交通流问题的有限元分析与模拟(Ⅱ)

从数值方法和交通流现象两方面,对L-W理论的运动学方程作了合理的改进.将对原模型的特征线与间断解分析与改进模型的数值结果做出比较,经分析可知后者是对前者的逼近,同时也验证了后者及其数值结果的合理性.算例包括红绿灯、交通事故等问题,涉及最大密度与零密度的混合分布、车道数变化及边界条件的急剧变化等情形.     

有限温度下一维Gaudin-Yang模型的热力学性质

本文通过数值求解有限温度下一维均匀费米Gaudin-Yang模型的热力学Bethe-ansatz方程, 研究了此模型的基本性质,得到了在给定的温度或给定的相互作用下, 化学势、相互作用、粒子密度和熵的相互变化图像. 对结果分析发现, 在给定温度和相互作用下, 熵随着化学势的变化有一个量子临界区域.     

磁驱动准等熵压缩铝物理量的数值分析

根据一维磁流体力学计算程序SSS/MHD的控制方程组,建立了磁驱动准等熵压缩台阶铝的计算模型,并对铝中的物理量变化过程进行了数值计算。在计算得到的电流和样品后界面粒子速度历程与实验测试结果相符合的基础上,分析了负载构型(样品)的动态电感变化、磁扩散规律,以及温度、密度、压力和速度等物理量的分布和变化规律。研究结果对深入认识磁驱动准等熵压缩物理过程和改进实验设计具有重要意义。     

考虑次近邻作用的行人交通格子流体力学模型

在二维双向行人交通格子流体力学模型的基础上,提出了考虑次近邻行人相互作用进行行人流优化的行人交通格子流体力学模型.通过线性稳定性分析给出新模型的稳定性条件.通过非线性分析得到描述交通堵塞密度波的改进的Korteweg-de Vries方程,并进行了数值模拟.     

基于Tolman长度的Lucas-Washburn渗吸模型改进及数值模拟

经典的Lucas-Washburn(L-W)渗吸模型用Young-Laplace方程计算毛管压力, 但该方程在管径细小情形得出的毛管压力值与真实值存在较大偏差。本文运用Tolman长度改进Young-Laplace方程, 提出一种改进的L-W渗吸模型, 并将等截面圆管扩展至任意变化截面圆管, 得到变截面圆管中润湿流体注入长度随时间变化的数学模型。该模型为二阶非线性常微分方程, 无法求出解析解, 为此提出一种数值解法。选取截面变化的毛细管道, 通过数值模拟计算出润湿液体注入长度与时间的对应关系, 对Tolman长度的改进效果进行检验和分析。结果表明: 在研究范围内Tolman长度对L-W渗吸模型的改进效果表现出毛细管道半径越小, 效果越明显的规律。圆管局部缩小能改变渗吸水运动状态, 依次呈现出三种运动模式; 圆管局部扩大会缓慢改变渗吸水运动状态, 只呈现单一运动模式。     

气体分子动力学交通流模型弛豫时间的改进

对气体分子动力学交通流模型的弛豫时间进行了改进，使之与密度及速度相关.通过算例证明改进后的气体分子动力学交通流模型对于抑制高密度车流状况下的扰动更为有效，具有更强的稳定性. 关键词： 交通流 气体分子动力学 Navier-Stokes方程     

水轮机蜗壳和固定导叶内部三维紊流流场数值研究

1引言用数值方法研究蜗壳和固定导叶内部流场是改进和优化蜗壳和固定导叶设计的一个重要手段。早期的数值研究大多基于势流理论[1～2]，随着计算机技术和计算流体动力学的迅速发展，蜗壳和固定导叶内部三维紊流的数值分析已经成为可能t’－’］。本文以三峡水轮机组内部流动的研究为背景，基于N－S方程和标准的k一。紊流模型，采用贴体座标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对三峡模型机组蜗壳和固定导叶内部的流动进行数值模拟，提出设计工况时蜗壳和固定导叶内三维素流数值模拟计算结果，为改进蜗壳和固定导叶设计提供了一些有益的参考资…     

连续激光内通道传输的弱可压缩流模型

 分析了激光在气体中传输时采用等压近似线性方程求解流场密度分布的优缺点,在高低速流场统一计算模型的基础上提出了基于压力原变量的分步求解的弱可压缩流计算模型,并分析了该模型的特点。采用该模型结合标量衍射理论对连续激光在封闭充气管道中受到的气体热效应影响进行了数值仿真。仿真结果与实验结果的对比表明,弱可压缩流计算模型能更精确地反映非自由边界热对流对气体密度分布的影响,进而反映流场对光束的影响。这说明弱可压缩流计算模型能较好地适应内通道光传输问题的仿真研究。     

压缩氘氚球的热核燃烧特性研究

本文利用LARED-S程序模拟了等密度和等压力条件下压缩氘氚球的热核反应燃烧过程.对于等密度模型,模拟了两个具体算例,与国外计算结果进行了比较,验证了程序的可靠性.对于等压力模型,利用数值模拟给出了热核反应燃烧与压缩氘氚球初始状态之间的关系曲线,分析发现,氘氚装量、压力和主燃料密度的增加有利于提高热核反应放能和燃耗,中心热斑的温度和面密度分别达到70—80 MK和3—4 kg·m^-2时热核反应才有显著的放能,提高主燃料密度,可以适当放宽对中心热斑的点火要求.最后对实际点火靶进行了数值模拟并且与等压力模拟计算结果进行了比较分析. 关键词： 压缩氘氚球 等密度模型 等压力模型 热核反应聚变     

连续波环形染料激光器的单向运转特性

本文讨论了连续波环形染料激光器的单向运转特性。采用改进的Ganiel速率方程模型,分析了在单向运转条件下泵浦光通量、染料分子密度等参量对激光光通量、激发单重态粒子集居数密度以及增益的影响;揭示了在连续波环形染料激光器中单向运转条件下存在粒子集居数密度的非对称性、激光光通量与激活介质内空间位置的相关性和增益峰值波长的扫描现象。本文给出了数值计算结果。     

在膨胀夸克-胶子等离子体相变过程中包含夸克碎块效应的动力学

数值求解了（１＋１）维的，包含有夸克碎块效应源项的相对性流体力学方程，分析了极端高能下核碰撞时可能产生的相变过程中特征物理量：体系的能量密度、流速快度和重子数密度的演化。源项中的夸克碎块效应则是通过唯象ＳＵ（３）弦模型味动力学进行描写的。数值结果与Ｋａｊａｎｔｉｅ等人的结果进行了比较，也即间接地与实测结果相一致，模型物理图象清晰，结果表明了这种唯象自治理论模型的合理性     

运动光学晶格中Bose—Einstein凝聚的混沌

利用Lyapunov指数和分岔图研究了运动光学晶格中的Bose-Einstein condensate（BEC）粒子数密度的时空演化．数值分析了从周期运动改变到混沌运动的各种吸引子及相应的时间变化图，本文从理论上和数值模拟上来研究BEC的混沌性质．     

基于Fokker-Planck方程的电介质材料短脉冲激光破坏机制分析

基于Pokker-Planck方程,建立一个描述短脉冲激光作用下电介质材料中导带电子能量分布随时间变化的模型,用数值方法计算电子能量分布与电子数密度随时间的演化过程,根据临界等离子体密度准则得到了不同激光脉冲宽度和波长下电介质材料(以SiO<,2>为例)的破坏阈值.结果发现,尽管激光波长通过3种途径对材料破坏阈值的确定...     

基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟

采用改进的光滑粒子动力学(SPH)方法对液滴冲击固壁面问题进行了数值模拟. 为了提高传统SPH方法的计算精度和数值稳定性, 在传统的SPH方法的基础上对粒子方法中的密度和核梯度进行了修正, 采用了考虑黎曼解法的SPH流体控制方程, 构造了一种新型的粒子间相互作用力(IIF)模型来模拟表面张力的影响. 应用改进的SPH方法对液滴冲击固壁面问题进行了数值模拟. 计算结果表明：新型的IIF 模型能够较好地模拟表面张力的影响, 改进的SPH方法能够精细地描述液滴与固壁面相互作用过程中液滴的内部压力场演变和自由面形态变化, 液滴的铺展因子随初始韦伯数的增大而增大, 数值模拟结果与实验得到的结果基本一致. 关键词： 液滴 固壁面 光滑粒子动力学 表面张力     

汽车水泵性能三维数值模拟及结构改进

考虑到汽车水泵进出口管和蜗壳,对某型汽车水泵进行了全三维流场数值模拟.分析数值模拟结果与试验测试结果的差异,说明该水泵的蜗壳与叶轮不匹配,造成整机性能恶劣.对该泵内部的流场和总压变化过程的进一步分析,提出了减小叶轮出口安装角,扩大扩散管截面积,采用蜗壳高度渐变的改进措施.改进后的水泵进行整机模拟并进行性能预测,表明改进后的水泵性能大大改善.经过实验测试的结果与计算结果吻合,说明改进措施有效,数值计算模型合理.     

耦合不可压流场输运方程的格子Boltzmann方法研究

基于格子Boltzmann方法,提出了求解耦合不可压缩流场输运方程的一种改进数值方法. 该方法使用格子Boltzmann方法求解流场方程,并根据流场格子模型的密度分布函数构建了输运方程的二阶离散格式. 通过二维平板通道流场输运系统验证了该方法的有效性.数值结果表明,该方法可以有效地减少计算过程中出现的非物理耗散, 并克服了传统模型所需巨大存储量的缺点.     

热复杂边界条件三维热应力场数值模拟研究

本文以制动盘为研究对象,基于三维对称有限元模型,运用顺序耦合数值模拟方法对制动盘制动过程传热与受力进行了探讨,分析了在热流密度、对流换热系数、辐射换热系数与时间相关的复杂的二、三类边界条件下,温度场与应力场的瞬时变化。研究结果表明,数值模拟结果与实验结果吻合程度高,证明了采用数值模拟方法对具有复杂边界条件的对象进行热应力研究与预测的可行性,同时为其他领域的传热与应力研究提供了理论依据。     

带支撑装置的CRM-WBH模型流固耦合数值模拟

共同研究模型（common research model，CRM）机翼/机身/平尾组合体构型（CRM-WBH）是第4届AIAA阻力预测研讨会（Drag Prediction Workshop IV，DPW IV）选择的基准构型，DPW IV会议的统计分析结果显示计算结果与试验结果之间存在显著差异.采用CFD方法和流固耦合方法数值模拟了带支撑装置的CRM机翼/机身/平尾组合体模型（CRM-WBHS）的气动特性，主要目的是评估支撑装置和静气动弹性变形对CRM-WBH模型气动特性数值模拟结果的影响.通过与CRM-WBH模型CFD数值模拟结果和欧洲ETW风洞（European Transonic Wind Tunnel）测力、测压和模型变形测量结果的对比分析，表明模型支撑装置导致机翼上翼面激波位置前移，升力系数、阻力系数下降，俯仰力矩系数增加；静气动弹性变形主要影响机翼上表面激波位置和外翼处激波位置前负压，导致升力系数、阻力系数进一步下降，俯仰力矩系数进一步增加.CRM-WBHS模型的流固耦合数值模拟结果更加接近试验结果.      

压缩氘氚球的热核燃烧特性研究

本文利用LARED-S程序模拟了等密度和等压力条件下压缩氘氚球的热核反应燃烧过程.对于等密度模型,模拟了两个具体算例,与国外计算结果进行了比较,验证了程序的可靠性.对于等压力模型,利用数值模拟给出了热核反应燃烧与压缩氘氚球初始状态之间的关系曲线,分析发现,氘氚装量、压力和主燃料密度的增加有利于提高热核反应放能和燃耗,中心热斑的温度和面密度分别达到70—80 MK和3—4 kg·m^-2时热核反应才有显著的放能,提高主燃料密度,可以适当放宽对中心热斑的点火要求.最后对实际点火靶进行了数值模拟并且与等压力模拟计算结果进行了比较分析.     

Z箍缩等离子体不稳定性的数值研究

利用二维辐射磁流体程序模拟了钨丝阵Z箍缩等离子体腊肠不稳定性的演化：分析了存在不稳定性与没有不稳定性条件下等离子体内爆的差异；研究了不同初始密度扰动对x射线输出 功率和能量的影响.数值结果表明，在一定初始密度扰动范围内，这种不稳定性对x射线输 出的总能量影响不显著，但对x射线功率随时间变化的曲线有明显的影响.此外，还探讨了Z 箍缩等离子体数值模拟中低密度区的数值处理对数值结果的影响. 关键词： Z箍缩 腊肠不稳定性 数值模拟