A High-Order Finite Difference Scheme for 3D Unsteady Convection Diffusion Reaction Equations北大核心CSCD

针对三维非稳态对流扩散反应方程,构造了一种高精度紧致有限差分格式,对空间的离散采用四阶紧致差分方法,对时间的离散采用Taylor级数展开和余项修正技术,所提格式在时间上的精度为二阶、在空间上的精度为四阶。利用Fourier稳定性分析法证明了该格式是无条件稳定的。最后给出数值算例验证了理论结果。     

流动注射分析中试样分散的对流—扩散理论

用两种方法求解适合于单一平直管道且无化学反应的流动注射分析（ＦＩＡ）体系的对流－扩散方程，得到了述塞状进样在管道中分散后的浓度分布公式，从而得到Ｆ曲线，讨论了反应管和采样管的内径和长度、流速和扩散系数对峰形和分散度的影响；采用数值法解出半峰宽和扩散系数的关系，提出了两种测定扩散系数的方法，为ＦＩＡ体系的设计和指示物质、操作条件的选择提供了理论依据。     

风切变环境下二维干对流简谱模式的分岔特性研究

本文把风切变场引进干对流方程,通过截谱获得一个修正的三维Lorenz系统。在σ>(1+b)和σ<(1+b)两种情况下,讨论了Rayleigh r和风切交参数q平面内系统的非线性分岔特性。结果发现:当σ=10时,本系统与Lorenz系统有相似的奇怪吸引子;当σ=1时,本系统平衡态失稳后发生了超临界Hopf分岔和亚临界Hopf分岔,并有多吸引子共存现象。本文发现弱风切变有利于对流的发展,从而定性地解释了与风速方向垂直的云街走向。     

倾斜层中的对流斑图及其临界条件

通过二维流体力学基本方程的数值模拟，探讨了Prandtl(普朗特)数Pr=6.99时，倾斜矩形腔体中的对流斑图和斑图转换的临界条件.根据倾角θ和相对Rayleigh(瑞利)数Ra_r的变化，倾斜矩形腔体中的对流斑图可以分为:单滚动圈对流斑图、充满腔体的多滚动圈对流斑图和过渡阶段的多滚动圈对流斑图.当θ一定时，随着Ra_r的减小，系统由充满腔体的多滚动圈对流斑图过渡到单滚动圈对流斑图.这时，对流振幅A和Nusselt(努塞尔)数Nu随着Ra_r的增加而增加.当Ra_r=9时，随着θ的增加，系统由充满腔体的多滚动圈对流斑图过渡到单滚动圈对流斑图，这时对流振幅A随着θ的增加而减小，Nusselt数Nu随着θ的增加而增加.在θ_c-Ra_r平面上对多滚动圈到单滚动圈对流斑图过渡的模拟结果表明， 在Ra_r=2时, 腔体中没有发现多滚动圈对流斑图.在Ra_r为2.5左右时，腔体中出现多滚动圈到单滚动圈对流斑图的过渡.当多滚动圈到单滚动圈对流斑图过渡的临界倾角θ_c<10°时，θ_{c随着Rar的减小而增加.当θc>10°时，θc随着Rar的增加而增加，在Rar≤5时，θc随着Rar的增加而迅速增加；当Rar>5时，θc随着Rar的增加而缓慢增加.θc与Rarθ的关系与Rar类似}     

大功率发动机控制器壳体温度场仿真分析

摘要：大功率元件过热是控制器ECU失效的重要原因，本文分析了在自然对流散热情况下，元器件布置位置对控制器温度场的影响。对ECU壳体进行数值建模，并运用ANSYS Icepak软件对控制器密封外壳温度场进行了仿真模拟计算。其结果表明：（1）元器件集中放置将会导致密封外壳整体温度较高，且不利于散热，这会使ECU在工作过程中因温度过高而损坏元器件；（2）将功率元器件分散放置靠近外壳的部位，温度场分布均匀，且高温范围小，散热效果较好。通过分析主要功率元器件放置位置对控制器ECU温度场的影响，为PCB板优化布置提供了设计依据，同时也会提高ECU的可靠性、增加ECU的使用寿命。     

黑腔冷冻靶传热与自然对流的数值模拟研究

惯性约束聚变的设计要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚冰层, 靶丸周围的热环境对冰层的质量特别是低阶粗糙度有很大的影响. 本文对自主研发的黑腔冷冻靶实验装置中的热物理问题展开了数值模拟, 重点考察了黑腔冷冻靶的传热和流体力学特性. 通过参数分析得到了自然对流对靶丸温度均匀性产生影响的临界条件. 比较了黑腔不同布置朝向时的流场和温度分布, 结果显示黑腔水平布置时自然对流更加强烈, 造成的靶丸温度不均匀性也更大. 在此基础上, 讨论了消除自然对流影响的可能性, 结果发现仅当黑腔垂直布置时利用黑腔分区方法能够消除对流效应对靶丸温度不均匀性的影响而黑腔水平布置时不能消除. 研究结论对于实验中冷冻靶结构的设计、改进和实验的开展等具有指导意义.     

自然对流情形下激光辐照液体贮箱的尺度律

根据质量守恒、动量守恒及能量守恒原理,建立了自然对流情形下激光辐照液体贮箱的理论模型。通过方程分析法,导出了该问题的尺度律,在此基础上给出了激光辐照液体贮箱的缩比方法,并对一组实例进行了数值计算,得到了缩比模型与原型结果完全相似的结论,模拟结果证明了该问题尺度律的成立。为验证理论模型与数值求解的正确性,本文还针对小尺度模型进行了实验研究,数值模拟结果与实验测量结果符合较好,表明理论模型可靠有效。     

竖壁传热对方腔内Benard对流的影响

本文采用具有QUICK差分格式的SIMPLE算法对边界竖壁传热的方腔内空气Benard对流进行了数值计算,根据计算结果探讨了竖壁传热对Benard对流的影响.计算表明,在所考虑的几何和物理条件下,所有竖壁绝热时,腔内流体形成平行与短轴的多个涡卷;竖壁存在传热时,腔内流体形成平行于长轴的两个涡卷,并且平行于长轴竖壁的传热热流方向相反时,涡卷的旋转方向也相反;垂直于长轴蛏壁的传热对近壁附近的流动有一定影响.     

污垢热阻动态监测装置及其传热计算方法的研究

介绍了污垢热阻动态监测装置的构成及特点.根据传热学基本原理,对该套装置进行了光滑管对流换热性能测试,结果表明两侧流体热平衡最大偏差小于10%,实验结果与经验公式计算的Nu数相吻合,其最大偏差小于l0%.用该装置进行换热表面污垢的动态自动监测,可以得出准确可靠的实验结果.     

非线性对流扩散问题的交替方向差分流线扩散法

1引言Peaceman,Douglas等人于1955年提出了差分格式的交替方向法。随后,Douglas,Dupont于1972年又提出了有限元格式的交替方向法[1]。其基本思想是:对两个或三个空间变量的二阶抛物型和双曲型问题,将交替方向法与Galerkin方法相结合,通过算子分裂技术,把高维问题转化为一系列低维问题,交替地沿各空间变量的方向求解。[2]、[3]和[4]给出了对更一般扩散问题(带对流项的抛物方程)的数值求解和误差分析。