A discontinuous Galerkin immersed boundary solver for compressible flows: Adaptive local time stepping for artificial viscosity–based shock-capturing on cut cells

We present a higher-order cut cell immersed boundary method (IBM) for the simulation of high Mach number flows. As a novelty on a cut cell grid, we evaluate an adaptive local time stepping (LTS) scheme in combination with an artificial viscosity–based shock-capturing approach. The cut cell grid is optimized by a nonintrusive cell agglomeration strategy in order to avoid problems with small or ill-shaped cut cells. Our approach is based on a discontinuous Galerkin discretization of the compressible Euler equations, where the immersed boundary is implicitly defined by the zero isocontour of a level set function. In flow configurations with high Mach numbers, a numerical shock-capturing mechanism is crucial in order to prevent unphysical oscillations of the polynomial approximation in the vicinity of shocks. We achieve this by means of a viscous smoothing where the artificial viscosity follows from a modal decay sensor that has been adapted to the IBM. The problem of the severe time step restriction caused by the additional second-order diffusive term and small nonagglomerated cut cells is addressed by using an adaptive LTS algorithm. The robustness, stability, and accuracy of our approach are verified for several common test cases. Moreover, the results show that our approach lowers the computational costs drastically, especially for unsteady IBM problems with complex geometries.     

薄板弯曲分析的节点积分高阶无网格法

采用高阶无网格法求解薄板弯曲问题,在已发展的线性曲率光顺方案的基础上,通过引入泰勒展开技术,建立了能够精确再现纯弯曲和线性弯曲模式的节点积分方法。与之相比,目前无网格薄板分析主要采用的节点积分方法仅能精确再现纯弯曲模式。数值结果表明,本文方法可精确通过纯弯曲和线性弯曲试验,且能得到光滑、无振荡的弯矩场。与标准的高斯积分方法和目前已存在的节点积分方法相比,本文方法在计算精度、效率以及弯矩分布等方面均展现出显著优势。     

Binary alloys as a model for the multicultural society

The model of regular solutions, that may be applied to binary alloys (e.g. Au?Pt, Si?Ge) has been compared to binary societies: blacks—non-blacks in the US, catholics—non-catholics, foreigners—German citizen. The excellent agreement of phase diagrams and intermarriage data encourages a calculation of the multicultural society by functions of thermodynamics: Solubility corresponds to integration, miscibility gap to segregation, free enthalpy to happiness and temperature to tolerance of a society. Only a high level of tolerance will integrate ghettos and lead to a peaceful multicultural society.     

化学专业本硕博一体化培养的课程建设探索*

化学专业本硕博一体化培养的课程建设以博士教育综合改革为契机,借鉴一流高校的先进理念,梳理原来本硕博三级培养过程中存在的课程内容重叠、缺乏衔接、知识广度不足等问题,结合化学专业特点和本校学科优势,兼顾理论课程、实验课程及实践训练环节,优化教学资源,力求建成横向学科交叉、纵向层次递进的本硕博一体化系列课程,为贯通式人才培养提供有益探索。     

基础化学教学中从化学视角解释医学知识*——以“龋齿的形成与防护”为例

为解决医学院学生难以运用化学知识联系解释医学内容的问题,以医学案例“龋齿的形成与防护”作为切入点,通过医学现象去揭示其中所蕴含的化学原理,探索将基础化学教学与医学内容相结合。采用化学与医学融合教学模式能够激发起学生学习化学的兴趣,培养学生思考分析解决问题的能力,为培养新时代复合型医学人才奠定基础。     

钙钛矿光伏电池封装材料与工艺研究进展

钙钛矿太阳能电池作为第3代新概念太阳能电池,具有高光电转换效率、低成本和可柔性加工等优点,近年来发展迅速,其光电转换效率从一开始的3.8%增长到近期的25.5%,逐渐比肩硅电池,已接近商业化应用水平。目前,实现钙钛矿太阳能电池产业应用的关键环节在于电池封装,它不仅可以解决钙钛矿光伏器件稳定性问题,还可以实现电池安全、环保和延长使用寿命等要求。结合近十几年来钙钛矿光伏电池封装材料和封装工艺两方面的发展现状,文中介绍了钙钛矿电池封装领域取得的成果和存在的不足,讨论了目前现有封装技术的优缺点,以及它们适用的不同器件类型。着重在不同温度湿度条件下,比较了不同封装材料性能、封装工艺条件对钙钛矿电池效率及稳定性的影响,归纳出影响钙钛矿电池薄膜封装效果的3个关键因素： 聚合物的弹性模量、水蒸气透过率、加工温度。比较了不同聚合物薄膜封装材料适宜的加工温度、优缺点及加工成本。可以看出,随着钙钛矿光伏电池工业化需求的强烈增长和人们对其封装材料研究的不断深入,研究适合大面积生产和光伏建筑一体化的新型功能聚合物封装材料将是必然趋势。     

关于边界元方法中柯西主值积分的探讨

本文对边界元方法中的各类积分根据其奇异性作分类，并对主值积分的收敛条件、变量替换等进行了讨论，又给出了变替换附加项显式。文中提供的主值积分配项消奇术在边界元方法中是有普遍意义的。     

多体系统动力学微分／代数方程组数值方法

多体系统动力学微分／代数混合方程组又称Ｅｕｌｅｒ－ｌａｇｒａｎｇｅ方程，是近十年来动力学和计算数学领域研究的热点之一．本文介绍这两个领域中引入的传统的数值积分方法与新的理论．     

非均质问题中的无网格边界单元法

介绍了一种不需要内部网格计算非均匀介质问题的边界元算法.该算法是建立在一种能将任何区域积分转换成边界积分的径向积分转换法基础上,首先用对应各向同性问题的基本解来建立以正规化位移表示的非均质问题的积分方程,然后用径向积分转换法将出现在积分方程中的区域积分转换成边界积分,从而形成不需要使用内部网格来计算区域积分的纯边界元算法.与其它无网格法相比,此方法需要很少的内部点,有些问题甚至不需要内部点都能得到满意的结果,因此,可以计算大型的三维非均匀介质工程问题.由于此方法继承了边界元和无网格算法的优点,因而具有广阔的发展前景.     

移动简谐荷载作用下桥梁响应的高效计算

在计算移动荷载过桥问题中广泛使用的Newmark方法必须在每一时间步内限制荷载的大小和作用位置都不能改变。精细积分法虽然允许荷载的大小在每一时间步长内发生变化,但是仍假定其作用位置是不变的,未能采取措施以描述荷载沿着桥面的连续移动性。本文提出三种精细积分格式,在每一时间步内不但允许移动荷载的大小按简谐规律连续变化,而且模拟了简谐荷载在空间域的连续移动。通过与Newmark方法和简单问题的解析解进行数值比较,表明用本文提出的方法可以用较粗的结构单元和较大的时间步长而获得很高的计算精度。在精度相同的前提下,计算效率比Newmark方法可提高1~2个数量级。