FV/MC混合算法求解轴对称钝体后湍流流场

介绍一种有限容积／Monte Carlo结合求解湍流流场的相容的混合算法．有限容积法求解Reynolds平均的动量方程和能量方程，Monte Carlo方法求解模化的脉动速度—频率—标量联合的PDF方程．将该算法发展到无结构网格，探讨了在无结构网格中实现两种方法的耦合，包括颗粒定位，颗粒场和平均场之间数据交换等问题．并以二维轴对称钝体后湍流流场作为算例，比较了计算结果与实验结果．     

气泡在液体中运动过程的数值模拟

本文用数值方法预测气泡在液体中的百定常运动。运用位标函数进行界面的隐含跟踪并且与有限体积法相结合构成一种可行的计算方法。本文方法允许在界面处存在很大的物性差，而且较容易将表面张力引入控制方程。我们对气液两相流中单个气泡的运动进行了计算，得到了与实验结果符合很好的数值结果。     

铁合金和青铜多孔材料屈服应力的实验研究

对铁合金和青铜多孔材料做静态实验和Taylor冲击实验,得到静态屈服应力和孔隙率以及动态屈服应力和应变率的变化规律,同时将静动态载荷作用下的多孔材料的本构方程与实验结果进行了对比,发现理论分析和实验研究有良好的一致性,表明本文采用的模型基本能满足实际工程应用。     

一种平板式磁流变体静态屈服应力测试方法

针对目前国内外磁流变体（MR流体）屈服应力测试设备较为缺乏这种状况,本文设计加工了一套平板式磁流变体静态屈服应力测试设备,并用该设备对本文实验制作的两种MR流体进行了屈服应力测试,同时探讨了磁感应强度、分散相体积浓度、分散相粒度对这两种MR流体静态屈服应力的影响。     

离散系统通用动力学方程求解算法的研究进展

离散系统中的颗粒物在凝并、破碎、冷凝/蒸发、成核、沉积等事件作用下颗粒尺度分布的时间演变由通用动力学方程所描述.该方程为一典型的部分积分微分方程,普通数值方法难以求解.本文详细介绍了求解通用动力学方程的矩方法、分区法、离散法、离散-分区法、MonteCarlo方法等几种算法的原理、优缺点和最新的研究进展,并着重介绍了MonteCarlo算法,包括基于时间驱动Monte Carlo方法、基于事件驱动MonteCarlo方法、常数目法、常体积法以及多重Monte Carlo算法.      

多晶金属屈服的增殖模型及实验现象分析

本文提出了多晶金属屈服的非线性不可逆增殖模型，导出屈服动力学方程及屈服应力表达式，对有关屈服现象和实验结果给出了较合理的解释。     

纳米压痕法测磁控溅射铝薄膜屈服应力

为了在考虑残余应力下测量出磁控溅射铝薄膜的屈服应力,提出了一种实验测量方法,通过曲率测试法和球形压头纳米压痕法测出磁控溅射铝薄膜的屈服应力．建立球形压痕力学模型,并用ANSYS对球形压痕进行力学有限元仿真,利用直流磁控溅射技术在硅基上淀积一层1 μm厚的铝薄膜,首先通过曲率测试法测量膜内等双轴残余应力,再利用最小二乘曲线拟合法从薄膜/基底系统的球形压头纳米压痕实验数据中提取出铝薄膜的屈服应力,测得磁控溅射铝薄膜的屈服应力为371 MPa．该方法也可以用来研究其他材料的薄膜和小体积材料的力学特性．     

基于球形颗粒几何排列的离散元试样高效生成方法

在球体离散元数值模拟中,颗粒的初始排列状态是影响计算效率和计算结果的重要环节。本文采用前进面几何构造算法,提出了一种基于网格搜索的球形颗粒随机排列高效算法。通过求解空间三边方程,满足了粒径设置的任意大小的颗粒依次置入前进面的外侧,并与构成前进面的三个颗粒相互接触。为获得高体积分数的颗粒簇,该算法允许颗粒改变其粒径大小。采用颗粒网格化方法可以简化前进面的搜索,并由此提高排列效率。通过计算平均配位数、体积分数和二阶结构张量的特征值,对不同粒径比下得到的立方体试样进行了分析,得到试样配位数及体积分数均随着粒径比的增大而增大,且得到的试样为各向同性。此外,空间网格的大小和初始颗粒的生成点对随机排列的效率均会产生显著的影响。最后,对非规则铁路道砟进行了精细构造及压碎模拟,发现DEM模拟得到的应力-应变曲线与试验结果基本吻合,验证了该算法得到的颗粒试样在模拟道砟裂纹起裂、扩展等过程的有效性。     

注塑流动与传热分析的四边形单元控制体积法

阐述了注塑分析的基于Hele-Shaw假设四边形单元控制体积法。由于四边形控制体积法会产生不对称矩阵的方程组,求解压力时把方程不对称的部分移到方程右边,这样方程转化为对称的线性方程组。在求解转化后的线性方程组时,只在压力求解区域改变时更新方程的右边。注塑分析的时间步长进行自动调整,并大致保证流动前锋在两个时间步内向前流动大略一单元层。与现有文献的计算结果比较表明四边形单元控制体积法可以有效地模拟中面模型的注射过程,该方法并可以与三角形单元混合使用,且可应用于基于表面的注塑分析方法。     

焦散线法求解裂纹应力强度因子的两种改进方法

为提高焦散线法求解应力强度因子的精度，提出了两种基于多点非线性最小二乘法的改进方法。文中推导了控制方程，编制了程序，阐述了实验技术。作为应用实例，对三种典型裂纹试件作了测试与处理。结果表明，用本文方法处理的结果比文［１］经典法的结果有很大改进。作者还对图像处理用于焦散线法应力强度因子的提取作了初步探讨［５     

求解对流扩散方程的一种高效的有限体积法

考虑无结构三角网格上求解对流扩散方程的有限体积法.引入一种梯度函数的计算方法,将现有方法中计算解变量在网格单元中心和网格单元边界的梯度的两个独立过程改造成一个过程来完成,发展了一种求解对流扩散方程的高效的有限体积法.数值实验结果表明,该方法完全达到了已有方法同样的精度,而在计算速度上有明显的提高.     

填隙二阶流体下圆球平行于壁平移的粘性阻力

离散元法是分析散体力学行为的数值方法。存在填隙流体时，颗粒之间或颗粒与壁之间产生的法向挤压力和切向阻力、阻力矩，是湿颗粒离散元法的理论基础。二阶流体是以微小偏离牛顿流体本构而考虑时间影响的一种流体。它具有常粘度，并且第一和第二法向应力差正比于剪切率的平方。根据Reynolds润滑理论，采用小参数法，导出了存在填隙二阶流体时，圆球沿平行于平壁缓慢移动时流体的速度场和压力方程，进而求出切向阻力和阻力矩的解析解。有趣的是在推导时所得的速度场和压力方程形式比牛顿流体要复杂得多，但最终结果表明圆球沿平行于平壁移动时因填隙二阶流体引起的切向阻力和阻力矩与牛顿流体时的结果相同。     

三维N-S方程计算隐式有限体积法

利用NND有限差分格式，发展了一种新的完全隐式的有限体积数值方法，以求解与时间相关的N－S方程．对通过单元体界面的无粘流和粘性流通量均作隐式处理．对绕流钝锥体和不同攻角的气动辅助实验飞行器的高超声速粘性流和化学反应流获得了定常数值解．对流加热率和流场电子密度的计算值与实验数据进行了比较，符合较好，证实了本方法的精确性．     

固定床化学链燃烧氧化反应的数值模拟

基于Chimera网格采用有限体积法模拟了450个颗粒随机填充固定床中的化学链燃烧的氧化反应过程,并采用三维瞬态N-S方程,结合压力Poisson方程方法,详细分析了床层入口Re=5时的颗粒内部和外部的传质传热过程．模拟结果揭示了在大颗粒的固定床中,颗粒内部有效扩散系数对颗粒内部的传质起着决定性作用,而且颗粒表面的浓度梯度决定了总反应速率;另外,有惰性芯的结构化颗粒能有效地改善颗粒内部总的反应速率,颗粒的转化速率,并且能使床层很快地达到热平衡．模拟结果能更好地帮助我们认识固定床化学链反应器中的反应和组分传递机理．     

W-Ni-Fe合金静动态力学性能及数值模拟研究

采用MTS材料实验机和旋转盘式间接杆--杆型冲击拉伸试验装置对质量百分数为91%的钨合金材料力学性能进行了研究. 基于试验结果, 建立了具有钨合金典型细观结构的单胞有限元模型, 采用不动点迭代方法给出了该有限元模型的真实位移条件, 分析了不同颗粒度形状以及钨颗粒体积含量等细观参量对钨合金材料在不同载荷作用下力学性能的影响, 给出了钨合金材料在不同载荷作用下的应力--应变曲线, 并与试验结果进行了对比, 二者具有较好的一致性. 通过数值模拟发现不同颗粒度的钨合金材料均为应变率敏感材料; 钨颗粒长径比对材料力学性能的影响不大; 随着钨颗粒质量分数的增加, 钨合金材料的屈服应力有所提高.      

海岸碎波拍的计算

研究了一维碎波拍的计算方法．波浪控制方程由欧拉方程在短波周期上平均而得到．为了考虑低频波浪在海岸上的破碎，采用了ＷＡＦ（ＷｅｉｇｈｔｅｄＡｖｅｒａｇｅＦｌｕｘ）方法求解长波方程．对由辐射应力和海底摩擦力引起的方程非齐次项采用了时间算子分裂法进行了处理，并对由此产生的误差进行了修正．计算了单色波和双色波垂直入射海岸的情况，并与实验结果进行了对比．     

体积分数对基于沸石和硅油的悬浮液的电流变性能的影响

用 HAAKE RV2 0型流变仪 ,在不同外加电场强度和不同颗粒体积分数下测试了基于沸石和硅油的电流变液的剪切应力变化 .结果表明 :随着外加电场强度升高 ,电流变液的零电场粘度急剧增加 ,电流变液的剪切屈服应力增加 ;随着电流变液中沸石颗粒体积分数升高 ,电流变液的剪切屈服强度急剧上升 .这种变化可以用颗粒间作用力与颗粒间距的关系、单位面积的颗粒链数目变化以及多体作用对电流变液性能的影响来解释     

非均质固体炸药冲击起爆的物质点法

将点火增长方程引入到物质点法中,编制了相应的计算程序MPM-SDT,并求解了冲击起爆问题.通过与传统算法和实验结果的比较,验证了物质点法应用于冲击起爆问题的可行性.物质点法避免了Lagrange法的网格畸变缠结和Euler法的对流误差.最后,对钨、铜、钢等材料破片撞击屏蔽炸药问题进行了多组数值模拟.3种材料对屏蔽炸药的...     

弹性力学的一种边界无单元法

首先对移动最小二乘副近法进行了研究，针对其容易形成病态方程的缺点，提出了以带权的正交函数作为基函数的方法－改进的移动最小二乘副近法，改进的移动最小二乘逼近法比原方法计算量小，精度高，且不会形成病态方程组，然后，将弹性力学的边界积分方程方法与改进的移动最小二乘逼近法结合，提出了弹性力学的一种边界无单元法，这种边界无单元法法是边界积分方程的无网格方法，与原有的边界积分方程的无网格方法相比，该方法直接采用节点变量的真实解为基本未知量，是边界积分方程无网格方法的直接解法，更容易引入界条件，且具有更高的精度，最后给出了弹性力学的边界无单元法的数值算例，并与原有的边界积分方程的无网格方法进行了较为详细的比较和讨论。     

基于复合叉树的自适应笛卡尔网格应用研究

采用复合叉树自适应笛卡尔网格和有限体积法求解三维Euler方程,在网格生成过程中,以模型几何外形、模型表面曲率为基础,构建了基于复合叉树的网格生成和加密方法。在流场计算过程中,又针对流场变化特征,建立了基于复合叉树的网格各向异性拆分模式,同时采用以中心差分为基础的Jameson有限体积法。通过对M6机翼在跨音速情况下的数值仿真,表明计算结果与风洞实验结果符合良好,同时也表明本算法具有高分辨率、节省机时,提高计算效率等特点。