三维可压缩Boltzmann模型及其在低Mach数湍流中的应用（英文）

改进了有限差分格子Boltzmann方法(FDLBM),以直接数值模拟气动噪声.基于LB求解器特性,采用动力学方程中的恒定对流速度以实施高阶迎风差分,提高了声波和湍流的分辨率.通过建立一个新的三维粒子模型,计算得到了任意比热容的三维可压缩Navier-Stokes系统.此外,利用Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)碰撞算子,通过引入热流量修正,实现了Prandtl数的可变性.在激波管内弱声波以及伴随有温度梯度的Taylor-Couette层流的验证计算中,提出的新方法结果良好.此外也对NACA0012翼型绕流进行了三维模拟.其中,Reynolds数、Mach数和攻角分别取2×105,8.75×10-2以及9°.计算发现,在机翼前缘附近的分离气流位置,以及表面压力波动强度的Mach数依赖性方面,数值计算结果与实验结果相吻合.     

水泥胶结局部缺失声波变密度测井响应计算

声波变密度测井是目前水泥胶结质量检测的重要手段.针对声波变密度测井解释中水泥环局部缺失程度评价这一难点,以井孔声波波动理论为基础,采用柱状多层局部扇形非对称介质模型,开展三维应力-速度有限差分数值模拟方法研究,实现了水泥环不同角度缺失情况下的声波响应计算.针对大庆油田广泛使用的声波变密度仪器,针对水泥环19种角度缺失情况进行计算,并建立了缺失角度与水泥胶结指数关系式.计算结果可以为实际生产中水泥环局部缺失程度的定量评价提供指导.     

基于有限体积法的非结构网格大涡模拟离散方法研究

非结构网格下的大涡模拟是解决复杂几何体高Reynolds(雷诺)数流动的有效途径.首先,基于有限体积法,研究了对流项和扩散项非结构网格下的离散方法.研究结果表明:基于TVD(total variation diminishing)限制器的限制中心差分格式保证了对流项的二阶精度并抑制了非物理振荡,同时,线性迎风格式虽然稳定,但数值耗散过大,且不能保证有界,中心差分格式引起了周期性非物理振荡;扩散项的超松弛非正交修正减小了网格非正交带来的离散误差,但修正系数须根据网格非正交的程度进行合理选取.为验证所述离散方法对大涡模拟的适用性,数值计算了Re=1.14×10~6下的非定常三维小球绕流,计算方法包括:计算网格用基于Delaunay三角剖分和Netgen前沿推进算法的四面体非结构网格;湍流模型用改进的延迟分离涡大涡模型;在离散格式的选取上,对流项用限制中心差分,扩散项加入非正交修正,插值格式用最小二乘法,时间项用二阶后向差分.计算结果表明,所用离散方法稳定收敛并且与实验数据基本吻合.     

底部加热肥皂泡上准二维湍流的数值模拟北大核心CSCD

底部加热的肥皂泡是一种全新的二维热对流模型,在实验中已发现肥皂泡上的岛涡运动规律与飓风轨迹规律一致.然而,肥皂泡的曲面特征对其准二维流场的数值模拟以及数据分析造成了较多困难.针对肥皂泡球面几何特征,该文介绍了其直接数值模拟(DNS)方法,及其流场空间波数谱、湍流通量和结构函数的计算分析方法.开展了Ra=3×10^(7),3×10^(9),3×10^(11)的数值计算,并获得了相应的波数谱、通量和湍流结构函数.计算结果表明,肥皂泡上速度的小尺度脉动特征满足Bo59的理论标度律,通过湍动能与拟涡能通量特征,发现在该准二维湍流场中存在湍流能量双级串现象.且随着Rayleigh数的增加,大尺度结构湍能量减小,更小尺度湍流结构能量增加.     

三维对流扩散方程的三种高精度分裂格式

在算子分裂法思想的基础上,将两种高精度的离散格式推广应用于三维对流扩散方程,同时对经典ADI格式的对流项做了改进,改进后的格式的对流项对空间具有4阶精度,而经典ADI格式对空间只有2阶精度,由此可见,提高了该格式的实用性．最后对两种典型的浓度场进行了数值模拟,将3种格式的计算结果与解析解以及其它传统差分格式的计算结果进行了对比,得出当Peclet数不大于5时,3种格式均获得了令人满意的数值结果,说明推广的这三种方法具有很高的准确性和可靠性．     

一类具有分段常数变量的三维食饵捕食者系统的稳定性和分支行为

本文研究一类具有分段常数变量的三维食饵-捕食者系统的稳定性和分支行为,该系统由一个捕食者和两个食饵构成,其中一个食饵可由捕食者对另一个食饵的捕食行为中获益.首先通过计算得到三维食饵-捕食者系统对应的差分模型,其次通过选择合适的参数讨论边界和正平衡点的存在性,进而利用线性稳定性理论讨论平衡点局部渐近稳定的充分条件.将两个食饵种群的出生率以及最大环境容纳量作为分支参数,使用分支理论研究差分模型在平衡点处产生翻转分支、Neimark-Sacker分支、折-翻转分支和1:2共振分支的充分条件.最后通过数值模拟验证了理论分析的正确性.     

基于迎风差分格式的裂缝酸压数值模拟

低渗透致密碳酸盐岩储层现场施工时多采用酸化压裂的方式进行增产改造.酸压改造后的裂缝形态是评价施工效果的重要参数,酸压数值模拟能预测酸压后的裂缝形态,可以作为优化施工参数的工具,但裂缝酸压数值模拟计算中,由于数学模型复杂、计算量庞大等原因极易导致计算结果不收敛.针对此问题,本文以立方定律为基础,推导裂缝酸压数学模型,并构建了适用于本模型的迎风差分格式,随后采用迎风差分格式进行数值模拟计算.结果显示,迎风差分格式在计算粗糙裂缝的酸压数值模拟时收敛性好,数值模拟结果与理论相符.     

基于气体运动论的差分算法对管道流动数值研究

从分析研究求解Boltzmann模型方程的气体运动论数值计算方法特点出发,设计了几种求解离散速度分布函数不同精度的差分显式与隐式气体运动论数值格式.通过对不同Knudsen数下一维非定常激波管内流动、二维槽道流问题计算研究与应用测试,分析了不同差分格式数值离散效应对计算结果的影响,研究讨论了提高气体运动论数值算法计算效率的途径和差分离散处理所适用的计算准则等问题.     

可压缩均匀各向同性湍流的直接数值模拟

采用8阶精度的中心差分格式及7阶精度的迎风偏斜格式对Re_l = 72~153, M_t= 0.2~0.7的均匀各向同性湍流进行了直接数值模拟, 建立了湍流数据库. 与他人的计算结果吻合十分理想, 说明方法的有效性. 数值结果表明, 采用适当的迎风型差分格式可以克服起动问题(start-up problem)对湍流Mach数的限制, 提高可计算的湍流Mach数, 是可压湍流直接数值模拟的有效方法. 分析了压缩性效应对湍流统计量的影响, 发现压缩性使得湍动能的衰减加快. 探讨了可压湍流中微激波产生的机理, 对流场进行了标度律分析. 发现在本文的Reynolds数和湍流Mach数条件下, 流场中扩展自相似性仍然成立, 同时发现压缩性对标度指数影响不大.     

半导体器件探测器计算流体力学的数值方法和分析

对三维光导型半导体探测器瞬态问题的计算流体力学数值模拟,提出了一类修正迎风分数步差分格式.应用变分形式、能量方法、归纳法假定、微分方程的先验估计理论和技巧,得到最佳阶误差估计.该文数值方法已成功地应用到光导型半导体探测器瞬态问题的数值模拟中.     

Two dimensional incompressible ideal flow around a thin obstacle tending to a curve

In this work we study the asymptotic behavior of solutions of the incompressible two dimensional Euler equations in the exterior of a single smooth obstacle when the obstacle becomes very thin tending to a curve. We extend results by Iftimie, Lopes Filho and Nussenzveig Lopes, obtained in the context of an obstacle tending to a point, see [D. Iftimie, M.C. Lopes Filho, H.J. Nussenzveig Lopes, Two dimensional incompressible ideal flow around a small obstacle, Comm. Partial Differential Equations 28 (1–2) (2003) 349–379].     

气流排除倾斜管道积水的理论分析

运用作者推导的动量积分关系式,分析了向有积水的斜置管道中分别吹入轴向气流和螺旋气流时积水的运动情况。结果表明:在大多数情况下,螺旋气流能除去斜置管道中积水;而轴向气流不能除去积水,一段时间后会出现逆流。这一结果与Horii和赵耀华等人在这个问题上所做的实验结果一致。此外,还讨论了不同的初始条件对排水情况的影响。     

服从幂律的拟牛顿流动的一种修正的混合元方法

1前言 考虑在R~2上一个有界单连通域Ω内的某种流动，该区域具有Lipschitzian边界P。设f∈L~2(Ω)~2,正的函数η∈(0.∞)，我们讨论下面的边值问题     

An improved algorithm for decomposing arc flows into multipath flows

We consider a multipath maximum flow problem introduced by Kishimoto (Networks 27(4)(1996)279-291). The focus is on efficient transformation from arc flows into multipath flows, where a multipath flow is a nonnegative combination of multipaths. A new algorithm that is more efficient than existing ones is proposed for the transformation.     

最大利润流问题及算法

最大利润流是以运输利润最大为目标的网络优化问题 .一个利润可行流可分解为若干个路流和圈流 ,相应地该可行流的利润也等于这些路流和圈流的利润之和 .本文证明了一个可行流为最大利润流的充要条件是不存在利润增广路 ,并据此提出了求解算法 .文章最后给出了一个计算实例 .     

圆锥形血管中的振荡发展流动

本文在小锥度角的假设下,研究了圆锥形血管的非定常振荡的发展流动问题.导得了相应的速度分布公式.分析表明,所有收缩的圆锥形血管的流动都是发展流动,而且锥度角对发展流动的影响随着锥度角的增大而增大.     

Discrete Morse Flow for Yamabe Type Heat Flows

In this paper, we study the discrete Morse flow for either Yamabe type heat flow or nonlinear heat flow on a bounded regular domain in the whole space. We show that under suitable assumptions on the initial data $g$ one has a weak approximate discrete Morse flow for the Yamabe type heat flow on any time interval. This phenomenon is very different from the smooth Yamabe flow, where the finite time blow up may exist.     

垂直管道中密相两相流动的解析解

本文依据文献[1]的密相两相流动的数学模型,对垂直圆管中密相两相流动进行了解析求解,分别得到了连续相和分散相的速度解析表达式.在相间阻力与相间速度差成比例时,除了在离管壁面很近的薄区之外,管道流动规律与达西渗流定律完全一致.本文验证了文献[1]的密相两相流动数学模型的假定在本文情形下是合理的.     

On zero-sum -flows of graphs

For a graph G, a zero-sum flow is an assignment of non-zero real numbers on the edges of G such that the total sum of all edges incident with any vertex of G is zero. A zero-sum k-flow for a graph G is a zero-sum flow with labels from the set {±1,…,±(k-1)}. In this paper for a graph G, a necessary and sufficient condition for the existence of zero-sum flow is given. We conjecture that if G is a graph with a zero-sum flow, then G has a zero-sum 6-flow. It is shown that the conjecture is true for 2-edge connected bipartite graphs, and every r-regular graph with r even, r>2, or r=3.     

慢扩张旋转流的稳定性分析（Ⅰ）—理论研究

本文研究了无粘不可压慢扩张旋转流的稳定性问题，采用多重尺度展开法对有慢扩张的旋转流的非对称扰动进行浅化稳定性研究，导出了零阶及一阶扰动模所应满足的微分方程及由于慢扩张引起振幅变化的控制方程，将Ｐｌａｓｃｈｋｏ关于慢扩张喷流的结果推广到具有慢扩张的旋转流情况。