有质量引射和化学反应的层流边界层热流

为了简化有质量引射和化学反应的边界层问题,首先求得了一个普适的计量公式.以化学平衡为例做了分析.计算结果和实验~[5]比较一致,引射量为零时的有关数据与文献[4]的结果符合良好.最后指出,随着放热反应能力的增加,Le数对热流的影响减弱.     

碳氢燃料点火燃烧的简化化学反应动力学模型

基于``准稳态'方法建立了一套复杂化学反应动力学模型简化方法和相应的软件SPARCK. 并以3种典型的碳氢燃料------甲烷、乙烯和庚烷为研究对象，从甲烷点火燃烧的GRI2.11详 细基元反应动力学模型出发简化得出了包含14个组分10步总包反应形式的简化化学反应动 力学模型，从乙烯燃烧的51组分365详细基元反应模型出发简化得出了包含20个组分16 步总包反应形式的简化化学反应动力学模型，从庚烷点火燃烧的160组分1540详细基元反 应模型出发简化得出了包含26个组分22步总包反应形式的简化化学反应动力学模型. 通过 对典型激波管试验的结果对比可以看出：得到的简化反应动力学模型能较为有效地再现 详细基元反应模型的反应机理，具有较高的计算精度. 在工程计算中有较好的应用前景.     

弹性联接模态综合法

本文提出利用结构的假想中间联接单元和假想联接刚度的概念,用一种新的模态刚度的组集方法求得结构在弹性联接下的模态综合方程,并将该方法应用于弹性联接的双转子系统的计算中。     

Recent progress and challenges in fundamental combustion research（燃烧基础研究的进展和挑战）

超过80%的世界的能源转换是由燃烧方法来实现的. 发展可利用替代燃料的清洁和高效的新型发动机是解决可持续能源发展的关键之一. 在燃烧研究领域,实现这一目标的挑战是要揭示从燃料分子到发动机的多尺度燃烧过程中化学反应和火焰动力学机理,发展高效,定量的数值模拟方法和开发新的燃烧技术. 本文从7个方面综述最近几年燃烧领域的基础燃烧研究的进展和挑战. 它们包括低温清洁燃烧的发动机技术,极限条件下的燃烧机理和现象,替代燃料和混合燃料模型,多尺度化学反应模拟方法,高压燃烧反应动力学,基础燃烧的实验方法,和先进测量技术. 本文首先介绍均值充量压缩点火（HCCI）,反应控制压缩点火（RCCI）以及增压燃烧等新型发动机的概念,评述燃料特性和低温燃烧反应过程对湍流燃烧和发动机的影响,讨论发展基础燃烧研究的必要性. 第二,综述燃料浓度分层燃烧,稀薄燃烧,冷炎燃烧,以及等离子体助燃等极限燃烧条件下的新的燃烧现象和火焰机制. 第三,以航空煤油和生物柴油为例来讨论建立模拟真实燃料和替代燃料的混合燃料模型的方法. 介绍活性基指数和输运加权的反应焓的概念并用来比较燃料的高温反应特性和评价燃料的分子结构对燃烧特性的影响. 第四,评述详细化学反应机理简化的方法. 介绍多时间尺度（MTS）的化学反应的模拟和动态关联性自适应机理简化（CO-DAC）的方法来提高详细化学反应机理的计算效率. 第五,讨论高压燃烧的火焰传播速度的实验测量结果以及高压燃烧化学反应机理所存在的问题,并分析高压燃烧的关键组分和反应路径. 第六,评述测量火焰速度和组分等基础燃烧实验方法和模型中的问题和误差来源. 介绍一些改进测量方法和提高测量精度的方法. 最后,介绍测量低温燃烧中的关键组分和自由基的测量方法和最新进展.      

热喷干扰气体模型对飞行器气动特性影响分析

针对不同气体模型对高超声速飞行器喷流反作用控制系统(RCS)热喷干扰流场模拟的计算效率和准确性问题, 基于喷流燃气物理化学模型, 通过数值求解含化学反应源项的三维N-S方程, 建立了飞行器RCS热喷干扰流场数值模拟方法, 分别采用化学反应流、反应冻结流、二元异质流以及空气喷流四种气体模型开展了典型外形热喷干扰流场的数值模拟, 研究了不同气体模型对热喷干扰流场结构、飞行器气动力热特性的影响, 分析了不同马赫数、飞行高度下的变化规律. 研究表明: 化学反应流模型计算精度较高, 计算与风洞试验数据的吻合程度优于其他三种简化模型; 在本文的低空条件下, 采用简化模型进行热喷干扰流场数值模拟, 会低估分离区大小, 使飞行器气动力特性预测出现偏差, 同时也会低估表面热环境, 对防热系统设计不利, 随着马赫数增加, 简化模型对气动力热特性预估的误差进一步增大, 同时不同简化模型之间的差异也进一步增大; 飞行高度较高时, 模型之间的差异减小, 此时可采用简化模型进行计算以提高计算效率. 本文的研究结果可为飞行器热喷干扰流场数值模拟及喷流反作用控制系统设计提供参考.      

化学反应流中分子扩散的二点封闭MCA模型

在化学反应流的概率密度函数(PDF)方法中,对流项和化学反应项都是封闭的,但分子扩散项必须模拟。现有的分子扩散模型都是唯象的,需要引入外加参数,并难以通过一些基本物理过程的检验。本文发展了随机映射逼近(mapping closure approximation,MCA)方法,解析地从控制方程导出一个封闭的分子扩散模型。该方法考虑两点联合概率密度函数方程,引入空间特征尺度,因此解决了以往映射封闭方法中分子扩散速率无法确定的问题。数值模拟表明该方法能用于预测标量扩散的速度,以及概率密度函数和条件平均扩散等统计量。     

煤油简化动力学和ISAT在超燃计算中的应用

利用基于``准稳态'方法建立的模型简化软件包SPARCK, 从建立的详细模型出发得到了一个包含22组分18步总包反应的煤油简化动力学模型. 简化模型计算得到的点火延迟时间与文献计算结果和实验结果相一致, 验证了模型的有效性. 采用简化模型和当地自适应建表(ISAT)方法, 对超燃冲压发动机进行了二维并行数值模拟, 计算得到的壁面压力分布与试验结果吻合较好, 表明简化模型能够很好地用来模拟煤油燃料超燃发动机内部的复杂燃烧过程. 在并行计算环境下, 和直接积分方法相比, 该方法将化学反应项的计算速度提高了3.73倍, 大大提高了计算效率.      

爆炸产物发生化学反应对药室压力影响的研究

研究了爆炸产物发生化学反应对约束爆炸准静态压力的影响,推导了考虑爆炸产物发生化学反应时,约束空间内准静态压力的计算公式.以TNT炸药发生约束爆炸为例,分析了不同药量体积比下爆炸产物的化学反应动力学过程.编写了计算TNT炸药约束爆炸后准静态压力的程序,将程序计算结果与实验测量结果和ConWep程序计算结果进行对比,验证了计算方法的准确性,证明了爆炸产物发生化学反应对约束爆炸准静态压力有重要的影响.考虑爆炸产物发生化学反应对压力的影响,利用LS-DYNA对TNT炸药在一长方体药室内的爆炸进行了数值模拟,模拟结果表明,考虑爆炸产物发生化学反应时,药室会出现局部塑性应变与应力集中现象,最大塑性应变达到0.8‰.     

反应诱导聚合物双层结构弯曲行为的建模与分析

聚合物软材料兼具柔软性和大变形能力,作为一种智能材料在软体机器人等领域应用广泛．化学活性聚合物分子内包含具有较高反应活性的官能团,如环氧、酯键、羟基、羧基等,可以在一定条件下发生化学反应引起材料体积和性质变化．因此研究化学反应如何调控聚合物变形对开发新的功能型聚合物材料有重要指导意义．本文建立化学活性聚合物-弹性基底双层结构的理论模型并分析其在化学反应诱导下的有限弯曲行为．引入化学反应进度作为Helmholtz自由能独立的状态变量,考虑化学反应对聚合物体积变化和模量的影响,以及反应过程独立的能量耗散机制,并基于Neo-Hookean模型建立起各层内的超弹性本构关系．最后利用Newton-Raphson方法对反应完全时的平面应变稳态问题进行数值求解,得到不同几何和反应影响参数下各层内的弯曲变形和应力分布．     

塑料异型材挤出口模内的压力降计算

本文根据挤出机理，对口模内的流动行为进行适当的简化和假定，建立了挤出口模内流动分析的数学模型，并采用横截面／假想区域法实现了复杂异型材挤出口模内压力降的数值计算，数值分析结果与三维有限元解的对比，取得了满意的效果．     

气相爆轰胞格结构和马赫反射数值模拟

采用简化二阶段化学反应模型和改进的高精度时空守恒方法 (CE/SE)对二维可燃气体DDT过程和爆轰波在楔面上的马赫反射进行了数值模拟 ,计算和实验结果的比较令人满意。     

环戊二烯基有机金属化合物的摩擦化学特性

本文首先阐述了一些过渡金属配合物的摩擦学特性。根据配位化学的概念和有关配合物与金属表面间发生摩擦化学反应的假说,将所测试的有机金属配合物分成了3类。从摩擦学的要求来看,一些铌的硫代共价配合物显示了良好的摩擦学特性,可以与二硫化钼及石墨之类的固体润滑剂相比。然后,利用红外吸收光谱和核磁共振波谱分别直接地和间接地分析了这些铌的硫代化合物的摩擦化学反应。 红外光谱提供了所谓第三体(即润滑剂降解残留物)和转移膜分子结构的数据,核磁共振波谱给出了摩擦前原始分子的电离特性。转移膜的非腐蚀接枝与双核表面配合物的形成有关。依照Lewis酸碱规则,润滑剂的碱度是一个决定性的因素。     

化学反应体系中的孤波

本文研究了化学反应扩散方程的动态行为,对于双分子过程得到了近似的孤波;对三分子过程,求得了扭结状的浓度孤波。 1.化学反应扩散方程可以用来描述许多生物化学过程。文献[1]曾详细讨论了单分     

轴线交叉的两圆柱体的接触

在古典接触问题的赫兹解的基础上，通过引入条件载荷和假想接触面积概念，求解了轴线交叉的两圆柱体的接触问题．     

力矩分配法在对称结构中的应用

以力矩分配法为基础，探索了对称结构的简化计算方法．为了克服对称结构计算时通常方法所产生的不便，提出了新的力矩分配概念，找出了新的分配系数和传递系数．应用改进的力矩分配法，对对称结构进行了计算，算例表明该方法简化了计算，加快了收敛速度．     

平衡态稠密流体的相关函数理论

用物理力学方法处理不同聚集态系集的关键是建立恰当的统计模型.这就要针对所研究的对象,抓住其主要特征,作出能反映其物理本质的基本简化.例如,在处理稀薄气体时,就是抓住了分子间相互作用的势能远小于分子运动的动能这个特点,把分子间相互作用理解为只是瞬间的碰撞.但在处理固体系集时,则又抓住分子间势能的影响要比分子振动和扩散的动能大得多,分 ...     

具有回流和径向压力梯度的火焰结构的计算

引言过去Jensen和Wilson讨论过高湍流度,有化学反应,轴对称,低空火箭排气火焰结构的计算方法。但其中作了两个关键性的简化假定:①流场没有径向压力梯度;②轴向输运特性由对流项而非由扩散项支配。本文介绍一种取消了这些假定的新计算方法,能够计算流场中激波的结构,同时还可计算火焰稳定及导弹飞行中靠近尾部所形成的回流区(当导弹底部直径大于喷管出口直径时)的其他特性。激波结构和回流区两者都强烈影响整个火焰特      

球形容器内甲烷-空气爆炸特性分析与理论计算

为研究甲烷-空气混合物在密闭球形容器内的爆炸特性,首先利用化学平衡计算软件确定合适的燃烧产物与化学平衡温度,估算甲烷-空气混合物的最大爆炸压力。然后基于火焰增长模型,用MATLAB编辑循环语句程序,计算了甲烷-空气混合气体爆炸的压力时程曲线,通过与实验数据对比,验证了化学平衡软件计算方法与火焰增长模型的可行性,并分析了误差的产生原因。进而利用火焰增长模型推出的经验公式计算爆燃指数,发现在当量比附近与实验结果拟合程度较好。     

惰性颗粒抑爆过程的数值模拟

对高温火球诱导的爆炸及惰性颗粒的抑爆过程进行了数值研究。由于扰动特征时间 ,两相弛豫特征时间和化学平衡特征时间的差异 ,这种带激波的两相化学反应流守恒方程具有刚性。利用处理包括组元守恒方程的全耦合TVD格式和可处理方程源项的Lax Wendroff Rubin格式分别求解气相和颗粒相 ,并根据各特征时间的比值用分步法处理方程的刚性。计算结果反映了均温燃烧火球在可燃环境中形成加速火焰和激波 ,进而成长为爆轰波的过程 ,以及惰性颗粒对爆轰波的抑制过程 ,反映了激波、化学反应和惰性颗粒之间的相互作用和耦合。计算结果表明 ,仅当颗粒浓度大于某值时才能有效抑制爆轰 ,否则无论多大的颗粒散布区域 ,皆不能使爆轰波完全抑制 ,爆轰波或是在其中发展为两相爆轰波 ,或是穿越该区域后重新成长为气相爆轰。     

杆件修改与去除及内力变更时杆系结构分析的矩阵力法

采用矩阵力法，引入假想初位移的概念，用原始结构在外荷载与某一组假想初位移联合作用下的效应，来替代部分杆件被修改、去除及内力变更的新结构胡该外荷载作用下的效应。这种方法的计算可以仅涉及被修改、去除及内力变更的那部分杆件，并且利用原始结构的计算成果来分析新结构，无须按常规方法从头开始再计算一篇。在许多情况下，这种做法的工作量有可能成倍地甚至几十倍地大幅度减少。文中附有算例，计算结果表明本文提出的简捷计算方法是正确的、可靠的和有效的。