凝固过程的温度场数值模拟

通过对铸件凝固过程中各换热边界条件的研究,建立了凝固过程的二维非稳态温度场计算数学模型;并运用了有限差分方法对模型进行离散,得到大型方程组,并利用超松驰迭代法(即SOR法)解该方程组,据此,利用Turbo C编制了计算机程序.上机运行结果表明,可较满意地模拟凝固过程温度场的分布.     

超声波测速仪的计算流体力学数值模拟研究

超声波测速仪是一种利用超声波发射接收装置,通过发射接收时间来计算来流速度的一种仪器装置.目前国内许多研究都关注在如何消除测速仪的测量误差上,对于模型结构对测量风场的影响研究较少.为了考察测速仪的测量精度,本研究以模型结构对测量区域风速的影响作为关注的重点,采用计算流体力学方法模拟了从低速到高速的不同来流风速下的绕流流场,计算出位于测速仪中心区域的速度分布和不同截面上的平均速度,以判断测速仪模型结构对中心测量区域风速的影响程度.该研究结果表明在测速探头平面内测量到的速度值,无论在低速和高速时均最为准确.采用计算流体力学数值模拟方法可为今后的测速仪模型设计和改造提供准确的依据.     

声波方程高阶差分方法数值模拟结果研究

首先,给出了声波方程时空域高阶差分格式.证明了差分格式在时间上是二阶精度,在空间上最高可以达到2M精度.其次,对该高阶差分格式优缺点评价,新的差分格式是一种关于一个方向上所用到的临近网格节点数目一半的可变长度的差分算子,为不同精度需求提供了灵活可变的差分算子公式.另外一种意义上说,新的差分格式是依赖于频率的,同一种差分格式对于不同频率的震源,其频散的程度也不一样,因此只有采用了合适的差分形式才能够达到最好的效果.最后,给出了一系列数值模拟实例,验证了文中所得到的结论.     

不同结构板翅式油冷器单层冷却液侧换热特性的数值模拟

基于多孔介质模型,针对5种内部结构不同的板翅式油冷器单层冷却液侧的流动和热输运过程,利用有限体积法进行数值模拟.研究结果表明:在翅片布置方向相同情况下,进出口对角布置时冷却液的压力和温度场分布比同侧布置进出口时均匀,温差较同侧布置时大.在出口位置相同情况下,翅片横向布置时冷却液的压力和温度分布要比纵向布置时均匀,但压差大,温差不大.带隔板结构冷却液的温差最大,但压差要高一个数量级.     

边底水油藏提高采收率技术效果数值模拟研究——以吐哈红南油田为例

红南油田属于边底水油藏,于1996年投入开发,以衰竭式开发为主.经历长期稳产及加密调整开发后,2008年开始边底水锥进速度加快,含油面积快速收缩,油田产量大幅递减,亟待采取应对技术措施.拟以油藏工程理论为指导,以数值模拟方法为技术手段,以正交试验原理安排实验方案,对比了衰竭式、注入井作业(包括空白水驱开发及注入井凝胶调驱后聚驱开发)及注入井-油井联合作业(即注入井-油井共同凝胶调驱后聚驱开发)等不同开发方式对目标井组开发效果的影响.结果表明,对于含水率较高的边底水油藏,衰竭式开发效果好于水驱的开发效果;聚合物凝胶可以很好地控制边底水锥进,增强驱油效果;与水井单独控制边底水锥进措施效果相比较,水井-油井联合作业可以取得更好的技术经济效果.     

非饱和水流问题的迎风差分法及其数值模拟

本文考察了非饱和水流问题模型方程的守恒型迎风差分法.我们基于有限体积方法建立的非饱和流动的守恒形式,分别提出了一阶和二阶迎风差分格式,并对差分格式进行了误差估计,给出了收敛性定理.最后,数值模拟验证了计算格式的有效性.     

NaClO3晶体生长过程光学诊断与数值模拟

运用光学干涉诊断方法实时观测NaClO3晶体生长过程，得到晶体生长过程中溶液浓度，晶体尺寸等物理参量．将这些参量与数值模拟得到的结果进行比对，研究重力条件下NaClO3晶体溶液生长过程中速度场、浓度场的分布与演化，尝试提出符合实际情况的晶体生长理论模型,对比两种方法得到的浓度边界层厚度，数值模拟得到了与实验数据相一致的结论.     

二级轻气炮发射性能的数值模拟

通过数值方法模拟了二级轻气炮的发射性能,计算考虑真实气体影响,摩擦和传热损失,用一维非定常流动的特征线理论对储气室、压缩管和发射管中的气流以及活塞和模型的运动规律进行了详细地数值模拟,得到的结果与欧共体联合聚变中心(Joint European Torus)的二级轻气炮的实验数据相比,吻合很好.     

炸药爆轰物质点法三维数值模拟

炸药爆轰以及多点起爆所产生的爆轰波汇聚问题很难应用有限元法进行模拟分析,尤其当网格发生畸变时,导致有限元法计算效率和数值精度严重下降,甚至无法得到正确结果.为此,该文应用显式积分算法的物质点法对炸药两点起爆和按时间序列的多点起爆的爆轰过程进行数值模拟,与炸药爆轰的理论计算结果相吻合.物质点法不但可以有效地避免网格畸变问题,而且为炸药爆轰的数值模拟提供了新的思路.     

粘弹性方程全离散化有限体积元格式及数值模拟

本文利用有限体积元方法研究二维粘弹性方程, 给出一种时间二阶精度的全离散化有限体积元格式, 并给出这种全离散化有限体积元解的误差估计, 最后用数值例子验证数值结果与理论结果是相吻合的. 通过与有限元方法和有限差分方法相比较, 进一步说明了全离散化有限体积元格式是求解二维粘弹性方程数值解的最有效方法之一.     

成形过程数值模拟的非增量时一空算法*

本文针对计及几何、材料、接触摩擦等耦合作用的高度非线性的加工成形过程数值模拟和计算分析工作,建议了非增量时-空求解算法。本文的非增量算法,系在整个时间域和空间域上迭代求解,与常见的Newton-Raphson算法明显不同。本文所附算例,进一步说明了本算法的正确性和可行性。     

高弹粘流在三维变厚度狭缝流道中流动的数值模拟

用有限块法对高弹粘流在三维变厚度狭缝流道中的流动进行数值模拟.求出流体流量在流道中的分布规律;通过对实际板材挤出模鱼尾型流道中设置阻流块对流动影响的计算,证实有限块法是简易可行的,从而为挤出模的计算机辅助设计提供了一个重要手段.     

CVD全离散化的混合有限元解的数值模拟

在已有的对CVD化学方程半离散化和全离散化混合有限元解的存在性及其误差分析的基础上,对其全离散化混合有限元解进行了数值模拟,结果进一步表明了混合有限元解的高精度、易于计算的良好性质.     

基于Euler方程有限差分方法驻波晃动模拟

研究在二维水槽带非线性自由面边界条件的Euler方程的数值解,数值模拟了驻波的波高．将不规则的物理区域变换为一个固定的正方形计算区域,在计算区域使用交错网格技术的目的是准确捕捉流场瞬间的波高值,应用由Bang-fuh Chen建立的时间无关有限差分方法求解不可压缩无粘Euler方程的数值解．通过数值结果表明,数值解很好地吻合分析解和以前出版的文献结果．从数值解可以看出,非线性现象和拍的现象非常明显,同时数值模拟了带初始驻波的水平激励和垂直激励运动,具有很好的数值效果．     

页岩气藏渗流模型的特征混合有限元数值模拟

将特征有限元方法和混合有限元方法进行耦合,对页岩气藏渗流模型进行了数值模拟,给出了详细的误差分析,得到了最优的L~2模误差估计,并用数值实验验证了方法的有效性.     

微下拉法YAG晶体生长数值模拟

对微下拉法生长YAG晶体进行包括感应加热在内的全局数值模拟,其耦合了感应加热、气体与熔体对流以及固液气三相的热输运,熔体对流同时考虑浮力与表面张力作用.为统一使用有限体积法离散控制方程,采用复函数法求解电磁场,与流函数法对比验证程序正确性.分析整个生长炉内的温度和流场(包括气体和熔体)分布,并针对固液交界面区域温度梯度较小的情况,改进后热器材料,为微下拉法晶体生长炉结构设计提供参考.     

运动壁面槽道流动的直接数值模拟

采用谱方法,在曲线坐标系下对不可压缩Newton流体的N-S方程进行求解,采用定义在物理空间中的流动物理量以避免使用协变、逆变形式的控制方程．在计算空间采用Fourier-Chebyshev谱方法进行空间离散,时间推进采用高精度时间分裂法．为了减小时间分裂带来的误差,采用了高精度的压力边界条件．与其他求解协变、逆变形式控制方程的谱方法相比,该方法在保持谱精度的同时减小了计算量．首先通过静止波形壁面和行波壁面槽道湍流的直接数值模拟,对该数值方法进行了验证;其次,作为初步应用,利用该方法研究了槽道湍流中周期振动凹坑所产生的流动结构．     

水滴清除气溶胶过程的随机算法和数值模拟

气溶胶尺度分布的时间演变可量化气溶胶的湿沉降过程,它在数学上可由考虑湿沉降的通用动力学方程来描述．该方程为一典型的部分积分微分方程,与气溶胶尺度分布和雨滴尺度分布均相关,且由于需要考虑Brown扩散、拦截和惯性碰撞等湿沉降机制而使得清除系数模型非常复杂,普通的数值方法难以求解．为此发展了一种新的多重Monte Carlo算法,以求解考虑湿沉降的通用动力学方程,并用于模拟实际环境中气溶胶的湿沉降．对于对数正态分布的气溶胶尺度分布和雨滴尺度分布, 多重Monte Carlo算法进行的数值模拟表明, 雨滴几何平均尺度越小, 雨滴几何标准偏差越小,越有利于小尺度和中等尺度气溶胶的湿去除,而稍微不利于大尺度气溶胶的湿去除．     

基于线性化Navier-Stokes方程二维水槽内单涡到双涡的数值模拟

建立了Navier-Stokes方程的预估-校正有限差分方法,在此基础上求得了二维水槽内部单涡到双涡的数值解,所得结果与前人的数值结果和解析解吻合很好.数值模拟结果表明,自由振动运动中自由面波高因粘性作用会发生衰减,且Reynolds数越大衰减越缓慢.在短时间内倾斜加速度激励下对于不同Reynolds数会出现一定周期的单涡.经过长时间的倾斜激励,水槽内涡场由单涡变化成双涡,而且只在较低的Reynolds数条件下出现双涡.