复杂地形风场绕流数值模拟方法

与一般的工业问题相比,风电场近地面的流动总是充分发展的湍流边界层流动.为了把已广泛应用于工业问题分析的CFD软件包FINE/TURBO和带有壁面函数的k-ε湍流模型用于复杂地形地貌风电场大气流动的数值模拟,本文首先以平板地形为几何模型,探索湍流模型及壁面函数模型中的一些参数对模拟沿流动方向均匀大气边界层的影响.然后采用...     

使用扩散模型数值模拟二维湍流气固两相流

本文从描述多维湍流气固两相流的两流体模型出发,导出了计算湍流气固两相流中固体颗粒扩散速度的计算模型,进而基于在一维流场中颗粒的终端速度是重力加速度gi的函数,提出在多维流场中颗粒相处于一个修正的加速度场g'i的作用下,该修正的加速度g'i包含了包括重力在内的各种力的作用,这些力对颗粒的加速作用与重力对颗粒的加速作用没有区别。根据这种观点,提出了用于模拟多维湍流气固两相流的改进的扩散模型。本文使用改进的扩散模型对台阶后方的气固两相流进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,改进的扩散模型的预报结果与实验结果符合得相当好。     

一维大气边界层光学折射率结构常数数值模式的实验检验

提出了一种大气光学折射率结构常数的数值模式。一次输入日期、时间、经纬度、温度、湿度、风速、粗糙度、土壤参数，云量等相关参数，可得到24h内的温度、湿度、风场、折射率结构常数等量。通过与实测对比表明，无论是月平均折射率结构常数还是某天的折射率结构常数，模式计算与实测数据都符合得很好。模式计算的向下总辐射量与实测数据基本一致。     

二维波动方程数值反演的迭代方法

本文针对二维波动方程的反演问题，提出了一种新的迭代方法。该方法是一种牛顿型迭代，并且每步迭代都利用吉洪诺夫正则化方法克服反问题的不适定性，因此具有良好的数值稳定性。文中给出了数值仿真实例说明了本方法的可行性及有效性。     

大气颗粒物多参数激光自混合传感的数值模拟与特性分析

基于颗粒物米氏散射特性、激光自混合三镜腔理论和激光器稳态条件,推导出在大气颗粒物光反馈下激光器频率、功率、线宽的理论表达式,建立了大气颗粒物光反馈下的激光自混合理论模型。同时,数值模拟和分析了大气颗粒物物理参数对激光自混合干涉信号的影响。结果表明,在一定粒径范围内,激光自混合反馈强度随大气颗粒物粒径增大先增大后减小,且反馈强度峰值出现的位置随颗粒物折射率实部的增大、虚部的减小向粒径较大处移动;自混合系统的外腔长度影响自混合干涉信号的波动深度,激光器输出光信号的幅值随外腔长度增大呈指数衰减;自混合干涉信号波动频率与大气颗粒物运动速度呈线性关系。分析结果对基于激光自混合效应的大气颗粒物多物理参数传感具有重要作用。     

有源等离子体在开放大气环境下的反应扩散过程研究

利用一维模型用数值模拟的方法,研究了低气压开放环境下大气等离子体在存在等离子体源的情况下的反应扩散过程.得到了考虑化学反应、扩散以及漂移共同作用下的大气等离子体的主要成分随等离子体注入流量的变化规律及一定流量情况下主要带电成分随时空的演化规律. 将数值模拟结果与一个近似解析公式相衔接,估计达到稳态时维持一定电子密度所需要的等离子体流量,可据此进一步估计所需功率. 关键词： 大气等离子体 等离子体源 数值模拟 反应扩散过程     

二维欧拉多介质流体力学数值模拟-TVD＋VOF方法

用TVD格式结合VOF界面处理方法编制了二维多介质高分辨欧拉程序，以解决冲击波和多介质界面处理。程序包括单介质网格高精度流体力学计算、多介质网格内界面重构、各种介质输运和压力驰豫平衡过程。其中单介质网格的计算采用Harten二阶TVD格式结合MacCormark方法计算含有源项的非齐次守恒定律方程组，通过4节点限制函数保证格式单调。多介质网格采用Youngs方法构造界面，采用x，y方向分裂格式计算体积份额输运，再根据体积份额输运计算质量、动量和能量的输运，最后利用等熵条件计算各种介质的压力驰豫平衡过程。     

湍流扩散燃烧的数值研究-PDF方法和火焰面模型的性能比较

采用标量概率密度函数(PDF)方法、稳态和非稳态火焰面模型三种方法对一个值班湍流CH_4/O_2/N_2射流扩散火焰(Sandia Flame D)进行数值计算,以比较不同燃烧模型的性能。PDF方法通过计算反应标量的PDF输运方程来得到标量分布,而火焰面模型只求解单标量混合物分数的PDF方程,组分和温度分布通过火焰面方程的求解或者火焰面数据库的插值得到。计算结果和实验数据对比表明PDF方法计算结果最好但计算量相当大,稳态火焰面模型则反之。综合而言,非稳态火焰面模型的预测结果相对稳态模型有了非常大的改进,而计算量仍然容易接受,非常适合工程应用。     

常压DBD二维流体模型的FCT方法数值模拟

根据常压介质阻挡放电流体模型的物理方程,采用固定网格有限差分算法,分别用四阶和六阶相位误差FCT方法模拟求解二维流体连续方程.在均匀的初始条件下研究放电雪崩过程中电子密度的时空演化,具体分析和比较两种算法的差异.FCT方法模拟求解得出的计算结果与气体放电理论吻合较好,是一种具有较好的准确性和高精度的算法.     

复杂系统对流-扩散问题的多尺度关联模式与数值模拟

本文针对一类与时间相关的具有某种周期性的复杂系统对流-扩散方程,初步建立了介观与宏观耦合的多尺度分析的一般框架,并进行了数值实验。     

阻抗梯度飞片加载下的超高速发射二维数值模拟方法

阻抗梯度飞片准等熵加载和超高速发射的二维数值模拟,在计算方法上集中体现了多介质、多界面、大变形、高密度比等特点.采用多介质流体高精度PPM计算方法,以VOF为基础研制MFPPM2二维计算程序,数值模拟Sandia实验室的超高速发射实验模型,获得了与Sandia实验室数值计算一致的结果.     

基于脉管制冷机的二维可压缩流动数值计算程序的开发与应用

本文在SIMPLEC计算程序的基础上,开发了适用于各种流动Mach的计算程序,既能用于计算不可压缩流体,又可以计算可压缩流动。利用此程序计算了一些典型算例,和有关文献结果符合较好。最后利用可压缩程序计算了小孔型脉管制冷机当小孔处于最佳开度时小孔处的气流分布。     

基于变形镜本征模式法校正大气热晕的数值模拟

由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波前重构方法的自适应光学系统校正大气热晕进行了数值模拟。数值模拟结果表明,与直接斜率法相比,变形镜本征模式法可以通过本征模式的选择,改变校正相位的空间频率成分,消除空间高频成分对热晕校正的影响,从而抑制相位补偿不稳定性的发生,提高自适应光学系统闭环控制的稳定性和对大气热晕的校正效果。     

基于九速四方格子模型的二维对流扩散方程格子Boltzmann方法模拟

用九速正方格子模型给出了二维对流扩散方程的格子Boltzmann方法。由对流扩散方程的对流系数和扩散系数确定了局域平衡分布函数的系数。计算机模拟结果与理论结果吻合很好。     

低马赫数方法在自然对流数值模拟的应用

采用低马赫数近似的方法来对大温差驱动的自然对流问题进行数值模拟。低马赫数近似是通过将全可压的Navier—Stokes方程中声波进行过滤,从而在马赫数较低的流动中忽虑声波对流场的影响。声波过滤后的方程具有不可压缩N—S方程的特点,但可以求解温度和密度变化较大的问题。首先,通过对盖顶驱动流的数值模拟,验证了本文方法的可靠...     

二维扩散方程的局部二阶线性保极值节点计算方法及应用

对一般四边形网格设计一种优化的节点控制体, 并构造了一种扩散方程的保极值二阶收敛的局部线性节点计算格式(优化控制体节点格式, VOC格式)。在网格不出现异常节点的情况下, 证明VOC格式是保极值、线性精确和二阶收敛的。而且在均匀的矩形网格上, 修正的逆距离加权格式与VOC格式等价, 从而对间断系数问题也是局部二阶收敛的。VOC格式可以用于单元中心型线性扩散格式和保正格式的节点值计算。数值算例表明对扭曲网格上的间断系数问题, VOC格式是二阶收敛的。采用VOC格式计算节点值的线性九点格式具有线性精确性和二阶收敛性, 采用VOC格式的保正格式也具有二阶收敛性。     

基于FDTD的时域混合方法及其在天线前门耦合数值模拟中的应用

强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。