高速碰撞数值计算中的SPH分区算法

针对高速碰撞问题大变形局部化的特点,提出一种分区计算的光滑粒子法.将整个计算域划分为若干子域,在可能发生大变形的子域布置较多的粒子,其它子域布置较少的粒子.分析子域交界面上产生计算不稳定的原因并提出解决方案.采用该方法对长杆弹侵彻厚靶板问题进行数值模拟,并与传统方法进行对比.结果表明,分区算法在保证计算精度的前提下,能显著提高光滑粒子法的计算效率.     

三维频域格林函数的高效率计算方法

将高斯积分引入频域格林函数及其导数的数值计算,计算结果与已有文献进行对比,证明该方法在满足足够精度的基础上,使计算过程简化,减少分区,提高计算效率.     

多段翼型粘性绕流多块网格数值模拟

采用多块结构网格和分区求解技术对多段翼型绕流进行雷诺平均NS方程数值模拟,并将计算的压力分布与实验进行了比较.     

基于分区纽阶堡方程的6色印刷分色模型研究

借鉴颜色分区理论,以青、品、黄、黑、桔红、绿为基色构建6色印刷分色模型.从现有6色国际色彩联盟ICC)特性文件中获取光谱反射率数据,计算纽阶堡基色的色度数据,并创建各分区纽阶堡印刷呈色模型.在利用迭代法对分区纽阶堡方程组进行反向求解的过程中,引入了基于节点地址的色域压缩方案,成功地解决了对目标色域外样本点进行分色求解所...     

流动和传热问题的分区并行计算

针对交错网格下的SIMPLE数值算法实施了分区并行计算方法,在小型局域网下实现了流动和传热问题的并行数值计算.对两个经典的流动和传热问题的数值模拟实验表明,所建立的并行计算环境和分区并行算法能够得到正确的和收敛的数值结果.但与串行计算结果相比,并行计算误差明显大于串行计算误差.对并行算法做出的性能分析表明,所给出的并行算法得到了明显的加速效率.随着计算规模的增大,加速比和并行效率提高更显著.     

梯形截面脊形介质波导导模的分析

本文给出用分区分离变量法计算梯形截面脊形介质波导传插特性与场分布的近似方法.所导出的数学表达式形式简单,物理图象清晰,可用袖珍计算器进行计算,计算工作量较小,所得结果与精确数值计算结果符合较好.     

分区迭代计算流动问题中重叠边界的处理

本文首先采用四种重叠边界的处理方法,对顶盖驱动流动问题进行了分区迭代并行计算,探讨分区迭代并行计算流动问题时重叠边界处理方法对计算时间和计算精度的影响。计算结果表明,当采用一个网格重叠迭代计算时,计算结果具有明显的误差;多个网格重叠计算精度较高,但重复的计算量很大,失去了并行计算提高计算速度的意义;而采用无网格重叠与两...     

叶轮机械动静叶片排非定常气动干涉的数值模拟

本文采用一种分区算法求解二维Navier-Stokes方程,对叶轮机械多级叶片排内的非定常流场干涉进行数值模拟。在探讨分区计算对于复杂通道内流场和动静叶列非定常干涉作用数值计算的必要性和重要性之后,针对某蒸汽轮机跨音速叶片组进行了数值分析,得到了典型的动静叶间非定常干涉流动图谱、作用于叶片的非定常气动力及其频谱特征。计算结果表明。本文提出的计算方法是合理有效的,为今后进行大规模动静叶非定常气动计算和基于非定常数值模拟的工程设计提供了可靠的依据和有用的工具。     

用非正交曲线坐标系数值计算航空发动机加力燃烧室无化学反应的湍流流场

本文采用非正交曲线坐标系下非交错网格的SIMPLE方法对航空发动机加力燃烧室无化学反应的湍流流场进行了数值计算，湍流模型采用k-ε双方程模型．差分网格采用分区方法生成，计算时对整个流场进行分区迭代直至得到收敛结果．加力燃烧室湍流流场数值计算结果合理．     

面向杆系结构的离散元异步长计算方法

为了提升离散元法处理连续介质问题的计算效率, 提出一种基于重叠颗粒的离散元分区异步长计算方法来处理连续介质问题。该方法采用颗粒分割将连续介质划分为若干子分区, 各分区采用velocity-Verlet积分格式求解运动方程。相邻分区通过重叠颗粒构成局部耦合区域, 边界数据传递过程中不涉及插值和截断过程。数值算例表明, 该方法在保证高精度的同时有效地降低了计算时间。在实际应用中可以有针对性地将连续介质划分为不同尺度颗粒的分区, 根据问题规模及分区颗粒尺度特性采用不同时间步长, 节省存储空间且大幅提升计算效率。     

非协调数值流形方法的稳定性和收敛性分析

在流形元的基础上,提出了非协调数值流形方法,非协调数值流形方法的优点是在不增加广义节点自由度的前提下,大大提高数值流形方法的计算精度和计算效率.利用内部自由度静力凝聚处理,推导了消除内参后的单元应变矩阵和单元刚度矩阵.在Hilbert空间内,从最小势能原理出发对非协调数值流形方法的稳定性和收敛性进行了分析和讨论,得到了保证非协调流形元解唯一存在和收敛的基本条件,完善了非协调数值流形方法的理论基础.数值试验表明,新单元构造过程简单,有较高的精度,从而证明了本方法的可行性. 关键词： 数值流形方法 非协调元 稳定性分析 收敛性分析     

非协调数值流形方法的稳定性和收敛性分析

在流形元的基础上，提出了非协调数值流形方法，非协调数值流形方法的优点是在不增加广义节点自由度的前提下，大大提高数值流形方法的计算精度和计算效率.利用内部自由度静力凝聚处理，推导了消除内参后的单元应变矩阵和单元刚度矩阵.在Hilbert空间内，从最小势能原理出发对非协调数值流形方法的稳定性和收敛性进行了分析和讨论，得到了保证非协调流形元解唯一存在和收敛的基本条件，完善了非协调数值流形方法的理论基础.数值试验表明，新单元构造过程简单，有较高的精度，从而证明了本方法的可行性.     

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。     

用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动

本文给出了一个模拟三维粘性流动的数值方法．该方法来用高分辨率 ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式求解三维雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，使用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ模型估计湍流粘性系数，用多重网格技术加速收敛，采用多块结构化网格处理复杂的物理域．文中给出了叶轮机械多个叶片排和透平排汽缸内的全三维粘性流动的数值结果．     

文化框架下多群智能优化算法的云作业调度

作业调度是一种云计算核心技术,为了获得更优的云计算作业调度方案,提出一种文化框架下多群智能优化算法的云作业调度方法。首先构建云作业调度问题的数学模型,然后借助文化算法模型,粒子群算法组成信仰空间,人工鱼群算法组成群体空间,两者之间并行演化,相互促进,对云计算作业调度数学模型进行求解,最后通过仿真实验测试算法的性能。结果表明,本文加快了算法的收敛速度,获得了更优的云计算作业调度方案,大幅度缩短少云计算作业完成时间,具有一定的实用价值。     

求解隐式差分方程的并行算法

本文研究了求解隐式差分方程的并行算法,其基本想法是把差分方程组化为若干个子方程组来求解,文中给出了直接法和迭代法,证明了迭代法的收敛性。为了说明分段隐式迭代方法的有效性,文中针对扩散方程的具体例子给出了数值试验计算结果。     

三维湍流Rayleigh-Bénard热对流的高效并行直接求解方法

高Ra数Rayleigh-Bénard热对流的湍流特性研究是当前国际上的一个热门研究课题, DNS模拟计算是研究该课题的重要手段之一. 当计算规模增大而网格数巨大时计算工作难以实现, 高Ra湍流热对流的数值模拟研究面临重大挑战. 本文创建了大规模高效并行计算的三维湍流热对流直接求解方法. 采用FFT变换解耦压力泊松方程, 将其变换成沿z方向上的块三对角方程组, 并利用块三对角方程的MPI与OpenMP联立的大规模高效并行近似解求解方案, 创建了可以高效并行计算的热对流直接求解方法. 通过对该方法并行效率的验证计算, 证明新的直接求解并行计算方法具有很好的并行效率和计算时效. 三维窄方腔热对流的计算结果表明, 本文方法计算的三维热对流特性是合理的. 本文创建的可大规模高效并行计算的三维湍流热对流直接求解方法, 也很可能是关于计算流体力学不可压NS方程大规模高效并行计算在特殊情况中计算技术上的一个突破.     

Ambipolar diffusion and drift in computational weakly-ionized plasmadynamics

Modeling of ambipolar diffusion and drift taking place within a weakly-ionized fluid can lead to some convergence difficulties when the ion conservation equation and the electric field potential equation are solved consecutively. A novel formulation of the ion flow rate is proposed here that reduces the computing effort to reach convergence by a factor of 10 or more. It is shown that by recasting the ion flow rate in terms of drift and ambipolar diffusion components, the sensitivity to the electric field is reduced hence alleviating the stiffness of the system of equations and permitting significantly faster convergence. What makes the method particularly appealing is that (i) it yields faster convergence without affecting the accuracy of the converged solution and (ii) it is not restricted to specific discretization or relaxation schemes and can hence be readily implemented in existing flow solvers. Because it is developed in general form (i.e. applicable to a multicomponent plasma in the simultaneous presence of electric current and magnetic and electric fields), the method is notably well-suited to simulate ambipolar diffusion within ionized multi-species flow solvers and is recommended for all flowfields as long as the plasma remains weakly-ionized and quasi-neutral.     

量子环上的负电荷激子

讨论了负电荷激子X^-的能-光谱及其Aharonov-Bhom振荡.负电荷激子是三个带电粒子组成的体系,其基函数（基矢）数目大,数值计算艰巨. 以往人们常把体系的空间波函数分离成质心运动和相对运动两部分来处理,这种方法误差大,只适用于外加磁场很小的情况.直接由体系的Hamilton量出发,基于角动量守恒,把基矢按总角动量分类. 据此提出了一种简便的求解体系的本征矢和本征函数方案,使用该方法使计算时间节省了90%以上.所得计算结果没有抗磁现象,且计算结果与现有的实验数据符合很好.还讨论了环的半径、介质电容率和空穴的有效质量与ABO的关系. 关键词： 量子环 负电荷激子 能-光谱 Aharonov-Bhom振荡     

流体力学拉氏守恒滑移线算法设计

本文在Wilkins滑移线算法的基础上, 设计了从区网格边人工黏性对主点施加算法. 结合拉氏“相容性格式”, 通过定义“接触力”和“接触力做功”, 利用局部修正内能的方法设计了总能量守恒的流体力学拉氏格式. 该修正方法可保证对称性、守恒性; 提高数值模拟分辨率.