微尺度气体滑动轴承的Monte Carlo模拟与性能分析

改进了直接模拟Monte Carlo (DSMC)方法并模拟研究了轴承构型、滑动速度、壁温及环境压力对微气体滑动轴承内部压力分布及承载能力的影响.结果表明:轴承的几何构型和滑动速度对轴承的性能影响很大,对于相同长度的轴承,气体的峰值压力与轴承的承载能力随轴承出口尺寸的减小和滑动速度的增大而增大;当轴承的几何形状和滑动速度固定时,通道壁温和环境压力是影响轴承性能的重要因素,壁温越高,轴承的承载能力越强;环境压力不同,轴承性能亦有所不同.     

分支通道内液-液自发渗吸规律研究

自发渗吸过程中两相界面在分支通道内的破裂和汇合为强非稳态过程, 难以用经典理论及常规数值计算方法准确描述。本文采用格子玻尔兹曼方法研究孔隙结构分支通道基本单元内的液-液自发渗吸行为, 对比出入口通道大小、两相黏度差异对液-液自发渗吸行为的影响。入口通道的大小对两相界面破裂进入分支通道内的竞争自发渗吸行为起控制作用, 而两相流体黏度控制了自发渗吸整体行为。本研究为复杂孔隙结构内液-液自发渗吸行为定量表征提供研究基础。     

微通道内气体流动的三维效应

本文使用直接模拟Monte carlo法对三维直微通道内的气体流动进行了数值模拟,对比了不同截面形状的通道 不同驱动压差的情况,探讨了截面形状对微通道内气体流动三维效应的影响以及三维效应对流量-压差关系的影响。     

求解非线性Poisson方程的格子演化算法

非线性Poisson方程在化学、化工及生物等领域有着广泛的应用。本文发展了一种基于格子演化的新算法-格子Poisson方法(LPM),并且给出了Dirichlet边界条件和Neumann边界条件的实现方法。本方法不需要对方程进行线化处理,直接求解非线性方程,适用范围广泛。Dirichlet边界与Neumann边界的数值模拟结果与多重网格法等结果符合很好,验证了该方法在求解非线性Poisson方程的正确性与有效性。本方法非常适合并行计算,并方便扩展到三维情况。     

DSMC方法的压力边界条件实现

提出了一种实现DSMC压力边界条件的新方法,新方法不仅可以避免传统"通量法"造成的计算发散问题,又较之"入口平均法"有更快的收敛速度.使用这种方法,对不同压差驱动下等壁温微通道内的气体流动进行了模拟,并与传统的基于连续介质假设的滑移理论所得结果进行了比较.     

多相非牛顿流体驱替过程的格子Boltzmann模拟

将非牛顿流体模型引入多相格子Boltzmann方法（LBM）,研究多相非牛顿流体的驱替过程.首先以牛顿流体驱替过程作对照,比较非牛顿流体的驱替特性.然后基于简单结构模型,分析不同界面张力下,非牛顿流体的驱替能力和驱替过程中被驱替相的形态变化规律,揭示界面张力的影响机理.结果表明：界面张力在驱替过程中起阻碍作用,其它参数相同情况下,界面张力越低,流体的驱替能力越强.最后,结合四参数随机生长（QSGS）结构生成方法,模拟不同压差、不同界面张力以及不同润湿性条件下多孔复杂结构内的非牛顿多相驱替过程,分析这些参数对过程的影响.     

液滴在固体平表面上均匀蒸发过程的格子Boltzmann模拟

通过格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann method,LBM)数值模拟,研究了液滴在固体平表面上蒸发过程形状变化的机理.揭示了不同静态接触角下液滴蒸发过程中重力对其形状变化的影响规律.结果表明,重力的影响随着液滴尺度的减小而减弱,达到某一临界点后,重力对蒸发过程的影响可以忽略.模拟定量确定了液滴尺寸的这一临界值,并分析了蒸发过程中几个典型时刻液滴内部的流场分布,进一步研究了重力的影响.     

前言

<正>随着电子、能源、化工、航天以及生物医药等领域设备的微型化,微尺度流动和传热传质问题日益突出,并逐渐成为这些领域进一步发展的瓶颈.而微纳尺度加工技术的迅猛发展,则使得器件系统的微小化、轻量化、功能化以及集成化成为了可能,为微尺度相关问题的解决提供了机遇,微尺度科学已经成为了力学与其它众多交叉科学的研究前沿.伴随着系统特征尺度的减小,系统内部所受到力的相对重要性发生了变化,界面作用更加     

基于物理经验模型约束的机器学习方法在页岩油产量预测中的应用

页岩油气产量预测是确定其开发经济性的重要手段,目前的产量预测研究很少能在物理模型与数据挖掘方法之间达到统一.针对页岩油气的产量分析,本研究深入结合误差反向传递（BP）神经网络和长短期记忆（LSTM）神经网络的数学方法优势,综合考虑工程经验模型的约束,改善了模型预测精度,经过实例数据训练后可较好地预测油田产量,并研究了页岩储层深度、总有机碳含量（TOC）、脆性度等油田参数对产量预测的影响规律.这项工作可以为页岩油气规模化开发提供可靠的产量预测和经济评价.     

格子Boltzmann方法解扩散方程的复杂边界条件研究

对格子Boltzmann方法求解含第三类边界条件的扩散方程进行了理论和数值研究,构造了一种新的基于bounce-back的边界处理数值格式,用来处理复杂边界问题.借助渐近分析,证明了新方法的数值相容性.用数值算例从不同角度分析了算法的精度和稳定性等,与已有算法相比,新方法在精度、稳定性和效率方面均有较大提高.最后通过一个复杂边界反应扩散的示例演示了新方法应用于复杂多孔介质内多物理化学输运模拟的可行性和有效性.