加快铸件流动场数值计算速度方法的研究

在对铸件流动场数值计算过程进行理论分析的基础上，指出了传统的静态松弛因子不能适应整个流动场计算的要求．提出了动态松弛因子、平均收敛率及总平均收敛率的概念，并给出了合理选取动态松弛因子的标准和方法，实际测试与应用表明该方法可以有效地提高迭代收敛速度，加快铸件流动场的计算处理过程．     

用于粘性流场计算的一种改进的模糊控制方法

在原来研究工作的基础上，提出了一种改进的模糊控制方法，用以调整粘性流场迭代计算中亚松弛因子的值。该方向选取的控制输入量为：①相邻两次迭代所有内节点上物理量的平均相对改变值；②相邻两次送代间这一平均相对改变值的变化量。亚松弛因子的变化量为输出量，根据经验制定出一组控制规则并通过数值计算实践进行了调整，实现了亚松弛因子的模糊控制。改进后的方法物理意义明确，包含较多的信息，控制规则更加完善。通过4个二维层流的流动和传热问题的计算表明，它可以加快迭代计算的收敛速度，使迭代次数减少到接近甚至小于采用固定亚松弛因子时的最小值。该方法的控制效果优于原来的模糊控制方法。     

模糊控制技术在SIMPLER算法中的应用及求解性能分析

为了提高SIMPLER算法在三维流动问题上的求解性能,引入模糊控制方法来自动调控速度亚松弛因子的大小.在数值计算过程中,将相邻两个迭代层次上的最大动量残差比值作为模糊控制输入量,速度亚松弛因子的变化量作为模糊控制输出量,基于最大动量残差的变化趋势可实现速度亚松弛因子的自动调控,从而达到加快收敛的目的.最后,通过3个经典的流动问题验证了模糊控制方法的优越性.研究表明:当初始亚松弛因子为最不利值时,模糊控制方法的收敛速度约是固定松弛因子方法的5~30倍;当初始亚松弛因子为最佳值时,模糊控制方法迭代次数与固定松弛因子方法迭代次数之比为0.7~2.0,收敛速度相差不大;采用模糊控制方法后,SIMPLER算法在不同初始亚松弛因子下均能得到高速收敛的解,同时健壮性也显著提高.研究工作将为大幅提升SIMPLER算法在三维流动问题上的求解性能起到重要作用.     

液态金属充型过程流动与传热数值模拟

根据有限差分法原理,对液态金属充型过程中同时发生的流动与传热过程,用在微小时间段内独立的流动与传热过程近似表示.结合温场数值模拟与流场数值模拟技术,开发铸件成形过程流动场与温度场耦合的数值模拟软件,并利用该软件对标准实验铸件充型过程进行耦合分析.研究结果表明:该方法不需要求解用能量平衡法建立的,考虑了流动对传热影响的复杂方程,有利于提高流动与传热耦合数值模拟的计算速度;自主开发的金属液态成形工艺分析系统的"耦合"计算功能是有效的,且计算精度较高.     

水坝动水压力的计算方法和计算程序研究

本文讨论了动水压方程的计算方法，提出在计算过程中根据迭代误差和拒阵特征值的变化选择最优超松弛因子的方法，并论述了选择好超松弛因子不仅可以节省计算工作量，而且非常有利于提高计算精度。文未附有计算程序举例。     

液态金属充型过程三维流动场数值模拟

基于有限差分法建立液态金属充型过程流动计算的数学模型,使用SOLA-VOF数值模拟技术开发液态金属充型过程三维流动场数值模拟分析软件.然后,利用该软件计算标准实验铸件充型过程的三维流动场,结果与经典算例近似,表明该软件关于流场的计算精度较高.     

基于反欠松弛方法的不可压流动压力修正算法

对交错网格上不可压流动的压力修正算法进行了研究，利用离散的动量方程和连续方程建立了压力方程，通过检查迭代中速度场的散度来建立压力修正方程和速度修正公式。提出了加速收敛和稳定数值计算的反欠松弛方程，给出了决定反欠松弛函数的准则。数值计算获得了较好的收敛特性。     

铸件变形计算模型的研究

以杆状铸件变形实验结果为依据，分析了铸造变形机制；铸造过程中的动态温度场导致铸件各部位的不均匀收缩，引起了作用于铸件截面的热弯矩，致使杆状铸件挠曲变形；提出了计算杆状铸件变形挠度的二阶近似微分方程及其离散模型；计算结果与实验结果符合良好。为预测铸件变形，优化铸造工艺提供了经济有效的方法。     

动力系统流场计算动态网格生成模型研究

运用网格分块生成与整体集成方法,提出了复杂动力机械系统内流场三维流动计算网格自动生成模型,并以K100摩托车发动机扫描气系统为对象,实现了换气过程瞬态数值模拟动态网格的自动生成,数值计算结果,该方法可用于复杂机械系统内流场三维瞬态流动的数值计算。     

一种改进的e法

把e法加速看成是一个逐步松弛加速的过程，分析了相应松弛因子的渐近行为，在一种特殊情况下给出了一系列松弛因子的极限表达式，并在此基础上提出了一种改进的e法．理论分析和数值计算实例均表明，该方法运算量仅相当于e法的一半强，但加速效果仍与e法相当．     

基于流形方法的动态应力强度因子数值算法

简要介绍了流形方法基本原理和位移函数的构造方法及数值分析列式，并以此方法为基础发展了裂纹动态应力强度因子的数值计算方法。通过数值计算对动态应力强度因子与静态应力强度因子进行了比较，发现二者在数值上存在较大差别的原因是，其计算过程不同，计算动态应力强度因子时考虑了扩展速度的影响，因此在裂纹扩展分析中建议采用动态应力强度因子。     

求解最优松弛因子的一种数值计算方法

为了求解超松弛迭代法中最优松弛因子,文章提出了计算最优松弛因子的逐步搜索法,给出了相应的MATLAB算法程序.最后,通过数值算例验证了该方法是可行且有效的.     

铸造过程的CAE数值模拟技术

铸件充型凝固过程数值计算以铸件和铸型为计算域，包括熔融金属流动和传热数值计算，浇注系统设计，模具设计等．铸造过程数值模拟技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造技术，现阶段的铸造CAE（Computer Aided Erlgineering）软件能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷，进行工艺优化，缩短实验周期，提高铸件质量，降低生产成本．     

面向独立网格任务的松弛预留策略

提出一种支持时间和空间二维松弛的预留接纳策略,允许在一定条件下接纳与已有预留存在叠交的预留请求,从而降低预留服务对系统性能的负面影响。理论分析给出了松弛预留策略的系统收益与风险计算方法,并针对独立任务的协同预留问题设计了相应的请求接纳算法。实验结果表明,松弛预留策略能有效提高资源利用率并降低预留请求拒绝率,当系统面对较高的预留请求率时,松弛预留策略对动态负载变化具有良好的自适应性。     

基于渐近松弛的协同优化方法

针对协同优化方法受起始点影响较大、稳定性不足和收敛难度大的问题，定义了耦合一致度来衡量各学科变量间的一致性要求，并提出了基于渐近松弛的协同优化方法（CO-AR）.该方法的计算过程分为2个阶段：① 根据设定的耦合一致度，确定系统级松弛因子，并计算得到近似全局优化解;② 以第1阶段的优化解作为起始点，并选取符合一致性精度要求的松弛因子进行协同优化，求得最终优化解.减速器标准算例结果表明，所提方法能够大大降低对起始点的敏感程度，有效改善协同优化方法的收敛性和稳定性.
     

径向动压轴承特性系数的通用计算方法和程序(一)

为了获得各类径向轴承的简捷而精确的通用计算方法和程序,应先使各类轴承的计算公式加以统一。为此,文中采用了当量固定瓦的概念,从而获得简捷而统一的表达式。可用来求取多瓦轴承中每一瓦块的特性,迭加后,即得整个轴承的特性。文中进而研究了求解雷诺差分方程的有效方法。本文第一部分主要研究超松弛迭代法,并提供了程序中自动寻求最优超松弛因子的方法。由于能迅速逼近最优超松弛因子,故欲得挣态解时,迭代法也是有效的,但进而欲得动态解时,则采用直接法更为有效而合理。文中还给出了180°轴承详尽的挣态特性,作为超松弛迭代法程序的考核和应用,计算结果经与少量国外发表的公认资料相比,证实其精度较高,因而可推荐为轴承设计或计算之用。     

橡胶材料松弛届时间谱与流动摩阻的关系

橡胶材料的微观结果是其松弛时间谱的内在因素。通过广义的Ｍａｘｗｅｌｌ模型，研究其松弛届时间谱与流动阻的关系，得出了轮胎滚阻系数与松弛时间谱的计算关系并讨论了滚轮前进速度对滚动摩阻系数的影响。     

自适应松弛对湍流k-ε模型方程加速求解作用

提出了湍流k-ε模型方程迭代求解中自适应松弛方法。该方法能根据迭代求解过程得到一系列最优松弛因子,从而提高收敛求解速度与性能。计算结果表明自适应松弛方法是相当有效的,使湍流求解收敛速度提高了2.5倍。     

熔模铸件凝固收缩流动过程的数值模拟

本文在考虑了由于凝固收缩而引起的液相流动后针对回转体类熔模铸件的凝固过程进行了数值模拟研究,探讨了熔模铸件的凝固界面、空单元界面的移动和凝固过程中的流速场,并直接模拟求得了熔模铸件内部的孔隙率分布。     

搅拌槽内三维流动场的RNGκ—ε数值模拟

RNGκ-ε模型在耗散率方程中通过系C1^*引入描述流场畸变效应的附加源项后，在一定程度上会改善对旋转流，浮力流等较复杂湍流的预报能力。本文应用该模型对六直叶涡轮搅拌桨的三维流动场进行了数值模拟，并将计算结果与实验数据进行了比较。计算结果表明：RNGκ-ε模型对桨叶附近速度场的预报较κ-ε模型有一定程度改善，但对湍流动能的预报却要比κ-ε模型差。若要进一步改装对桨叶附近流动场的预报，必须放弃基于各向同性假设的湍流模型，转而采用能够反映各向异性的模型或采用先进的计算方法。