Hartmann共振管及超音速雾化喷嘴流场的数值模拟

采用基于Roe解法的有限体积法,对Hartmann共振管中的气体流场进行了数值模拟,研究了当喷嘴轴线处存在针型激励器的情况下流场的振动情况,数值计算的结果与理论和相关的实验结果符合得较好．计算结果表明移除或引入激励器,将会使Hartmann共振管的共振模式发生转换．通过对超音速雾化喷嘴流场的数值模拟,研究了其中Hartmann共振腔和二级共振腔共同作用下的振动现象以及各物理参数对振动的影响,并对喷嘴中气流从亚音速向超音速的转变机理进行了研究．     

基于Schwarz-Christoffel变换的非圆截面血管流场分布研究

应用Schwarz-Christoffel(S-C)变换方法,实现从复平面单位圆到多边形区域的共形映射,结合圆形管道下完全发展脉动流的Womersley算法理论,建立了基于S-C映射的非圆入口截面下的Womersley速度边界模型.在边界模型建立的基础上,应用计算流体力学方法,对基于生理真实的人体肺动脉二级分支血管在一个心动周期内的血流流动情况进行了数值模拟,并与通过外接圆管法设定入口速度边界条件得到的流场模拟结果进行了对比分析.分析结果表明,两者的模拟结果高度一致,但考虑到模拟效率和数值模拟结果的确定性,基于S-C映射的Womersley速度边界模型优于外接圆管方法,对于血管血流动力学的模拟研究更具有现实意义.     

Hartmann共振管及超音速雾化喷嘴

采用基于Roe解法的有限体积法，对Hartmann共振管中的气体流场进行了数值模拟，研究了当喷嘴轴线处存在针型激励器的情况下流场的振动情况，数值计算的结果与理论和相关的实验结果符合得较好．计算结果表明移除或引入激励器，将会使Hartmann共振管的共振模式发生转换．通过对超音速雾化喷嘴流场的数值模拟，研究了其中Hartmann共振腔和二级共振腔共同作用下的振动现象以及各物理参数对振动的影响，并对喷嘴中气流从亚音速向超音速的转变机理进行了研究．     

浅孔爆破在沿空留巷切顶卸压中的应用研究

分析了浅孔爆破岩体裂隙分布和厚层坚硬顶板破断规律,提出采用浅孔爆破切顶卸压技术与充填体相结合的留巷方式,建立充填体切顶卸压力学模型,研究表明:相邻炮孔爆炸时,裂隙区相互贯通,留巷顶板强度降低,改善了沿空留巷顶板结构和应力环境,降低了充填体切顶阻力和宽度.以某煤矿11304工作面厚坚硬顶板沿空留巷试验工程为背景,利用LS-DYNA数值模拟,最终确定炮孔孔深3200mm、孔径42 mm、间距850 mm,充填体强度为6.5 MPa,留巷巷内顶板保持完整,巷旁充填体维护效果良好.     

非常规井数值模拟技术研究进展与发展趋势

与常规井数值模拟相比,非常规井数值模拟侧重于刻画垂直、水平井筒内的多相流动,解释由于摩擦、静水力、加速度以及滑移造成的各相之间的速度差及压力损失,模拟井下流量控制设备及复杂现象.从复杂结构井的流量方程、多相井筒管流与油藏渗流耦合模拟、多段井模型、井下流量控制设备模拟、近井区域粗化、井下复杂现象模拟和嵌入式裂缝模型7个方面出发总结了非常规井数值模拟技术研究进展和主要缺陷.基于多段井模型的井筒 油藏耦合数值模拟、扩展井模型与油藏模型耦合模拟、流固耦合数值模拟、对井下监测调控设备的数值模拟以及多段压裂复杂结构井的数值模拟是未来的发展趋势.     

薛定谔方程在非一致网格下数值模拟的界面条件

本文研究了一维线性薛定谔方程在非一致网格下数值模拟的问题.在数值模拟中,非一致网格在界面处会产生虚假反射,利用局部时间步长和界面条件的方法,成功的减小了虚假反射.改进和提高了薛定谔方程数值模拟的效率和精度.     

薛定谔方程在非一致网格下数值模拟的界面条件（英文）

本文研究了一维线性薛定谔方程在非一致网格下数值模拟的问题.在数值模拟中,非一致网格在界面处会产生虚假反射,利用局部时间步长和界面条件的方法,成功的减小了虚假反射.改进和提高了薛定谔方程数值模拟的效率和精度.     

基于GMRES(m)法的双连通区域数值保角变换的计算法

本文研究了基于模拟电荷法的双连通区域的数值保角变换问题.利用限制Krylov子空间最大维数的算法–GMRES(m)算法,求解基于模拟电荷法的双连通区域数值保角变换中的约束方程,获得了模拟电荷和变换半径,构造了近似保角变换函数.数值实验表明了本文算法的有效性.     

非对称线性互补问题的并行二级多分裂迭代法

提出了求解非对称线性互补问题的并行二级多分裂迭代算法,并证明了该算法的收敛性,最后通过数值实验验证了算法的有效性和可行性.     

流体饱和多孔隙介质波动方程小波有限差分法

研究流体饱和多孔隙介质中波动方程的数值模拟．针对求解二维弹性波方程问题,提出小波有限差分法．该方法综合了小波多分辨分析计算灵活、计算效率高特性和有限差分易于实现的优点．数值模拟的结果显示,此方法对于求解流体饱和多孔隙介质方程的数值模拟是有效稳定的．     

激光熔凝加工中瞬时温度场数值模拟

以激光熔凝表面强韧化处理为背景,应用空间弹塑性有限单元和高精度数值算法同时考虑材料组织性能的变化模拟工件的温度场,主要研究激光熔凝加工中瞬时温度场数值模拟,同时考虑相变潜热的影响,为第二步热应力场及残余应力的数值模拟做准备．用算例验证了模型的正确性,最后给出了激光熔凝加工不同时刻温度场分布．     

同心球间流动三模类Lorenz系统的动力学行为及数值仿真

讨论了同心球间旋转流动的类Lorenz型方程组的动力学行为及其数值模拟问题,求出了该方程组平衡点,并对其稳定性进行了分析,证明了该方程组吸引子的存在性,对类Lorenz方程组的动力学行为进行了数值模拟,数值试验表明此类Lorenz型方程组存在极限环和奇怪吸引子.     

大涡模拟的代数模型及其应用

大涡模拟是近十多年来发展起来的湍流研究的重要手段。本文介绍了大涡模拟的基本思想,提出了大涡模拟的代数模型,并详细地讨论了模型的建立。并将它应用于平直槽道和弯曲槽道中湍流的数值模拟,计算的初步结果表明本模型是可行的,并有望在进一步改善后可用于较复杂湍流的数值模拟。     

一种显式子步应力点积分算法及其在SMA数值模拟中的应用

形状记忆合金（shape memory alloys,简称SMA）具有复杂的热力本构关系,为了模拟SMA及其组合结构复杂的受力和变形行为,在数值模拟中需要采用可靠且高效的应力点积分算法．隐式应力点回映算法已经成功应用于形状记忆合金的数值模拟,但在复杂加载条件下,荷载增量较大时有可能导致整体非线性迭代求解不收敛．推广了局部误差控制的显式子步积分算法,首次将其应用于形状记忆合金及其组合结构这类热力相变问题的应力点积分,并通过数值算例对所提算法和隐式应力点回映算法进行了比较．数值结果表明:对于大规模数值模拟和计算,整体子步步数决定着总体计算时间;所提出的修正Euler自动子步方案可以有效减少整体子步步数,在保证相同计算精度的前提下能够大幅提高有限元计算效率,因而更适合大规模形状记忆合金智能结构的数值模拟.     

用于应变局部化行为分析的弹塑性损伤耦合本构研究

在已有的损伤塑性耦合本构模型基础上,进行了本构意义上的参数辨识,对不同参数取值时的材料行为进行了数值模拟,并对损伤演化律提出了改进措施．应用改进了的模型,在结构意义上进行了数值检验,模拟了简单试件拉伸时的变形局部化．数值结果表明这一理论模型有更好的数值稳定性,能较为准确地模拟金属韧性断裂的变形局部化现象．     

直接数值模拟／大涡模拟中数值误差影响的研究

通过比较湍流的能谱和总动能,对数值误差(包括混淆误差、离散截断误差)、亚格子模型以及它们之间相互作用对直接数值模拟和大涡模拟的影响进行了系统研究.算例采用了三维各向均匀同性湍流.为了研究复杂几何形状,数值格式采用了谱方法和Pade紧致格式.大涡模型采用了truncated Navior-Stokes(TNS)模型结合Pade离散滤波器.结果表明直接数值模拟中离散误差对结果有很大影响,低阶格式会导致计算发散.而大涡模拟中亚格子模型不仅能表征小尺度对大尺度的影响,而且还缓解了数值误差对计算结果的影响.因而低精度格式也可取得不错的结果.     

三阶Airy方程满足两个守恒律的非线性差分格式

近年来,学者们对发展型偏微分方程设计了一种能保持多个守恒律的数值方法,这类方法无论在解的精度还是长时间的数值模拟方面都表现出非常好的性质.将这类思想应用到三阶Airy方程,即三阶散射方程,对其设计了满足两个守恒律的非线性差分格式.该格式不仅计算数值解,同时计算数值能量,并且保证数值解和数值能量同时守恒.从数值结果可以看出,该格式在长时间的数值模拟中具有更好的保结构性质.     

CH-γ方程的两类新有界波

用动力系统分支方法和微分方程数值方法研究CH-γ方程.发现了两类新的有界波, 一类称为紧孤立子, 另一类称为广义扭波.文中模拟了它们的平面图形, 并给出了其隐函数表达式, 最后展示了理论推导和数值模拟的一致性.     

基于浸入边界-有限元法的流固耦合碰撞数值模拟方法

针对流固耦合碰撞问题,建立了流体中固体与固体碰撞界面解析直接模拟方法,采用清晰界面浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方法在求解流体中存在固体间碰撞问题时网格出现负体积的问题,采用基于罚函数的有限元方法对固体的运动和碰撞进行求解,以分域耦合方式实现流体域和固体域的耦合求解.通过与静止流体中球形颗粒与壁面正碰撞和斜碰撞的实验数据对比,验证了建立的数值模拟方法对流体中固体与固体碰撞数值模拟的正确性,获得了流体域流场在碰撞前后随时间的变化,同时通过该文建立的数值模拟方法也获得了固体域中固体的碰撞力和应力.未来,将把该数值模拟方法应用到流体流动环境中,如固体颗粒对管道的冲蚀、流体诱导海洋立管之间的碰撞、坠物对海底管道的撞击等.     

关于Katz指标的二级分裂迭代方法

本文研究复杂网络中计算Katz指标的迭代法,基于网络拓扑结构,在快速Katz指标算法的基础上,运用二级分裂迭代思想,提出了具有两个参数的二级分裂迭代法,并研究了该方法的收敛性.基于该方法的收缩因子的计算公式,讨论了迭代参数可能的选择,通过参数的选择能有效提高二级迭代法的收敛效率.最后通过数值实例验证了此方法的有效性.