用Richardson外推法分析流动传热层流问题的不确定度

用ＳＩＭＰＬＥＣ算法计算了流动传热问题中２个有基准解的层流问题。对于２阶精度中心差分格式的２套网格数值解,用Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ外推法可以得到４阶精度的解、其工作量比直接求解４阶差散方程的工作量减少许多;对于计算中的数值不确定度,用该方法分析了离散误差,并用逐次加密网格的方法探讨了外推法的合理性。     

RESIMPLER算法介绍及应用

针对ＳＩＭＰＬＥ系列算法的不足，提出了一种改进的计算方法－ＲＥＳＩＭＰＬＥＲ算法。将其应用于层流和湍流流动数值模拟，得到了满意的计算结果。与同类算法比较，所介绍的算法具有工作量小、收敛性好的优点。     

交错网格下的有限控制容积多重网格计算

在有限控制容积法和速度 -压力修正的基础上 ,引入多重交错网格算法及非线性方程的全近似格式 ( FAS) .相邻各重网格之间的主变量及其相应控制容积上的残值分别通过双线性插值和求和的方法传输信息 .所有方程 ,包括压力修正方程 ,都以同等方式参与多重网格循环计算 .该方法使应用广泛的交错网格算法很容易扩展成多重网格算法 ,有效地提高了收敛速度 .以二维空穴驱动层流为例 ,测试表明收敛速度可以提高 4～ 2 5倍 .给出了空穴、旋转流动交错多重网格的数值计算结果及其 Particle Image Velocimetry( PIV)全场实验测量结果的对比 .数值计算很好地再现了旋转流动的旋涡特性     

三峡转轮内部流动的全三维欧拉解

水力机械内部流动非常复杂,是强三维流动,只有用三维数值方法计算才能获得比较满意的结果。本文对水轮机转轮内高度复杂的流动进行了三维无粘数值计算。计算建立在三维Ｅｕｌｅｒ方程基础上,速度场和压力场的求解方法为速度、压力修正算法即ＳＩＭＰＬＥＣ算法,并且对固壁条件的给出提出了一种新的方法。最后对一真实的模型转轮进行了计算     

幂律流体流流动指数对其湍流流动的影响

考虑到幂律流体的本构关系,结合流动指数的影响,建立了适用幂律流体的Ｎ－Ｓ动量方程和湍流模型方程。采用压力耦合半隐式ＳＩＭＰＬＥ算法,对不同流动指数的幂律流体湍流流动进行了数值计算,计算结果与实验数据比较吻合,对计算结果进行分析后发现,对于不同流体指数的幂律流体,其湍流流动的变分趋势不同,从而揭示了幂律流体的流动指数对其湍流流动有重要的影响。     

固体火箭发动机燃烧室层流流场的数值模拟

该文发展了一种在任意曲线坐标系上求解层流Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的数值方法，该算法以ＳＩＭＰＬＥ为基础，采用了非交错网格，因而对原始算法中的压力修正方程进行了改进。用准定常方法数值模拟了固体火箭发动机燃烧室内的二维轴对称流场，计算结果能够反映流场内的旋涡与各参数的分布。计算表明，压力与速度等参数的分布明显受旋涡存在的影响，比传统的一维流场复杂得多。     

二维环空管道后台阶突扩流动特性数值模拟分析

环空管道后台阶突扩流动是空气正循环钻井过程中十分重要的关键部分,直接决定了钻探岩屑是否能够顺利上返地面.该模型中对再附着过程的演变进行了大涡模拟(LES).指出在层流状态下主回流区长度随雷诺数Re的增加而增加;过渡流状态时出现内壁二次回流区,角部二次回流区和外壁三次回流区;湍流状态时,随着角部二次回流和外壁三次回流的消失,外管内壁和内管外壁处出现大尺度涡;得出了台阶上游和下游较远处流场层流时为抛物线分布,湍流时近似为对数分布.在此基础上进一步研究了湍流情况下流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演变过程,以期实现对湍流的有效控制,并为进一步研究气体钻井环空管道内颗粒和大涡的相互作用规律奠定基础.     

弯掠翼叶轮内流二次涡系的计算机数值仿真

采用非交错网格下的曲率时间尺度K-ε湍流模型和纳维斯托克斯方程线求解，对宇宙航空用弯掠叶轮和基准叶轮叶道内部三维粘性速度场进行了数值仿真，分析了叶轮流道内部通道涡等复杂二次涡系结构的流谱特性及其对气动性能特别是旋转失速的作用机理．研究表明：弯掠叶轮流道内通道涡、刮擦涡有效卷吸翼顶边界层低能流体，抑制了翼顶部的流动分离和旋转失速，有利于失速裕度的扩大．数值仿真结果为弯掠叶轮的计算机辅助设计提供了改进指导信息．     

前掠翼与平直翼布局气动特性的比较分析

基于ANSYS 11.0的计算流体力学模块CFX,选取Reynolds平均的三维N-S方程及SST涡粘湍流模型,采用数值计算和流场可视化分析方法,对变前掠翼布局在低速起飞／着陆及高跨音速作战使用状态的气动性能进行了计算。着重对前掠翼与平直翼布局气动特性和流动机理进行了比较,通过对涡结构的分析发现,机翼前掠使得机翼前缘涡和鸭翼机身涡呈“V”字型靠近并相互加强,从而诱导出了二次涡,大大提高了对翼面气流分离的控制能力,验证了增大升力系数和失速迎角的机理。计算结果表明变前掠翼布局设计合理。     

进出流边界条件对二维后台阶流动影响的研究

用有限元方法对不可压缩流体沿二维后台阶流动的流函数－涡量式进行数值计算。讨论了进出流边界条件的改变对流动所产生的影响,证明不仅出流边界条件对后台阶流动进行正确模拟有影响,而且进流边界条件对后台阶流动进行正确模拟的影响更大。     

无单元伽辽金法求解不可压Navier-Stokes方程

用无单元伽辽金法(EFGM)求解了不可压的Navier-Stokes方程,由加权残值法推导了系统无单元伽辽金法离散的Navier-Stokes方程,在时间域上采用分步格式计算,使速度和压力采用同阶线性插值并由相互独立的方程以解耦的形式求解,在每一时间步中,对压力解和速度解采用了Newton-Raphson迭代法进行修正、最后将所得到的方法应用到Couette流中,验证了本文方法的有效性。     

氨和二氧化碳的选择性吸收分离 III.二级连串吸收分离的研究

用二级连串吸收器对 NH3 与 CO2 摩尔比为 2∶ 1的混合气体进行高气速选择性吸收 ,获得了良好的分离效果 ,二级吸收器出口气相 CO2 摩尔分率达 0 .90 9,残余氨摩尔分率仅为 0 .0 91 ,氨的总吸收率为 96 .7% ,二氧化碳的总吸收率为 3 3 .1 % ,液相氨水浓度可达 1 0 .82 mol/ L,液相氨碳摩尔比为 5 .85。实验发现 ,一级吸收的液相氨浓度、二级吸收器温度和喷孔气速是影响残余氨含量的主要因素 ;液相出口氨水浓度和喷孔气速是影响液相二氧化碳吸收率的主要因素     

一种新的自适应步长果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法(FOA)易陷入局部最优、寻优精度低和后期收敛速度慢的问题,提出了一种自适应步长果蝇优化算法(ASFOA).该算法在运行过程中根据上一代最优味道浓度判断值和当前迭代次数来自适应调整进化移动步长,使算法在初期的步长大而避免种群个体陷入局部最优,到后期果蝇移动的步长变小而获得更高的收敛精度解,并加快收敛速度.通过6个标准测试函数对改进算法进行仿真测试,结果表明ASFOA算法具有更好的全局搜索能力,其收敛精度、收敛速度均比FOA算法及参考文献中其他改进果蝇优化算法有较大的提高.     

基于改进的CE/SE格式数值分析气相爆轰合成纳米TiO2颗粒的研究

将改进的时空守恒元算法（CE/SE）与一种二步反应模型相结合实现耦合并行计算,实现多元气相爆轰化学反应二维数值模拟. 数值分析结果初步表明,稳定的爆轰流场中气体的密度达到6.4 kg/m³,爆轰波速约1 580 m/s,压力和温度场约为7 MPa和2 560 K,最终获得纳米颗粒大致分布在28~35 nm之间,与实验结果吻合较好. 应用该方法可以成功地模拟气相爆轰过程的爆轰反应特性,而且能够更够准确地模拟爆轰流场纳米颗粒的生长特征.     

连续速度场解析平面变形轧制

利用柱坐标系对平面变形轧制问题建立了连续速度场并获得上界解析解。该解与以运动许可的三角形速度场得到的上界解进行比较表明,有时本解法可得到更低的上界值。     

矿石粒径对矿堆内溶液毛细渗流的影响特征

为探究矿石粒径对矿堆内溶液毛细渗流的影响特征,利用所构建的溶液毛细上升实验装置,针对单一粒径矿堆和混合粒径矿堆,分别开展不同矿石粒径下溶液毛细上升实验,得到了溶液毛细上升高度与时间的关系曲线及相应的拟合方程,分析了溶液上升速度随时间变化规律。研究发现：实验初期矿堆内溶液上升速度较快,随着实验时间的增加,溶液上升速度逐渐减小并最终降为零,且溶液最大上升高度及溶液上升速度均与矿石粒径负相关。矿堆内由毛细作用形成的不可动溶液含量随矿石平均粒径的减小而增大,细颗粒矿石含量过多时在矿堆内将形成大范围的不可动溶液区域,影响矿堆内溶液渗透效果。     

吸附及解吸压力对快速变压吸附床内速度及循环性能的影响

快速(真空)变压吸附循环周期较短,床层压力周期性变化快,使吸附床内流动及传热传质特性变化较大,本文研究吸附及解吸压力对快速变压吸附制氧床内速度及循环性能的影响。快速变压吸附( rapid pressure swing adsorption, RPSA)循环中原料气充压阶段气流速度远大于顺流的气体流速极限值,快速真空变压吸附( rapid vacuum pressure swing adsorption, RVPSA)循环中原料气充压阶段气流速度略大于顺流的气体流速极限值,而RPSA循环和RVPSA循环中放空降压阶段气流速度均较大。在所研究的吸附和解吸压力范围内,RPSA循环和RVPSA循环中气体温度在循环周期内变化均约为10℃,而RVPSA循环中气体温度在循环周期内温度梯度更大。 RPSA循环中吸附压力越高,氧气回收率越高,床层因子越小;而RVP-SA循环中解吸压力越低,氧气回收率越高,床层因子越小。     

轴向运动薄板的自由振动分析

首次利用解析法求解了轴向运动薄板的自由振动问题,并对解析结果进行了Galerkin法验证。基于Kirchhoff薄板理论,根据Hamilton原理推导轴向运动薄板自由振动的控制方程,分别采用解析法和Galerkin法求解控制方程,得到了四边简支条件下系统固有频率的解析解和数值解。同时,得到了第一阶临界速度的解析表达式。轴向速度为零时,对比了解析解、Galerkin数值解和ANSYS软件解,三种方法所得结果高度吻合。随后对比了不同速度条件下的解析解与Galerkin解,分析了预应力与临界速度的关系。发现在低速条件下离心力是影响系统振动的主要因素,科氏力影响可忽略;第一阶固有频率的解析解仅适用于低速条件,高阶固有频率的解析解适用的速度范围大。     

一种求解非线性互补问题的外梯度-Filter方法

结合 Josephy-Newton方法,建立了一种不含价值函数的求解非线性互补问题的全局策略.该策略基于外梯度步和Filter技术,提出一个外梯度-Filter算法.此算法中的外梯度步可以减少与最优解之间的距离,从而使该算法具有全局收敛性.在适当的条件下,该算法还具有超线性收敛性.     

融合MT2503与MEMS传感器的惯性导航定位算法

为提高惯性导航室内定位算法的精度与连续性,提出一种融合MT2503与MEMS传感器的惯性导航定位算法,算法以MT2503芯片作为定位终端,并将加速度计传感器、陀螺仪,磁力计等传感器与其进行融合,通过加速度计传感器解算步长、步幅、步频,通过陀螺仪与磁力计来识别定位终端微动偏移量,最后在初始位置上累加定位终端位移得出定位终端实时位置。实验证实通过零速修正和卡尔曼滤波对误差进行校正,有效的解决了MEMS(micro-electro mechanical system)定位算法中存在的导航解算误差累积问题,提升了MEMS惯性导航室内定位算法的精度。