半浮区液桥中热毛细对流的自由面振荡

本文研究了半浮区小液桥中热毛细振荡对流的自由面变形.用实验的方法给出了自由面振荡的相对位移和相对位相差,给出了不同外加温差时自由面振荡的特性.本文结果还揭示了一类表面波,这种波动具有小扰动的特征,并在液桥的一个角区具有反常大的振幅.     

热毛细振荡对流的实验研究

本文用实验的方法研究了半浮区液桥中由定常流向振荡流转捩的过程。发展了两种不接触诊断方法,测量了液桥自由面发生振动时的临界Marangoni数的分布。对于上壁加热和下壁加热两种情况,分别得到了实验结果,这些结果与Rayleigh不稳定性的理论预计相符。本文还讨论了液桥胖瘦程度对产生振荡流的敏感关系,从而表明自由面附近压力分布的重要性。本文的实验是在小液桥中进行的,其Bond数远小于1,因此可模拟微重力环境中的实验情况。     

热毛细振荡对流的产生机理

本文用有限元方法定量分析讨论了液体桥中的温度分布。当液桥两端温差△T增大到一定值时,液桥中会出现温度梯度与重力方向平行且同向的流动区域。随着温差△T值的增大就可能产生浮力不稳定,形成热毛细振荡对流。根据地面实验所得发生振荡对流的临界Marangoni数,给出了微重力条件下临界Marangoni数的分布。分析表明,较小的典型尺度和较低的重力环境会延迟热毛细振荡对流的发生。     

微重力下悬浮区的热毛细对流及其控制

本文主要定量研究用沿熔体表面喷射惰性气体的方法来控制Marangoni对流,抑止振荡现象的机理与可行性.导出了支配悬浮区热毛细对流的基本方程与正确边界条件,给出了粘性与边界层情况的对应关系,并应用ADI方法对微重力下悬浮区热毛细对流进行了数值模拟,讨论了各种参数(如Ma,R_σ,Gr)对于流动的影响.     

磁场对具有压力梯度的低频振荡自然对流的影响

研究了磁场对具有非定常压力梯度的振荡自然对流的影响．假设流体是在两平行板内流动．由于在航天材料中的重要性，重点研究在微重力作用下由于矿振荡器诱发的低频振荡自然对流．得到了在非定常磁场下的振荡流体的一般解．还给出了一些特殊的振荡流和对作用磁场的响应．发现振荡流的性质依赖于频率、驱动浮力的振幅、温度梯度、磁场、壁面的导电情况．当没有磁场时，浮力在驱动流体振荡中起主导作用，并且速度的大小还受温度梯度的影响．为了控制振荡流，可以应用外磁场．还发现：当壁面是导体时，速度的减小与作用磁场的平方成反比；当壁面是绝缘体时，速度的减小与作用磁场成反比．一些详细的计算结果反映了真实的状态．     

对流扩散方程的本质非振荡特征差分方法

本文把特征差分法[1]和本质非振荡插值[3]相结合,提出了对流扩散方程的本质非荡性征差分格式,避免了基于Lagrange插值特征差分格式在求解解具有大梯度问题时所产生的非物理振荡,并给出了格式的严格误差估计及数值算例。     

二维非线性对流扩散方程的非振荡特征差分方法

１．引言 近十几年来,双曲守恒律问题的高分辨率格式已取得很大发展,具有局部自适应选取节点的非振荡插值算法（如 ＵＮＯ［１］, ＥＮＯ［２］等）在这些格式的构造中起着重要的作用．特征差分法是求解对流扩散问题的一种较为有效方法,但在求解具有陡峭前线问题时,也会产生非物理振荡阻（见４）．本文将把特征差分法与非振荡插值算法相结合构造对流扩散问题的高分辨率差分格式． ［１］中的 ＵＮＯ及［２］中的 ＥＮＯ插值都是一维的,有关讨论二维 ＵＮＯ及ＥＮＯ插值的文章还不多见,本文将构造二维基于六节点的二次非振荡插值以及…     

对流扩散方程GLxF格式解的局部振荡

提出了对流扩散方程ut+aux=εuxx,a∈R,ε>0的GLxF格式,给出GLxF格式的稳定与收敛条件,并讨论了该格式与其它常用格式的关系.然后在稳定及收敛条件下,通过特殊的初始数据离散化数值图例说明了GLxF格式解的局部振荡,提出振荡可控的三个猜测.最后着重用傅里叶分析和修正方程分析两种方法研究了GLxF格式解的数值耗散和相对相位误差,指明由于高频波型的数值耗散无法抑制相位误差,从而使数值解产生振荡,并论证振荡与数值耗散、相对相位误差、数值衰减的相互关系,从理论上阐明了振荡的可控性.     

非线性对流扩散方程的UNO-MMOCAA差分方法

本文把MMOCAA差分方法与UNO插值相结合，提出了求解对流占优扩散问题的UN0—MMOCAA差分方法，它避免了基于高次(≥2)Lagrange插值的MMOCAA差分方法在方程解的陡峭前沿附近产生的振荡．本文通过引入辅助插值算于等方法，给出了非线性UNO—MMOCAA差分格式的误差分析．数值例子表明新格式无振荡。     

对流占优问题的无网格稳定化方法

应用标准的无网格方法求解对流占优问题时会出现数值伪振荡.针对此问题,给出了无网格方法中消除非稳定数值解的4种技术,即节点加密、增大节点影响半径、完全迎风无网格稳定化方法、自适应无网格稳定化方法.并将这4种技术应用于径向点插值方法求解一维或二维对流扩散方程.数值结果表明这4种技术均能有效地消除对流占优时的数值伪振荡现象,且自适应迎风无网格稳定化方法是4种技术中最有效的.     

广义对流扩散问题的稳定化有限元方法

本文介绍稳态对流扩散问题的稳定化有限元方法.该方法的主要难点在于,当对流占优时可能出现边界层,导致传统有限元方法在边界层内失去稳定性,从而产生剧烈振荡.在拟均匀网格下,稳定化有限元方法可分为两类:迎风型方法和指数拟合方法.前者利用对流速度的信息在变分形式中增加稳定化项,而后者利用边界层解的特征将指数函数引入到格式设计中.这两类方法对于设计电磁场等新型对流扩散问题的数值方法起到重要指导作用.     

原子力显微镜中等容液桥的毛细力分析

用表界面热力学方法和力学方法研究了原子力显微镜中等容液桥的毛细力和液桥的断裂能,对这两种方法进行了对比分析.对液桥分析中圆弧近似的适用性进行了讨论,对轻敲模式下的能量耗散进行了分析,指出液桥断裂引起的能量耗散是引起相位变化的主要因素,另外还指出了接触角滞后效应对毛细力和断裂能的影响.模型分析对原子力显微镜轻敲模式下成像机理的理解以及力曲线测量分析有一定的参考价值.     

对流扩散方程的时空间断有限元方法

研究对流扩散方程的时空间断Galerkin有限元方法,该方法采用时,空两个变量都允许间断的基函数,更适用于移动网格,自适应算法以及并行计算.本文利用拉格朗日欧拉方法,采用F.Brezzi数值流通量,给出对流扩散方程的间断时空有限元离散格式,并证明格式的相容性,强制性,稳定性,解的存在唯一性,以及总体误差估计.     

可移动半无限垂直圆柱体温度交变振荡时对MHD自由对流的影响

不可压缩粘性流体,流过可移动、温度交变振荡的半无限垂直圆柱体时,对MHD自由对流影响的数值解进行了研究.应用Crank-Nicolson型的隐式有限差分方法,求解无量纲、不稳定、非线性、耦合的偏微分控制方程.在不同参数下研究速度、温度和浓度分布的变化,还分析了局部及平均的表面摩擦力、Nusselt数和Sherwood数,并以图形形式给出.所得结果与其他文献的结果比较,有着很好的一致性.     

充液弹性毛细管低温相变的力学分析

充液弹性毛细管广泛存在于生物体(如毛细血管、植物导管等)和工程领域(如微流控冰阀门、制冷系统热管、MEMS微通道谐振器等).低温工作环境中,充液弹性毛细管内部的液柱会发生相变并引发冻胀效应,从而导致管壁的变形、损伤乃至断裂.该文建立并求解了考虑温度梯度、界面张力及液体冻胀作用的弹性毛细管平衡方程,分析了液柱低温相变过程中毛细管壁的径向和环向应力,发现管壁应力分布受热毛细弹性数和冻毛细弹性数的影响,且影响大小跟壁厚相关.该研究不仅有助于理解生物体内充液弹性毛细管冻胀失效机制,还可为MEMS微流控芯片的抗冻胀失效设计提供理论指导.     

对流占优的Sobolev方程的投影稳定化有限元方法

对于对流占优的Sobolev方程,提出了一种新的投影稳定化有限元方法,建立了半离散和全离散的投影稳定化格式,给出了解的稳定性和收敛性分析.该方法能够有效克服对流占优,与内罚方法相比,投影格式更简单,计算量更小,且得到的C—N格式是无条件稳定的,时间精度达到了二阶.最后,通过实验证明,数值结果与理论结果完全一致.     

基于多层增量未知元方法的一类三维对流扩散方程的研究

对于一类一般形式的三维对流扩散方程, 运用有限差分方法, 在增量未知元方法(IU)下, 可以得到一个IU型正定但非对称的线性方程组.其系数矩阵条件数要远远优于不用IU方法的情形^[1]. 考虑到IU方法的这一优点, 作者在文中将IU方法与几种经典的迭代方法相结合, 来求解上述系统. 作者从理论上对该系统的IU型系数矩阵条件数进行了估计, 并通过数值试验验证了这几种IU型迭代方法的有效性.     

对流-扩散方程的一类交替分组方法

给出了对流—扩散方程的交替分组格式,并得到该方法的无条件稳定性及具有并行本性兼顾的结果．能够适合在并行计算系统上使用．文中还进行了并行计算的数值实验．     

线性对流占优扩散方程的后验误差估计

对于线性对流占优扩散方程,采用特征线有限元方法离散时间导数项和对流项,用分片线性有限元离散空间扩散项,并给出了一致的后验误差估计,其中估计常数不依赖与扩散项系数。     

对流扩散方程的间断时空有限元方法的误差估计

研究了一类线性对流扩散方程的间断时空有限元方法,即空间连续,时间允许间断的时空有限元方法.将有限元方法和有限差分方法相结合,在每一时间层上充分利用Lagrange插值多项式在Radau点处的特性,给出了有限元解的最优阶L∞(L2)模误差估计.