Mie-Grüneisen混合模型减小边界差商的重构算子

将守恒型单调迎风格式(MUSCL)和双曲正切界面捕捉(THINC)算法组合到一起进行数值重构,并通过重构建立新的算子。重构的算子主要作用是尽可能降低网格的边界差商。在MUSCL和THINC算法下,网格左右边界处的状态可以导出一个优化算法的差商判定机制。再按照这一边界差商优化值最小(BVD)的原则,对MUSCL和THINC进行二选一。在BVD重构算子的作用下,数值断面变得平滑,并且有效地限制振荡。BVD重构算子的计算性能将通过一维和二维数值算例来进行检验。     

Mie-Grüneisen状态方程的物理力学释义

通过建立一种简单的固体一维点阵定容热振动的物理力学模型,完全由力学方程推演出了Mie-Grüneisen形式的固体状态方程,并从力学本质上明确了热压力的物理意义是原子热振动时均值所造成的作用力偏载量。所得Grüneisen系数与频率的关系说明,真实三维晶体的Grüneisen系数与晶体结构相关。在简单立方晶体的情况下,获得了与Dugdale-MacDonald公式形式相同的Grüneisen系数-冷压微分关系式。研究结果证明,在状态方程构建方面,"物理力学"是一种非常有效的研究工具。     

基于晶体三维点阵热振动物理力学分析的Mie-Grüneisen状态方程

根据晶体结构建立了三维定容热振动的微观物理力学模型,由力学方程推导出了点阵热振动能量与外力的微观热振动的力学关系。在微观热振动关系中引入宏观统计物理量,直接从物理力学模型得到了Mie-Grüneisen固体状态方程和Grüneisen系数的表达式。根据晶体结构中的原子排列规律,对简单立方、面心立方、体心立方、金刚石立方晶体和理想密排六方晶体的Grüneisen系数的表达式进行了证明。结果表明,这些对称性晶体结构的Grüneisen系数与冷压具有统一的微分关系,与晶体结构无关。     

Mie-Grüneisen状态方程下多介质守恒型欧拉方程组的数值计算

针对Mie-Grüneisen状态方程下的多介质流场,将Euler方程中的部分复杂参数作为守恒量引入到新的方程中,使原方程结构得到简化.同时引入质量分数以表示流场中不同介质的变化,并对通量作近似处理,再利用MUSCL-TVD格式结合改进过的Euler方程进行求解,模拟Mie-Grüneisen状态方程下多介质相互作用的情况.结果表明,通过本方法既能使方程组满足守恒,又能较好地处理多种介质形成的间断面.     

一种基于HLLC算法的Mie-Grüneisen多介质混合模型

建立一种修正的HLLC （Harten-Lax-Van Leer-Contact）格式下稳定的Mie-Grüneisen多介质混合计算模型.Mie-Grüneisen混合模型中的通量包括守恒和非守恒两个部分,原始的HLLC格式对守恒部分适用,但是原始的HLLC格式直接用于非守恒部分,很难控制住数值振荡的产生.在原始格式中,间断面的移动速度为间断网格的左侧或右侧速度,修正后替换为网格中的平均速度,经过修正后,对HLLC格式重新进行推导,并随之扩展到二维问题.数值实验表明,利用修改后的HLLC格式,Mie-Grüneisen混合模型可以取得较好的稳定性和准确性.     

水下爆炸冲击波在含吸收层结构中的传播规律的数值模拟

 利用ANSYS/LS-DYNA软件,对水下爆炸冲击波在含有吸收层的多层结构中的传播规律进行了数值模拟。结果表明：冲击波在吸收层中的衰减是由泡沫材料自身的本构引起的;在含泡沫材料吸收层的结构中峰值压力仅为不含吸收层的14%,冲击波传播波形发生改变;在含有泡沫混凝土的多层结构中应力波峰值的下降幅度比含泡沫铝的大,但冲击波传播波形的变化不是很明显;泡沫混凝土中的总能量大于泡沫铝中的总能量,因此泡沫混凝土作为防护吸收层要优于泡沫铝。     

简化的WS混合规则在汽液相平衡中的应用

本文在假定A∞WOS≈[GE/(RT))]EOS' p->0=[GE(x)/(RT)]solution model 的基础上经过一系列的推导,将原WS 混合规则中的交叉相互怍用参数kij简化为一个只与组份和活度系数模型参数有关的函数,并将该简化后的WS混合规则(WS_S)结合PR状态方程及NRTL活度模型对16对双元混合物的汽液相平衡进行了关联。关联结果表明,在较宽的温度与压力范围内,应用该模型可得到令人满意的结果。与原WS混合规则相比,精度基本相当,但是计算量却得到了一定的减小,并使方程具有一定的预测性,可以更加方便地应用于工程设计计算中。     

蒸汽爆炸粗混合过程中的蒸发阻力模型

在蒸汽爆炸的粗混合过程中,由于液体的快速蒸发,高温金属液滴的周围会产生一层很薄的蒸汽膜,此时液滴周围的边界层流动与没有液体蒸发时有很大的不同,因此,常温情况下的小球在连续液体中运动时的通用阻力模型在这种情况下是不适用的．本文通过受力分析,考虑了高温小球受力的分布和表面蒸发对小球周围力的影响,从阻力的基本机理上分析了蒸发状态下小球的运动阻力,分别提出了高温颗粒穿过自由表面时与其在液体中运动时的蒸发阻力模型．分析表明,当小球温度高于2500 K,特别是在靠近自由表面的区域,由于小球表面液体蒸发而产生的蒸发阻力作用非常明显．分析指出,小球的入水初速、小球表面的液体蒸发速率以及汽膜厚度都是影响小球运动阻力大小的重要因素．     

混合笔束模型在电子剂量算法中的应用

将双群模型计算的宽束电子的能量沉积与FermiEyges理论的侧向解相结合来构造电子笔束模型,即混合笔束模型.由于混合笔束模型的计算精度和效率较好,并且适用范围较大,因此,混合笔束模型展示了在放射治疗临床应用上的可能性.在混合笔束模型的基础上,改进了混合笔束模型对电子侧向分布的参数计算.计算结果表明,改进的混合笔束模型的精度符合临床应用的要求,同时,其计算速度非常快.因而显示出较好的临床应用价值 关键词： 笔束模型 双群模型 混合笔束模型     

射流冲击模型在水下爆炸实验中的应用研究

 为研究射流冲击载荷对结构的作用效果,从理论和数值角度研究了射流的载荷特性,以舱段模型实验为研究对象,建立了射流计算模型,结合实验数据,对射流冲击问题进行了分析。结果表明,射流冲击能够造成结构强烈的局部响应,某些情况下,射流冲击载荷引起的结构响应甚至比冲击波载荷引起的响应更大。因此,中近场水下爆炸实验需要考虑射流的影响。建立的射流模型能够较好地反映射流冲击的载荷特性,为水下爆炸实验分析提供了一种新的手段。     

金属的冲击波温度测量（Ⅳ）——“三层介质模型”及其应用

 重点讨论了非理想界面对利用辐射法测量金属的冲击波温度的影响,建立并给出了“三层介质模型”的热传导方程的普适解析解,分别将该解析解应用于块状金属样品的冲击波温度测量、“热阻模型”以及利用对称夹心装置测量蓝宝石单晶的高压热传导问题;重点研究和讨论了利用块状样品进行金属材料冲击波温度测量的原理和可能性,以及在利用块状样品进行金属材料冲击波温度测量时实验装置设计应该满足的要求。“三层介质模型”的分析表明：只要块状样品与透明窗口之间的间隙尺度小于1.0 μm（最好小于0.5 μm）,则“样品/窗口”界面的温度在大约几十纳秒的时间内即可从尖峰温度衰减到与理想界面温度相当接近的值。根据“样品/窗口”界面的这一热弛豫特性,可以直接利用块状金属样品测量冲击波温度而不必采用镀膜技术。给出了利用块状铁陨石样品和单晶蓝宝石（Al₂O₃）窗口进行冲击波温度测量的初步实验结果,与三层介质模型的预期结果符合得很好。     

多层介质的转移矩阵及其在声子晶体中的应用

引入四维波矢的概念,推导出弹性波斜入射到多层介质系统时的转移矩阵以及透射系数和反射系数。利用这些公式计算了纵波和横波正入射到一维掺杂声子晶体时纵波和横波的透射系数。得出:当纵波正入射时,透射波中纵波在一定频率范围内出现了禁带,并且在禁带的中心频率处出现了缺陷模。当横波正入射时也有相同的结果。     

含突发E层的电离层模型建立及其在测高中的应用

针对高频射线测高模型未考虑电离层突发E层(sporadic-E,Es层)的问题,从电离层物理结构特性入手,结合实测的电离层垂测数据,在多层准抛物模型的基础上研究了含Es层的电离层模型及其在目标高度测量中的应用.首先,利用反转抛物线特性模拟了含Es的电离层模型,并得到了等离子体频率与高度的关系;然后,利用该模型分析了射线的电离层传输路径与发射仰角/频率的关系以及高频射线微多径特征与目标高度的关系;最后,结合含Es的电离层模型与射线微多径特征,提出了基于分段爬山搜索的快速匹配域测高方法,该方法能大大减少搜索时间.研究结果表明:含Es的电离层模型和提出的测高方法能准确估计出目标高度,并具有较强的实时性.     

有耗介质完全匹配层在时域多分辨分析中的应用

 对无耗和有耗介质中的完全匹配问题进行了研究,将广义完全匹配吸收层(GPML)应用到时域多分辨分析（MRTD）中。GPML是在扩展坐标系下由Maxwell方程得到的,在MRTD中实现对GPML的求解,并在频域对GPML进行了有效性分析,得出了GPML在不同空间步长和不同吸收层厚度情况下入射波由真空入射到吸收层的反射系数在频域的分布,并给出了有耗介质中GPML吸收效果的例子。结果表明,GPML的反射系数在一定频率范围内小于-40 dB,且随着计算空间步长的减小和吸收层厚度的增加而减小。GPML既可以用来截断无耗介质也可以用来截断有耗介质,为时域多分辨分析方法提供了一种较为通用的吸收边界。     

有耗介质完全匹配层在时域多分辨分析中的应用

对无耗和有耗介质中的完全匹配问题进行了研究,将广义完全匹配吸收层(GPML)应用到时域多分辨分析（MRTD）中。GPML是在扩展坐标系下由Maxwell方程得到的,在MRTD中实现对GPML的求解,并在频域对GPML进行了有效性分析,得出了GPML在不同空间步长和不同吸收层厚度情况下入射波由真空入射到吸收层的反射系数在频域的分布,并给出了有耗介质中GPML吸收效果的例子。结果表明,GPML的反射系数在一定频率范围内小于-40 dB,且随着计算空间步长的减小和吸收层厚度的增加而减小。GPML既可以用来截断无耗介质也可以用来截断有耗介质,为时域多分辨分析方法提供了一种较为通用的吸收边界。     

多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用

本文详细讨论了多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用,开发了一套能自动生成多孔介质特性参数的通用程序。该程序主要基于三维交错网格及SIMPLE算法,然后运用该模型,采用改进的κ-ε模型和壁面函数法,对换热器壳侧的湍流流动进行了数值模拟。计算结果与换热器冷态实验结果符合良好,表明该模型和计算方法是切实可行的。     

快速C60离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅰ球壳层模型

研究了快速C60 离子团在固体中穿行时的库仑爆炸过程 .假定离子团中离子之间位置矢量的取向是随机的 ,并且采用球壳模型描述C60 离子团的结构 .借助于线性介电响应理论和等离子 极点近似介电函数 ,推导出C60 离子团自能的解析表达式 .通过数值求解描述离子团半径变化的运动方程 ,可以发现自能中的“尾效应”可以降低C60 离子团的库仑爆炸速度 ,甚至可以稳定C60 离子团的结构     

大口径多层介质膜光栅衍射效率测量及其在制作工艺中的应用

多层介质膜光栅是高功率激光系统的关键光学元件.为了满足国内强激光系统的迫切需求, 在大口径多层介质膜光栅的研制过程中,建立了单波长自准直条件下的衍射效率测量方法及其误差分析. 结果表明误差主要由探测器的噪声和测试人员的差异产生,对衍射效率测试精度的影响是±1%. 在此基础上,将光栅衍射效率及其分布测量技术应用于光栅制作工艺中, 作为大口径光栅无损检测的一种手段,如判断光栅掩模是否能进行离子束刻蚀、 离子束刻蚀的在线监测和是否需要再刻蚀,从而实现对大口径多层介质膜光栅离子束刻蚀过程的定量、 科学控制,提高了离子束刻蚀光栅制作工艺的成功率.利用上述技术,已成功研制出多块最大尺寸为 430 mm× 350 mm、线密度1740线/mm、平均衍射效率大于95%的多层介质膜光栅. 实验结果表明,该方法操作简单、测量快速准确,不必检测光栅微结构. 为大口径多层介质膜光栅研制的无损检测工程化奠定了基础.     

快速C60离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅰ——球壳层模型

研究了快速C₆₀离子团在固体中穿行时的库仑爆炸过程.假定离子团中离子之间位置矢量的取向是随机的,并且采用球壳模型描述C₆₀离子团的结构.借助于线性介电响应理论和等离子-极点近似介电函数,推导出C₆₀离子团自能的解析表达式.通过数值求解描述离子团半径变化的运动方程,可以发现自能中的“尾效应”可以降低C₆₀离子团的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C₆₀离子团的结构. 关键词： 离子团 库仑爆炸 球壳模型     

“碰撞-辐射”模型在Z箍缩等离子体K壳层线辐射谱分析中的应用

介绍了由K壳层谱线强度比估算等离子体状态参数的"碰撞-辐射"模型的基本原理.详细描述了自行研制的基于该模型的Z箍缩等离子体K壳层线辐射谱分析程序——ZSPEC的基本情况.给出了氖等离子体的计算结果,包括不同电离态离子的相对含量随电子温度的变化曲线和K壳层谱线强度比在"电子密度-电子温度"平面内的等高线分布图.该程序已在"阳"加速器Z箍缩实验结果分析中得到应用,将椭圆晶体谱仪测得的氖等离子体K壳层谱线强度比与ZSPEC程序计算结果相比较,得出在该发实验 关键词： 碰撞-辐射模型 K壳层线辐射谱')" href="#">K壳层线辐射谱 氖气喷气Z箍缩 阳加速器