深埋隧洞围岩应力的精确解与近似解的对比分析

对不同断面形状的深埋隧洞进行了分析,比较了隧洞围岩应力解析解与通过当量半径方法得到的近似解之间的差别.首先,应用复变函数的基本理论,给出圆形、椭圆、矩形、直墙拱形等几种常见深埋隧洞围岩应力的解析表达式.其次,应用当量半径的折算形式,将其任意形状的边界转化为标准圆形断面,利用Lamé解答得到了各围岩应力分量.最后,考虑隧洞断面形状参数的变化,通过数值算例对精确解和近似解进行了比较,分析了当量半径折算形式的精确度.在此基础上,应用有限元方法验证了复变函数解析解的精确性,以椭圆、矩形和直墙拱形的复变函数解验证当量半径精确度.结果表明,当量半径的折算形式解答与精确解答之间相似程度与隧洞的断面形状和几何参数之间有着密切的关系.     

非饱和土半空间Lamb问题及能量传输特性

地球表面绝大多数土层处于非饱和状态, 故采用传统饱和两相介质理论进行动力学分析时, 结果往往与实际情况不符. 针对这一问题, 本文以非饱和半空间作为研究对象, 基于连续介质力学和多孔介质理论, 考虑非饱和多孔介质中各相的质量守恒方程、动量守恒方程、本构方程以及有效应力原理等基本方程, 建立了以骨架位移、孔隙水压力和孔隙气压力为基本未知量的动力学控制方程. 针对非饱和半空间表面在竖向集中简谐荷载作用下的动力学响应及能量传输问题, 建立了频域内经典Lamb问题的轴对称计算模型, 采用Helmholtz分解法, 通过引入势函数Φ和Ψ表示骨架的位移分量, 结合本构方程获得了不同边界条件下半空间表面位移场和能量场等物理量的解析解答, 并通过数值算例对荷载参数(激振频率)、材料参数(饱和度、渗透系数)等影响因素进行了分析与讨论. 结果表明: (1)饱和度的升高或者激振频率下降, 都会提高非饱和半空间的表面位移幅值; (2)当渗透系数下降至一临界值时, 地表位移幅值会趋于一极限值, 并且透水(气)边界与不透水(气)边界条件下渗透系数的影响表现出明显的差异性.      

Parallel Molecular Dynamics Simulations of Ejection from the Metal Cu and Al Under Shock Loading

Large-scale non-equilibrium molecular dynamics simulations are used to investigate the ejection of the metal under a shock loading. The present work focus on the dynamic process of ejection from the metal Cu and Al surface groove under shock loading, using parallel MD implementation and the Morse potential. The ejected mass coefficient and the size distribution of ejected particles （cluster for atoms） are investigated with changes of the half-angle or the depth of groove and shock strength.     

脉动热管的结构改进及其传热特性的实验研究

通过观察脉动热管的运行过程,并分析其存在的缺点,提出对脉动热管的结构进行改进,合理匹配各通道内的 流动阻力,实现工质在热管里的稳定单向流动,以改善加热段的供液情况,提高脉动热管传热性能。并对充灌率、倾角和 通道大小对改进型脉动热管的传热性能的影响进行了实验研究。     

基于内存约束的一维负载平衡方法及其应用

在内存约束的条件下,提出一种新的一维负载平衡方法.该方法是一个迭代法,严格的理论证明表明,它可以线性收敛到最优剖分.针对典型的负载不平衡模型和三维分子动力学问题,1024个处理器上的实际应用表明,该方法可以取得较好的效果.     

微喷射粒子团簇探测算法及其应用

在团簇多重标号技术基础上，提出了团簇探测的新算法，并以此作为大尺度二维和三维分子动力学模拟冲击加载金属材料微喷射粒子团簇分析的子程序．以二维为例描述了算法的逻辑结构，测试分析了算法的运行效率，并将其应用到二维分子动力学模拟冲击加载金属Cu和Al微喷射粒子的团簇统计分析中，对微喷射粒子团簇尺寸分布得到一些规律性认识．     

基于JASMIN框架的FFT并行解法器及其应用

为解决并行应用程序使用FFTW(Fastest Fourier Transform in the West)并行软件包所面临的计算规模难以扩展、数据结构变动大、实现不同数据结构间通信难度大、接口不确定等问题,在JASMIN框架内设计实现FFT并行解法器.该解法器封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,通过重新分布存储数据,调用一维FFT变换实现高维FFT的并行计算,并提供规范接口,支撑用户简便地实现FFT的并行计算.数值测试表明,该解法器具有很好的并行性能.该解法器已应用于激光等离子体成丝不稳定性的数值模拟并行程序,它在2048个处理器上的并行效率可达80%以上.     

制冷剂在毛细管内闪发流动的研究

分析了制冷剂在毛细管内的闪发过程,提出了制冷剂液体在毛细管内“综合成核”的机理,并结合气泡成长理论推导出气泡成长的计算公式,建立了制冷剂闪发流动的数学模型。进行了制冷剂闪发流动特性的实验研究,实验结果证实了理论分析是正确的。     

一种基于实测的高维动态负载平衡方法

由于多介质、大变形、高温高压物理特征的存在，在一些高温高压物理并行模拟（如粒子模拟方法、等离子体模拟等）中经常会出现负载不平衡现象。这些并行模拟具有以下特征：（1）静态、均匀的离散单元（或网格）；（2）离散单元上的负载是时间和空间的函数；（3）包含不同物质的离散单元处理可能不一致，所需CPU时间相差较大；（4）物质强聚集可能导致局部负载快速变化。具有以上4个特征的应用问题被称为强非规则结构负载问题。     

基于"块-单元"数据结构的分子动力学并行计算

开发了一种基于"块-单元"数据结构的可扩展并行算法,以实现大规模、非均匀分子动力学模拟.它采用空间填充曲线将三维区域分解转换为-维负载平衡问题,然后用基于实测的多层均权法求解,以保持处理机间负载均衡.在一个MPP并行机的500个CPU上,模拟包含2.1×108个粒子的三维金属微喷射模型,该算法获得了420倍的加速比.