轴流式压气机级的特性计算

根据简化的二维流动方程,编写了正问题的计算机程序.对亚声速轴流式压气机级进行了计算,把计算结果与试验结果进行了比较.对这种计算方法作了评价并提出了特性计算中需要解决的问题。     

生物组织光传输的系统模型及应用

以辐射传输方程为基础,讨论了生物组织光传输问题的线性空间平移不变性,同时建立了层状生物组织光传输问题的系统理论及相应的计算模型.与Monte Carlo方法的对比计算表明：该模型在保证结果准确性的前提下,可极大地提高生物组织光传输问题的计算效率.在此基础上,将该模型应用于层状生物组织内会聚光传输问题的理论计算,讨论了光源会聚角对生物组织内光场分布的影响.     

有限时间Lyapunov指数的高精度计算新方法

针对目前有限时间Lyapunov指数(FTLE)计算方法准确度不高和无法获得边界值的问题,基于对偶数理论提出了一种新的高精度计算方法.首先描述了基于有限空间差分方法计算FTLE的缺点和问题:其次介绍了基于对偶数理论的高精度导数计算方法及其显著优点,并将动力系统的柯西一格林形变张量计算问题转化为对偶数空间中非线性微分方程数值求解问题;最后对单摆和非线性Duffing振子两个典型物理动力系统进行了数值实验.结果表明:基于对偶数理论的新方法能有效、方便和高精度地计算出有限时间Lyapunov指数场,并成功识别出所包含的拉格朗日相关结构.     

流动和传热问题的分区并行计算

针对交错网格下的SIMPLE数值算法实施了分区并行计算方法,在小型局域网下实现了流动和传热问题的并行数值计算.对两个经典的流动和传热问题的数值模拟实验表明,所建立的并行计算环境和分区并行算法能够得到正确的和收敛的数值结果.但与串行计算结果相比,并行计算误差明显大于串行计算误差.对并行算法做出的性能分析表明,所给出的并行算法得到了明显的加速效率.随着计算规模的增大,加速比和并行效率提高更显著.     

辐射扩散计算方法若干研究进展

辐射流体力学研究辐射的传输对流体运动的影响,并在此条件下研究流体的运动规律.实际应用问题中辐射流体力学所描述的是非常复杂的物理过程,数值模拟是主要的研究手段之一.模拟通常采用流体计算和辐射计算分裂求解的方法.讨论求解辐射扩散方程时迫切需要解决的一些计算方法问题,包括大变形网格上扩散计算格式与非线性迭代方法,并简要介绍部分研究进展.     

计算动态系统网格通量场的驿站重要抽样方法

对与时间有关输运问题计算条件下,全系统不同网格体通量计算统计涨落较大,甚至个别网格很难得到计数的现象,提出驿站重要抽样方法.研究可以选择的重要性函数,给出抽样方法,推导重要性偏倚抽样的源粒子纠偏权重公式.经过推导证明连续多时间步抽样计算不存在粒子纠偏权发散问题.数值模拟结果表明,采用驿站重要抽样方法,全系统精细网格通量场计算精度基本一致,整体计算结果得到明显改善.     

多孔介质两相流的局部守恒有限元分析

用局部守恒有限元法研究多孔介质两相渗流问题.详细阐述局部守恒有限元法的基本原理,推导两相渗流问题的局部守恒有限元计算格式并编制相应的计算程序.通过一维Buckley-Leverett两相渗流算例验证该方法的正确性.应用局部守恒有限元法和混合有限元法分别对2个模型进行分析对比.计算结果表明局部守恒有限元法具有良好的鲁棒性及适用性,相较于混合有限元法,处理过程简单,计算时间缩短,为标准有限元法应用于复杂渗流问题提供了一种途径.     

高速碰撞数值计算中的SPH分区算法

针对高速碰撞问题大变形局部化的特点,提出一种分区计算的光滑粒子法.将整个计算域划分为若干子域,在可能发生大变形的子域布置较多的粒子,其它子域布置较少的粒子.分析子域交界面上产生计算不稳定的原因并提出解决方案.采用该方法对长杆弹侵彻厚靶板问题进行数值模拟,并与传统方法进行对比.结果表明,分区算法在保证计算精度的前提下,能显著提高光滑粒子法的计算效率.     

JFNK方法在S N输运计算中的应用

JFNK(Jacobian-free Newton-Krylov)方法是一种求解非线性方程的高效迭代算法.传统输运计算中的负通量修正与k-特征值迭代使得原本线性的输运计算转变为非线性问题数值求解.为提高非线性输运问题的计算效率,将这两类非线性问题离散成残差形式的非线性方程组,并采用JFNK方法对其进行迭代求解.分析不同...     

有限深水域中三维频域自由面格林函数及其导数的计算方法

三维频域自由面格林函数及其偏导数的数值计算是海洋结构物水动力分析的难点.本文对有限水深格林函数及其偏导数的数值算法作出两点改进:①对原函数的级数表达式进行变形,提出适用于数值计算的形式,解决高频率情况下级数解的计算失真问题;②对Gauss-Laguerre积分法作出改进,解决高频率大水深情况下积分解的数值溢出问题.计算...     

一种基于MOF界面重构的二维中心型MMALE方法

发展了一种基于MOF（Moment of Fluid）界面重构的二维中心型MMALE（Multi-Material Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法.其中,流体力学方程组采用中心型拉氏方法进行离散求解.混合网格的热力学封闭采用Tipton压力松弛模型.混合网格内的界面重构采用MOF方法,并对MOF方法作了简化和改进.重映步采用一种基于多边形剪裁算法的精确积分守恒重映方法.计算了若干数值例子,包括二维漩涡发展问题、Sedov问题、激波与氦气泡相互作用问题、水中强激波与空气泡相互作用问题、二维RT不稳定性问题等.数值算例表明,该方法具有二阶精度,能够计算界面两侧密度比和压力比很大的问题,并且其健壮性优于交错型MMALE方法,适合计算多介质复杂流体动力学问题.     

基于任意拉格朗日—欧拉型移动网格的反应流广义黎曼问题方法

提出一种在自由重映移动网格下的广义黎曼问题方法模拟反应流.该方法基于显式的自由重映移动网格广义黎曼问题的解.为保证在时间和空间上的高精度，应用广义黎曼问题方法构造数值通量.为保证反应区的高分辨率，采用变分法生成自适应移动网格.该方法不仅能够保证网格质量，而且能有效地避免任意拉格朗日—欧拉方法中由于显式重映过程而带来的数值误差.包括CJ爆轰及不稳定爆轰的数值实验说明该格式的精确性和鲁棒性，证明这种移动网格下的二阶广义黎曼问题方法可以较好地捕捉反应流的间断与光滑结构.     

Multi-dimensional conservative semi-Lagrangian method of characteristics CIP for the shallow water equations

A new characteristic approach that guarantees conservative property is proposed and is applied to the shallow water equations. CIP–CSL (Constrained Interpolation Profile/Conservative Semi-Lagrangian) interpolation is applied to the CIP method of characteristics in order to enhance the mass conservation of the numerical result. Although the characteristic formulation is originally derived from non-conservative form, present scheme achieves complete mass conservation by solving mass conservation simultaneously and reflecting conserving mass in interpolation profile. Present method has less height error compared to the CIP method of characteristics by several orders of magnitude. By the enhanced conservation property, present scheme is applicable to nonlinear problem such as shock. Furthermore, application to two dimensions including the Coriolis term is straightforward with directional splitting technique.     

Binary Level Set Methods for Dynamic Reservoir Characterization by Operator Splitting Scheme

In this paper, operator splitting scheme for dynamic reservoir characterization by binary level set method is employed. For this problem, the absolute permeability of the two-phase porous medium flow can be simulated by the constrained augmented Lagrangian optimization method with well data and seismic time-lapse data. By transforming the constrained optimization problem in an unconstrained one, the saddle point problem can be solved by Uzawas algorithms with operator splitting scheme, which is based on the essence of binary level set method. Both the simple and complicated numerical examples demonstrate that the given algorithms are stable and efficient and the absolute permeability can be satisfactorily recovered.     

Identification of Elastic Orthotropic Material Parameters by the Singular Boundary Method

This article addresses the resolution of the inverse problem for the parameter identification in orthotropic materials with a number of measurements merely on the boundaries. The inverse problem is formulated as an optimization problem of a residual functional which evaluates the differences between the experimental and predicted displacements. The singular boundary method, an integration-free, mathematically simple and boundary-only meshless method, is employed to numerically determine the predicted displacements. The residual functional is minimized by the Levenberg-Marquardt method. Three numerical examples are carried out to illustrate the robustness, efficiency, and accuracy of the proposed scheme. In addition, different levels of noise are added into the boundary conditions to verify the stability of the present methodology.     

Euler方程的双分布函数格子Boltzmann Godunov方法

应用双分布函数系统,通过Godunov分解,构造了一维Euler方程的格子Boltzmann算法。解决了传统格子气固有的GC问题与能量方程之间的矛盾,实现了分布函数与宏观物理量之间的一一对应。     

An Exner-based coupled model for two-dimensional transient flow over erodible bed

Transient flow over erodible bed is solved in this work assuming that the dynamics of the bed load problem is described by two mathematical models: the hydrodynamic model, assumed to be well formulated by means of the depth averaged shallow water equations, and the Exner equation. The Exner equation is written assuming that bed load transport is governed by a power law of the flow velocity and by a flow/sediment interaction parameter variable in time and space. The complete system is formed by four coupled partial differential equations and a genuinely Roe-type first order scheme has been used to solve it on triangular unstructured meshes. Exact solutions have been derived for the particular case of initial value Riemann problems with variable bed level and depending on particular forms of the solid discharge formula. The model, supplied with the corresponding solid transport formulae, is tested by comparing with the exact solutions. The model is validated against laboratory experimental data of different unsteady problems over erodible bed.     

积分梯度法的两种格式

在二维柱坐标系下Lagrange流体力学的计算中,积分梯度法是动量方程的一种有效离散方法.积分梯度法中,IGT(Integral Gradient Total)格式不能保持柱几何下一维球对称性;IGA(Integral Gradient Average)格式可以保持一维球对称性,但当相邻网格质量相差比较大时,会得到远远脱离真实物理现象的加速度.深入研究IGA和IGT格式发现,当相邻网格边界压力取为质量加权时,即使相邻网格质量相差较大,对于一维平面和一维柱问题,IGT与IGA等价;在二维情形下,可以缩小IGT和IGA之间的差异.理论证明,IGA格式不能保持系统的动量守恒,IGT格式能保持系统的动量守恒性.数值模拟结果进一步显示了这两个格式的优缺点.     

非定常Navier-Stokes方程基于两重网格离散的有限元并行算法

基于两重网格离散和区域分解技巧,提出三种求解非定常Navier-Stokes方程的有限元并行算法.算法的基本思想是在每一时间迭代步,在粗网格上采用Oseen迭代法求解非线性问题,在细网格上分别并行求解Oseen、Newton、Stokes线性问题以校正粗网格解.对于空间变量采用有限元离散,时间变量采用向后Euler格式离散.数值实验验证了算法的有效性.     

关联对的结构

利用了类似于H–F的方法来自洽地确定S对(和D对)的结构,此外,为了避免因辛弱数混合而产生的伪态困难,改进了S对的定义并用不成对粒子算符来构造D对,以使它们相互独立.