高速运动裂纹扩展和分叉现象的近场动力学数值模拟

首先介绍了近场动力学的基本理论,然后以两个实例分析了高速运动裂纹的扩展及分叉现象.分析了近场动力学参数(邻域半径、相邻节点距)及外部参数(材料的弹性模量、密度、温度改变量)等对裂纹分叉的速度和角度的影响并进行了对比分析,数值结果表明:随着邻域半径的增大,裂纹传播速度逐渐减少而裂纹分叉角度逐渐增加;随着相邻节点间距的增加,裂纹的传播速度逐渐减少而裂纹分叉角度也逐渐减少;裂纹分叉长度偏向于弹性模量小和密度大的材料;裂纹传播速度随着弹性模量差值的增大而增大,随着密度差值的减小而增大,同时随着外界温度改变量的增大而减少.近场动力学能自发地模拟裂纹扩展和分叉,不需要借助任何外部准则,不需要预先设置裂纹扩展路径,因此它具有天然的优势.     

基于N-S方程的裂缝酸刻蚀数值模拟

酸化压裂是碳酸盐岩储层增产改造的主要措施.通过酸压数值模拟预测碳酸盐岩裂缝的刻蚀形态对酸化压裂施工有指导意义.酸压数值模拟多以立方定律为基础,然而随着油气勘探技术进步,油气开采难度增加,酸压数值模拟需要更清晰的流场分布和更高的精度.针对此问题,以N-S方程为基础,推导裂缝酸刻蚀数学模型,随后采用有限差分求解速度场,迎风...     

圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的数值模拟

在本文中通过由计算机产生随机扰动并在物理模型中考虑随机扰动影响的做法,我们从非定常的NS方程出发,采用作者所发展的部分解析解格式以及一种保证壁面无滑移条件严格满足的新的确定壁面涡量边界条件的精确方法,仔细地计算了圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的Karman涡街、数值结果与实验观察相符合。在计算中,我们还考虑了圆柱的起动过程。     

悬浮流中柱状粒子取向分布函数的数值模拟

推导并数值模拟了悬浮流中柱状粒子取向的分布函数,并将其用于楔形流场计算,得到了取向分布函数与粒子方向角的关系。说明与短时间内形成的最可几角分布相比,稳定状态的分布变化幅度不大,主要变化在于右上区域的逆时针转动,速度梯度值大的地方,转动角度也越大;粒子最可几方向接近于流线方向:在流线方向上,随着极径减小,最可几角增大,同时它与流线夹角减小。     

风对建筑绕流数值模拟的一种扩展κ—ε紊流模型

本假设对于近似均匀的高雷诺数流动风，雷诺应力仅与平均速度梯度及两个独立的紊流尺度参量κ、ε有关，运用量纲分析和张量的Ｃａｙｌｅｙ－Ｈａｍｉｌｔｏｎ定理，发展了一种新的紊流封闭模型；扩展κ－ε模型。利用充风洞试验数据确定了该模型的系数，并在组成以及对雷诺正应力的预测上与标准κ－ε模型作了比较。采用该新的模型对一正方形截面高层建筑周围的流动风进行了数值模拟，结果表明扩展κ－ε模型改善了对建筑物的周围     

Taylor-Couette流稳定性的谱方法研究

该文根据ｓｔｏｋｅｓ算子特征函数,利用谱方法研究了由轴对称Ｔａｙｌｏｒ Ｃｏｕｅｔｔｅ流导出的多模态方程．给出了三模态方程平衡点存在的条件,证明了它的吸引子的存在性,并给出其Ｈａｕｓ ｄｏｒｆｆ维数的上界的估计．     

三维超音进气道内外流场的数值模拟

用区域分裂有限体积法求解了三维Ｅｕｌｅｒ方程和Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程。空间方向采用Ｒｏｅ平均算法，时间方向采用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法。对某飞航导弹的全弹身－进气道流场和某型号战斗机进气道内外流场进行了计算，得出了满意的结果。     

时滞均值回复θ过程及其数值解的收敛性

时滞均值回复θ过程用于描述受时间延迟影响的利率、波动率等金融特征,本文利用随机时滞微分方程理论证明了过程在1/2≤θ<1情况时解的存在唯一性和非负性.由于表示该过程的随机时滞微分方程没有显示解,所以数值近似解是研究过程的重要的方法,本文证明了时滞均值回复θ过程Euler-Maruyama数值解的p(p≥2)阶矩意义上的...     

高弹粘流在三维变厚度狭缝流道中流动的数值模拟

用有限块法对高弹粘流在三维变厚度狭缝流道中的流动进行数值模拟.求出流体流量在流道中的分布规律;通过对实际板材挤出模鱼尾型流道中设置阻流块对流动影响的计算,证实有限块法是简易可行的,从而为挤出模的计算机辅助设计提供了一个重要手段.     

CVD全离散化的混合有限元解的数值模拟

在已有的对CVD化学方程半离散化和全离散化混合有限元解的存在性及其误差分析的基础上,对其全离散化混合有限元解进行了数值模拟,结果进一步表明了混合有限元解的高精度、易于计算的良好性质.     

压力脉冲解堵振荡场数值模拟

在油田开发过程中油水井地层堵塞一直严重影响油水井产能,在诸多解堵方法中,压力脉冲解堵技术由于施工方便、操作简单,有很好的应用前景.目前解堵机理方面还有待进一步研究,所以对压力脉冲解堵工艺进行数值模拟计算.以压力解堵脉冲管为研究对象,建立其三维结构模型,研究其腔室内部结构,分析其结构尺寸对流场的影响规律.建立其内部流场二维简化模型,编译装置内橡胶球体运动状态的UDF程序,应用动网格技术通过Fluent对脉冲管内非定常流动进行数值模拟计算.通过对流场压力、速度及进口截面物理量的监测,研究分析仪器安装深度、工作流量、装置结构及地层泄压过程对压力震荡场的影响规律.揭示脉冲管工作机理,推动认识压力脉冲解堵工艺的本质,为脉冲管的结构优化设计提供依据和方向,为压力脉冲解堵技术的应用及其动力学模拟奠定理论基础.     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

周期摄动守恒系统的数值解

讨论了周期摄动非线性守恒系统。利用Hadamard定理证明了在适当的条件下连续问题解的存在唯一性。并在均匀网格上对方程作了离散化,给出了相应的离散问题具有唯一解的结果。最后讨论了数值解的精度及有关算法。     

管输条件下球形胶凝原油颗粒融化特性研究

研究管输条件下胶凝原油颗粒的融化特性对原油集输及停输再启动等具有重要的意义,基于宽相变区,采用数值分析方法研究了球形胶凝原油颗粒在管道中的融化特性.利用Fluent软件,模拟分析了油水温差为40、50、60°、水流速度为0.1、0.2、0.3m/s、半径为5、10、15mm胶凝原油的温度场及液相云图,得到不同初始条件下球形胶凝原油的总融化时间及温度变化曲线.结果表明:受导热机制作用,原油为同心融化;原油中心附近三个监测点的融化过程分为五个阶段,且相变前后换热速率发生显著变化;颗粒半径每增加5mm原油融化时间增加的幅度升高、油水温差每增加10°原油融化时间减少的幅度降低、水流速度每增加0.1m/s原油融化时间减少的幅度升高.     

球Couette流的数值模拟

该文利用谱方法对同心旋转球间轴对称Couette流进行数值模拟.给出Navier Stokes方程的流函数涡度形式,利用Stokes流把边界条件齐次化, 选取Stokes算子的特征函数做为逼近子空间的基函数,对同心旋转球间轴对称Couette流进行谱逼近     

直管束流固耦合振动的数值模拟

为了研究反应堆结构中的诸如燃料棒、蒸汽发生器和其它换热器传热管束等的流体-结构交互作用问题,利用有限体积法离散大涡模拟(large eddy simulation, LES)的流体控制方程,用有限元方法求解结构动力学方程,并结合动网格技术,建立三维流体诱发振动的数值模型,模拟直管束中流体的流动及结构振动,实现计算结构动力学(computational structure dynamics, CSD)与计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)之间的联合仿真．首先,基于流固耦合方法对单管的流致振动特性进行了详细分析,得到了其动力学响应与流场特性;其次基于建立的传热管束流致振动计算模型,研究了两并列管、两串列管以及3×3正方形排列管束的流致振动行为．     

三维非定常/定常不可压缩流动N-S方程基于人工压缩性方法的数值模拟

基于人工压缩性方法提出—中心与迎风混合的算法,以数值模拟N-S方程的定常/非定常解．对半离散方程的左端采用中心差分, 方程右端数值流量采用迎风Roe近似算法,其精度可达三阶．湍流模式利用Baldwin-Lomax代数模式．计算例子包括二维平板、机翼剖面、扁椭球、颅动脉瘤等．计算结果表明,压力和摩擦系数与实验符合,在分离涡旋区计算值与实验有差别,这或许是由于湍流模式不够精确的缘故．     

低Mach数翼型绕流数值模拟的低耗散预处理格式

低Mach数流动中,基于可压缩流动的数值模拟算法存在严重的刚性问题,预处理方法可以有效地解决这一问题,但其计算结果不稳定．基于原有的预处理Roe格式,引入可调节参数,得到一种新的低耗散格式．该格式可以减弱边界层以及极低速区域的过度耗散,使得整个流场计算稳定．低Mach数、低Reynolds数定常圆柱绕流和低Mach数、高Reynolds数翼型(NACA0012和S809)绕流3个验证算例表明,带可调节参数的低耗散预处理方法正确可靠,是低速流动数值模拟的有效方法．     

二重高阶对称破缺分歧点和它们的数值确定

本文考虑带Z_××Z₂对称性的两参数非线性的二重高阶对称破缺分歧点。利用对称性,我们提出了相应的正则扩张系统来确定这类分歧点。同时指出存在两条平方音叉式分歧点的道路通过该点。     

成形过程数值模拟的非增量时—空算法

本文针对计及几何，材料，接触摩擦等耦合作用的高度非线性的加工成形过程数值模拟和计算分析工作，建议了非增量时－空求解算法。