风速影响回风换热器换热性能数值仿真及实验研究

针对回风速度对矿井回风换热器换热性能的影响,建立了回风与液滴气液两相流之间热质交换的数学模型,利用CFD仿真软件FLUENT模拟回风速度分别为5 m/s,8 m/s,10 m/s,12 m/s和15 m/s时制热和制冷两种工况下液滴温度的变化,得出了回风速度对回风换热器换热性能的影响规律,最后利用实验测试了制热工况下风速对液滴温度变化的影响,得出的实验结果与仿真结果比较吻合.     

带有球凹/球凸的旋转通道内流动结构和强化换热的数值研究

对带有凹坑和凸包的内流通道在不同旋转数下的对流换热特性进行了数值分析,探讨了Coriolis力对通道中流场和换热特征的影响．研究发现,随着旋转数增加,通道前缘呈现出较弱的流动冲击,但存在较大的尾迹和延迟的流动再附着,后缘凹坑内部有一较小旋涡和较强射流使得后缘传热得到强化,最高可达60%．总体Nusselt数随着旋转数的增加先减小而后增大.     

矩形微通道散热器流道的数值模拟及尺寸优化

微通道散热器具有体积小、流速小、压降小、散热高等优点,随着工业微型化的发展,微型散热器的应用越来越广泛.已有的研究表明,微通道的散热性能主要决定于微通道的几何参数和流体的流动情况,相对于三角形和梯形结构,矩形微通道具有更好的散热性能.基于ANSYS Workbench有限元软件,对长度为40 mm,不同截面尺寸的单通道内流体流动及传热性能进行了数值模拟,给出具有较小压降、较大散热效率的微通道尺寸.对优化后的模型计算分析,在一定流体流速和温度的初始状态下,基底给一定热通量,经过计算,散热器可运输的热通量较高,压降较低,热传递效率较大,散热器具有良好的工作性能.     

数值计算方法课程中实验环节的设计

主要介绍在数值计算方法课程的教学中如何设计实验环节,以便通过本课程的学习使学生的数值计算能力和应用数学知识解决实际问题的能力真正得到提高.     

宇宙大尺度结构的小波功率谱分析：方法及数值模拟检验

采用基于离散小波变换(discrete wavelet transformation)的多分辨分析,给出离散星系样本的功率谱估计的像素化方法.由于小波基函数在物理空间和波数空间同时具有局域化性质,可以证明离散小波功率谱(DWT谱)等效于Fourier功率谱的频带平均.同时,对给定的扰动尺度,DWT谱可以自适应地选择样本的空间取样,并在各态历经假设下,通过局域化扰动谱的空间平均实现对系综的平均.进一步采用N体数值模拟方法对4种典型的冷暗物质结构生成模型的DWT谱进行了统计检验.为考虑各种观测效应的影响,分别在模拟样本中引入了不规则巡天几何,一定的选样率,径向选择效应以及红移畸变效应,并检验其对DWT功率谱估计的影响.数值结果表明,得益于小波的局域化性质,DWT谱较少受到选样率、巡天几何及系综统计涨落的影响,并且通过小波分解的快速算法,DWT谱估计方法可以有效地应用于大巡天样本的统计,这对由新一代红移巡天样本精确测量宇宙学参数具有直接的意义.     

粘弹性二阶流体混合层流场拟序结构的数值研究

本文用拟谱方法对随时间发展的二维粘弹性二阶流体混合层流场进行了直接数据值模拟,给出在高雷诺数和低Deborah数下大涡的卷起、配对和合并等过程,通过与相同雷诺数下牛顿流体的比较,揭示了弱粘弹性对混合层中大涡拟序结构演变的影响.     

基于初等几何方法的π数值计算的探索实验

探讨了基于初等几何方法的圆周率π的数值计算的探索数学实验教学.展现了整个实验的实验设计,数据分析,发现、估计及验证规律的全过程.     

高流量气举阀喷嘴流动的数值研究

通过数值模拟的方法,用适合高速可压缩的的斯托克斯方程,模拟不同结构的气举阀喷嘴的三维高速流动,详细对比5种不同喷嘴结构在日产气15万标准立方天然气的工况状态下的压力、速度、温度等参数.研究表明:喷嘴的能量损失与特征几何参数及进出口边界条件相关,扩张管的能量损失要小于渐缩管的,并确定了5种结构中最适合该工况下的喷嘴形状和尺寸.     

不同纵向涡发生器翅片通道内速度场与温度场协同的数值研究

为了探究加装矩形小翼和三角型小翼纵向涡发生器的H形翅片通道的换热流动,采用场协同理论进行分析.结果表明,相同攻角时,三角形小翼的面平均协同角和体平均协同角要比矩形小翼的大,同时,体平均协同角比面平均协同角要大;随着攻角的增大,面平均协同角和体平均协同角都先减小后增大,矩形小翼在攻角为60°时最小,三角形小翼在45°时最小;相同进口速度时,45°三角形小翼的面平均协同角和体平均协同角要比60°矩形小翼的大,随着进口速度的增加,60°矩形小翼和45°三角形小翼的面平均协同角和体平均协同角都增大.     

基于超球结构的支持向量机增量学习算法

本文首先分析了增量学习过程中支持向量与非支持向量的相互转化问题,而后在此基础上提出了基于超球结构的支持向量机增量学习算法。该算法主要利用超球结构,完成对增量学习中训练样本的选取,进而完成分类器的重构。实验表明,该算法比传统支持向量机增量学习算法具有更高的分类精度。     

对构建“数值分析实验”层次化教学模式的思考与实践

针对传统数值分析教学中存在的一些问题,本文在自主学习模式下,对如何构建数值分析实验的层次化教学体系进行思考,通过建立层次化的实验内容以及多环节的考核方式提高学生的学习兴趣和动手能力.相比传统的教学内容,新的实验教学方式更利于调动学生参与的积极性,进而改进教学效果.     

基于FEMLIP的全风化边坡失稳破坏全过程的数值模拟研究

边坡坡角和强度是影响边坡稳定性的重要因素,而边坡失稳往往伴随着大变形的发生,其变形从数十米至数千米不等.目前,传统有限元法在处理大变形问题时常常因网格畸变而导致计算终止.因此,为了实现边坡失稳破坏全过程的模拟,并研究边坡坡角和强度对边坡稳定性的影响,基于Lagrange(拉格朗日)积分点有限元法（FEMLIP）,采用C语言编写了能够模拟边坡失稳滑塌全过程的Ellipsis程序,并通过一个典型案例对该方法的正确性和可行性进行了验证.采用该方法分析了边坡在不同坡角和强度条件下的稳定性和滑坡过程.研究结果表明,Lagrange积分点有限元法可以较准确地模拟边坡的潜在滑移面,并且可以模拟边坡失稳后的滑坡发展过程,为边坡滑坡大变形分析提供了一种新的数值计算方法.     

基于互惠动机公平均衡的投资项目决策模型及数值模拟分析

针对博弈主体互惠动机公平偏好的证据和特征,本文从理论上描绘了首席执行官和项目经理在信息对称与非对称条件下的资本配置行为和激励合约的设计,在理论模型构建及均衡分析中发现:项目经理互惠动机公平偏好可以提高其努力水平,带来与显性激励合约一样的激励效果,即互惠动机公平偏好产生了“挤进激励效应”;互惠动机公平偏好使得项目经理真实地汇报项目质量状况,优化了公司对项目资本配置的计划,避免了非对称信息下的道德风险问题,即互惠动机公平偏好产生了“信号显示机制”的作用。由于项目经理互惠动机公平偏好的“挤进激励效应”,使得投资项目资本配置决策临界点不会很低,从而抑制了投资不足的严重性。本文的研究结果为具有异质性的项目经理提供了不同合约选择,把“自利”假设下委托代理决策的分析框架拓展到“非自利”的行为委托代理决策的分析框架。     

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...     

铝合金高温断裂韧性的研究

通过6063铝合金的标准试验,确定了常温和高温下材料的弹性模量、屈服强度、破坏强度和应力强度因子。分别采用双线性和理想弹塑性模型,在ABAQUS平台上对标准CT试样的断裂韧性测试过程进行了数值模拟,计算了J积分,得到的应力强度因子和试验值误差4%,模拟的失稳扩展现象与实验所观察的现象一致。     

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.     

金属泡沫微流道热沉内流体流动与传热特性的数值研究

为改善高能量密度电子设备的冷却效率,提出了在微流道热沉内填充金属泡沫的新型热沉结构,并数值研究了金属泡沫的孔隙率、孔密度、材质(铜、镍及铝)、流体工质(水、乙二醇及纳米流体)等相关参数对微流道流动与换热特性的影响.研究结果表明:金属泡沫可以显著地强化微流道热沉的换热特性;添加金属泡沫后微流道热沉的换热性能可提高2倍以上;采用纳米流体与金属泡沫相结合的双重强化换热手段可以进一步地增强微流道热沉的冷却能力;在层流流动状态下金属泡沫微流道热沉可以对发热量为200 W/cm2的电子设备进行有效地冷却,表明其在高功率密度电子设备热管理领域具有广阔的应用前景.     

超声波测速仪的计算流体力学数值模拟研究

超声波测速仪是一种利用超声波发射接收装置,通过发射接收时间来计算来流速度的一种仪器装置.目前国内许多研究都关注在如何消除测速仪的测量误差上,对于模型结构对测量风场的影响研究较少.为了考察测速仪的测量精度,本研究以模型结构对测量区域风速的影响作为关注的重点,采用计算流体力学方法模拟了从低速到高速的不同来流风速下的绕流流场,计算出位于测速仪中心区域的速度分布和不同截面上的平均速度,以判断测速仪模型结构对中心测量区域风速的影响程度.该研究结果表明在测速探头平面内测量到的速度值,无论在低速和高速时均最为准确.采用计算流体力学数值模拟方法可为今后的测速仪模型设计和改造提供准确的依据.     

超声速边界层中小幅值T-S波的数值研究

对来流马赫数Ma_∞=45的平板边界层中,幅值A分别为来流速度的0.01,0.001,0.0001倍的扰动波传播的物理过程进行了直接数值模拟。计算采用NND格式。模拟中发现即使扰动幅值尚小时,流场中即已出现小激波。     

180°弯曲方管牛顿流体及一种非牛顿流体湍性流动的数值模拟

运用湍流k-ε模式及实测壁面函数分别模拟牛顿流体(清水)及一种非牛顿流体(聚合物稀薄减阻溶液)流经180°弯曲方管的湍性流动,取得与实测速度分布吻合较好的结果.对于湍流模式对存在大涡的复杂流动的适应性,根据计算和试验结果进行了分析和讨论.