磁性液体数值模拟研究进展

磁性液体(magneticfluid)是一种力学性能受磁场调控的磁流变智能材料,在医学与工业生产中有广泛应用.近年来,随着计算机性能的发展,数值模拟日益成为研究磁性液体力学行为细观机理的重要方法.本文综述并评价了磁性液体理论与数值模拟领域的最新研究进展,介绍了磁性液体在剪切、挤压和阀模式3种工作模式下的力学模型,对磁性液体的现有模拟方法进行了总结,讨论了磁性液体数值模拟的研究现状,并展望了数值模拟的发展前景.磁性液体的数值模拟亟待开展以下三方面研究:(1)建立涵盖多种微观相互作用的精细理论模型,研究颗粒表面包覆、添加剂等非磁性成分对磁流变效应的影响;(2)将不同数值模拟方法相结合,建立磁性液体的多尺度模型,进一步提高模拟精度,利用机器学习协调不同尺度的数值模拟,压缩计算量,已成为一种可行思路;(3)将力学模型与电、磁学模型相结合,发展多尺度、多物理场耦合的数值模拟方法,模拟磁性液体其他物理性能.最终为高性能磁性液体的研制及其应用研究提供技术和理论支撑.     

非均匀地质构造静场响应的高效数值模拟

针对轴对称的任意二维非均匀媒质,建立了求解静电或稳恒场问题Green函数的高效纵向数值模式匹配理论。所导出的公式皆为特别宜于计算机模拟的矩阵代数形式。所建立的数值计算方法使得求解全部问题无需进行任何数值积分运算,计算效率较二维有限元法可提高两个数量级。本文所运用的纵向数值模式匹配法,是Chew等人建立的径向数值模式匹配理论的延伸和发展。Pai曾用类似方法求解电磁波测井问题,Gianzero曾给出过二层构造的公式。本文给出的解答可普遍适用于任意二维非均匀构造中Green函数的求解,实现石油测井中复杂地质环境的精细数值模拟。     

建筑火灾的模拟方法及进展

本文首先论述了建筑灾实验研究的手段及进展，再以场模拟和区域主分别讨论了建筑火灾数值模拟的几种主要手段及各自的特点和进展，最后分析了一些有待进一步研究的问题。     

2011年3月11日日本地震海啸数值模拟

为了有效利用数值模拟的方法来更好的预测海啸,利用美国国家地质调查局(US Geological Survey,USGS)给出的震源机制及断层参数,对日本仙台地震海啸进行数值模拟,运用模拟结果对沿岸海啸灾害分布进行分析,以期给出更为合理的海啸预警方案.数值模型由震后表面变形模拟和基于二维浅水波方程的海啸传播程序两部分组成,模拟结果表现了海啸传播过程的特征,与岸边观测点对于海啸到达时间及波高的记录基本吻合.使用该模型在地震发生后对于海啸到达的地区及其波高进行预测,可以给出更准确的海啸预警,降低海啸对人类造成的损失.     

多功能水泵控制阀在停泵水锤中关闭过程模拟的探讨

文章从停泵水锤数值模拟的角度,分析了多功能水泵控制阀在停泵水锤数值模拟中如何模拟其关闭过程。     

多功能水泵控制阀在停泵水锤中关闭过程模拟的探讨

文章从停泵水锤数值模拟的角度,分析了多功能水泵控制阀在停泵水锤数值模拟中如何模拟其关闭过程.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川变化的数值模拟及其对气候变化的响应分析

冰川变化的数值模拟及其预测是冰冻圈科学的前沿方向.本文介绍了对山地冰川进行数值模拟的原理和方法,并以天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)为研究对象,通过数值求解二维的冰川流动方程,对1号冰川的流场进行了模拟.同时通过线性分析构建了一个未来升温情景:2010～2070年1号冰川地区升温速率为0.17℃/10a,而降水量保持不变.在此气候情景下,从冰川变化的物理过程,预测了2010～2070年期间1号冰川的变化趋势,结果表明在2040年以前,冰川末端退缩比较缓慢,但消融区厚度减薄较快.2040年以后,冰川末端退缩加剧,最终于2070年左右退缩为冰斗.从冰川流动原理证明在全球变暖背景下,山地冰川退缩将会越来越剧烈.     

计算机模拟剪应力场下胶体聚团的现状及展望

胶体是我们日常见得最多、也是最复杂的一种流体,由于其易于聚团的特性,使得其物理化学性质经常发生相当大的变化,从而不但妨碍了人们对这种复杂流体的认识,而且影响到产品的质量和使用.因此,这一领域一直是研究者关注的焦点.计算机和计算机模拟技术的迅速发展,使得在原子、分子水平上对胶体聚团特性的研究成为可能,本文简述了90年代以来计算机在模拟剪应力作用下胶体聚团方面的进展,尤其是在三个热点方向上当前计算机模拟研究的状况.     

反对虚拟核试验的理由

美国能源部试图以精细复杂的三维计算机模拟取代核试验，但该计划有着严重缺陷。     

宇宙中微子数值模拟研究获得重要进展

<正>由北京师范大学天文系张同杰教授主导的宇宙中微子数值模拟团队,运用国防科技大学研制的"天河二号"超级计算机,成功完成了3万亿粒子数的宇宙中微子和暗物质数值模拟,揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程.在模拟中首次测量到了中微子在宇宙结构中的微分凝聚(Differential Neutrino Condensation)效应,这种效应为当今和将来的宇宙学观测开辟了一条独立     

侧壁作用下浮力反应射流的数值模拟

运用三维非定常直接数值模拟方法研究了近区浮力反应射流. 所考虑的物理问题是燃料射流垂直进入氧气环境进行燃烧化学反应, 对两个含有侧壁作用且具有不同喷嘴形状的算例进行了数值模拟: 一个为墙角/圆形射流, 另一个为墙角/方形射流. 数值计算表明: 浮力驱动下的反应射流自然演化生成大涡结构, 并在下游转变为湍流状态. 数值计算同时表明: 由于旋涡变形更为强烈, 墙角/圆形射流的卷吸作用大于墙角/方形射流的卷吸作用.     

通过数值模拟技术探索暗物质晕的密度轮廓

数值模拟技术不仅帮助我们确立了以暗物质、暗能量为主导的LCDM(Λcold dark matter)标准宇宙学模型,也帮助我们对暗物质形成的结构体——暗晕的各种属性给出了精细的刻画,特别是暗物质晕的密度轮廓.本文首先回顾了这一领域自20世纪80年代以来的发展历史.通过数值模拟,人们发现,暗晕密度轮廓并非理论模型预测的单一幂律分布,而是从内向外,幂指数从–1左右到–3逐渐变化;而且,暗晕的内部结构由其形成历史决定.此后,人们逐步对100万太阳质量以上暗晕的内部结构有了非常精准的刻画.但由于计算资源的限制,对比这一质量小的暗晕则依然了解甚少.最近通过新开发的多重模拟技术,我们才得以对从最小的地球大小的暗晕(10–6太阳质量)到最大的星系团暗晕(1015太阳质量)的内部结构给出精确描述.本文对这一重要进展进行了详细的解读.总之,对所有质量暗晕的密度轮廓的认识将会帮助我们理解物质在宇宙中的分布、暗晕形成在星系形成过程中的作用,同时也将帮助我们去探索如何更好地通过天体物理方法来确定暗物质的本质属性,但重子物质的各种复杂物理过程对暗晕内部结构,特别是密度轮廓的影响依然还是一个开放的问题,这也将是我们下一步需要研究的主要方向.     

凝固过程数值模拟的研究进展和发展趋势

回顾了凝固过程理论描述及数值模拟的发展历史,对其研究现状和存在问题进行了评述,重点分析了与凝固组织形成相关联的理论研究要点,对目前已经建立的宏微观结合/耦合凝固过程描述及模拟方法进展进行了归纳总结,在此基础上对凝固过程精确理论描述和数值模拟的前景及趋势进行了展望.     

大气 海洋 地学研究中数值模拟的进展

1.引言数值模拟研究在大气和海洋科学中已比较成熟,形成了完整的理论系统,并在实际业务中得到了广泛和有效的应用。数值模拟,或称大规模科学计算,在环境问题、河湖治理、古气候古环境复原、宏观生态问题,以至在某些地质和成矿过程等的研究中,亦已显示出或预示着必将有长足的发展,在推动各有关学科的发展上作出重要贡献。我国地学的数值模拟研究开展得比较晚,但近年来取得了较大的进展,在上述各领域中都取得了成果。由于在大气和海洋学方面比较成熟,下面将仅就此作些介绍。     

三维油水驱动半定问题特征有限元格式及分析

油水二相驱动问题的数值模拟是能源数学的基础,著名学者、油藏数值模拟创始人Douglas,和Russell等对二维正定问题提出了著名的特征差分方法和特征有限元法。但在数值分析时出现实质性困难,他们假定问题是周期的,还对饱和度方程的扩散矩阵做了正定性假定,但在很多实际问题扩散矩阵仅满足半定性条件,且生产需要的通常是三维问题。本文研究这一困难问题,对三维不渗透边值问题提出特征有限元格式,并得到严谨的收敛性定理,使油藏工程软件建立在坚实的基础上。     

磁流体力学数值模拟中的伪重联

在磙流体力学数值模拟中经常要引入对称边界,而对称边界条件的设定通常有２种方法：第一种是采用正常网格,对称轴位于第一列格点上;第二种是采用开拓网格,即将正常网格错开对称轴半格。发现采用开拓网格时,即使电阻为０,磁力线仍能重联,并导致其他非物理结果;采用第一种网格则可避免这些非物理结果。因此建议在磁流体力学数值模拟中采用正常网格,并指出磁中性线上格点的对减小数值电阻至关重要。     

无反射投影特征边界条件及其在非对称

对文献中常用的无反射投影特征边界条件进行了改进，消除了磁场分量为零处的奇异性而引起的数值振荡，并使之编程时更易于实现。然后，将这种边界条件应用于非对称日冕结构数值模拟，得到了稳定的日冕定态结构。     

四台矿近距离煤层开采下层巷道合理位置布置的数值模拟分析研究

通过理论分析和数值模拟方法对下组煤层开采过程巷道合理位置布置进行分析，从而指导今后大同矿区类似的现场工程实践。     

ECOMSED模式及其在海洋数值模拟方面的应用

文章主要介绍了ECOMSED模式的发展、功能等.ECOMSED模式是一个具有发展前景的水动力和沉积物输移模型,能较好地拟合岸线和较为方便地处理浅海变化的海底地形,在海洋数值模拟方面得到了广泛应用.     

对科学发现的计算机模拟--BACON发现程序概述

科学发现通常被认为是需要高度创造性和长期不懈努力的工作，然而在最近20年里，一些人工智能科学家致力于一项似乎是“异想天开”的事业，他们使计算机模拟人解决难题的思维过程，并且大胆探索用计算机进行科学发现，他们的工作已经初见成效，BACON，这一模拟科学史上重要科学发现的过程的计算机程序，当被给予开普勒、伽利略、波义耳等科学家在历史上做出他们重要发现的真实原始数据时，它也能做出同样的发现!