservedthesurfacestandingwavesoffluidsliketheteethofaveryshortcoarsecomb .Heremarksthatthesesurfacewaveshaveafrequencyequaltoonehalfthatoftheexcitation .ThisisthefamousFaradayexperiment.WedesignatethosefluidsurfacewavesformedbyverticallyexcitationandhaveafrequencyequaltoonehalfthatoftheexcitationasFaradaywaves.FollowingthisproblemMatth…     

参数激励圆柱形容器中的非线性Faraday波

在柱坐标系下,通过奇异摄动理论的多尺度展开法求解势流方程,研究了垂直强迫激励圆柱形容器中的单一模式水表面驻波模式。假设流体是无粘、不可压且运动是无旋的,在忽略了表面张力的影响下,用两变量时间展开法得到一个具有立方项以及底部驱动项影响的非线性振幅方程。对上述方程进行了数值计算,计算的结果显示了在不同驱动振幅和驱动频率下,会激发不同自由水表面驻波模式,从等高线的图像来看,和以往的实验结果相当吻合。