线圈绕Y轴倾斜时多孔介质方腔内空气热磁对流的数值模拟

通过数值分析研究圆形载流线圈绕Y轴倾斜时多孔介质方腔内空气热磁对流。采用毕奥萨伐定律计算磁场强度;对控制方程基本变量采用控制容积法离散,采用SIMPLE算法求解,获得空气热磁对流的流场和温度场以及壁面平均Nusselt数。研究结果表明:线圈倾斜角yeuler和磁场力数γ对多孔介质方腔内空气流场结构与传热性能有重要影响,当γ<100时,努塞尔数Num随着yeuler的变化呈现交替性增大和减小;而当γ>100时,Num随着γ的增加而增大;当yeuler=0°时,方腔上半部区域形成2个大漩涡而下半部区域形成2个小漩涡;当yeuler=±90°时,方腔下半部形成1个垂直大漩涡而顶部形成1个水平小漩涡。     

时间分数阶对流-扩散方程的有限差分法

时间分数阶对流-扩散方程可以用来模拟由传统的对流-扩散方程演变而来的反常扩散方程.本文针对一类时间分数阶对流-扩散方程提出了一个新的隐式差分格式,时间分数阶导数采用直接离散,空间导数采用中心差分格式离散,讨论了差分解的存在唯一性,并利用能量范数证明了该格式的无条件稳定性、收敛性,分析了收敛阶.数值试验验证了该格式的有效性.     

时间分数阶变系数对流扩散方程的数值解法

对流扩散方程的研究大多在常系数或者整数阶的范围之内，为了更加精确地描述溶质的运动特征，将传统的整数阶对流扩散方程推广到分数阶变系数的情形。主要研究了变系数Caputo分数阶对流扩散方程的有限差分解法。引入半整数点，在空间网格上进行对偶剖分，再通过有限差分方法离散了空间导数。 理论分析可以说明，本文所提出的离散格式，其解是存在并且唯一的，收敛精度为ο(τ+h)，一维数值算例验证出理论分析的准确性。     

多孔介质中可压缩驱动问题的全离散分裂正定混合元方法

提出了数值模拟多孔介质中可压缩驱动问题的全离散分裂正定混合元方法.引入分裂正定混合有限元方法来求解抛物型的压力方程.混合有限元方程组是对称正定的，并且流函数方程不依赖于压力方程.采用标准的Garlerkin方法来处理对流－扩散型的饱和度方程.给出了此方法的全离散格式，并分析了该全离散格式的收敛性.     

一维非定常对流扩散方程的2m阶指数型高精度差分格式

文章对含源项一维非定常对流扩散方程进行分析.对微分方程进行半离散,对半离散后的方程作指数变换消去一阶对流项,构造变换后方程的一种2m阶(m为任意正整数)的指数型差分格式,作指数变换的逆变换得到原一维非定常对流扩散方程的2m阶指数型差分格式.分析此格式的稳定性,用数值例子验证提出格式的有效性.     

二维稳态对流扩散问题的直接边界元方法

讨论了基于指数变量变换的二维稳态对流扩散方程的直接边界元解法,把对流扩散方程转化为与之等价的修正Helmholtz方程,利用其基本解和Green公式得到相应的直接边界积分方程和解的积分表达式.然后,通过逆变换推导出对流扩散方程的直接边界积分方程和解的积分表达式,并采用常单元来离散边界积分方程,完成对流扩散方程的求解.最后,通过数值算例验证方法的有效性.     

可压缩轴对称冲击射流流场的数值模拟

数值模拟一种可压缩轴对称冲击射流。所构造的数值模拟方法是:直接求解柱坐标系下的二维可压缩Navier-Stokes方程的差分离散方程,其中对流项采用基于非等距网格上的五阶精度迎风紧致型差分格式,黏性项采用基于非等距网格上的六阶精度对称紧致型差分格式,时间项采用3步三阶精度Runge-Kutta方法。模拟不同雷诺数、马赫数条件下冲击射流大尺度涡结构的演化过程。结果表明:流体从喷嘴射出后卷起形成一个独立的大尺度负涡,即初生漩涡,它会在壁面处逐渐激发出一个具有正涡量的壁面二次生成涡;初生漩涡和二次生成涡互相旋转挤压,壁面二次生成涡的力量很快占优势,带动初生漩涡向流场内部发展;随马赫数的增大,初生漩涡具有更强的力量,抑制了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展;随雷诺数的增大,初生漩涡的力量有所减弱,促进了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展。     

一维对流扩散方程第二类初边值问题的一种半离散差分格式

文章研究了空问变量离散,时间变量保持不变的对流扩散方程的数边值问题转化为常微分方程组的初边值问题,再用常微分方程L稳定的改进的单步方法[1],来构造对流扩散方程的一种四阶精度的差分格式,数值结果与Crank-Nichol-son格式进行比较,数值结果表明,该方法可以很好地解决对流扩散方程导数边值问题的数值计算.     

非定常对流扩散方程的高阶差分格式

对流扩散方程主要包含对流和扩散两项。在数值计算中,方程中的扩散项一般采用具有优良物理特性和计算精度的中心差分离散格式,而对对流项的处理就稍显困难,处理不当便会产生数值震荡或数值弥散,给数值计算带来困难。针对对流扩散方程,通过引入指数变换将对流扩散方程变为扩散方程,避免对对流项的直接处理。利用四阶紧致差分格式,首先建立三类特殊方程的高精度差分格式,在此基础上建立一维非定常含源对流扩散方程的高阶格式,并进行稳定性分析,所得格式精度高且绝对稳定。数值算例表明了该格式的有效性。     

谱元方法求解对流扩散方程及其稳定性分析

探讨了一维对流扩散方程的一种高精度数值解法,该解法在空间上采用了Chebyshev谱元方法,在时间上结合了半隐式Adams方法。通过数值算例验证了解法的可行性,利用特征分析法得到了对流扩散方程谱元求解时不同离散形式的稳定性条件,并对数值求解的稳定性进行了预测。通过时间步长、网格划分、对流项和黏性项插值阶数的影响研究表明:耦合Chebyshev谱元方法和半隐式Adams方法在求解对流扩散方程时能够获得高精度的数值解;时间离散时Adams方法的黏性项采用一阶插值形式、对流项采用二阶插值形式,在未增加计算量的同时能够获得较大的稳定区域和较高的计算精度。     

用直接解法计算外掠后台阶层流流动

求解不可压流体耦合方程的直接解法（ＣＥＬＳ算法）在许多计算问题中体现了其优越性,多重网格法在加速数值计算的收敛速度方面也表现出了其有效性。作者将ＣＥＬＳ算法在多重网格下实施,对控制方程采用指数格式和虚拟时间步法进行离散,用原始变量对外掠后台阶的层流流动进行了数值计算。结果显示,外掠后台阶层流流动中,主涡,主涡下游的底部二次涡和上部二次涡开始出现的Ｒｅ数和位置均与Ａｒｍａｌｙ等人的实验数据符合良好,     

二维非定常有涡流动的数值模拟方法

为有效地模拟二维有分离现象的粘性流动,发展了求解涡量流函数方程的数值方法。对涡量输运方程的时间项运用四阶Runge-Kutta法离散,从而将方程分解为4个计算步分别求解。在每一计算步对方程进行Steger-Warming近似因式分解,从而使涡量的计算在空间的两个方向上分别进行。对流项采用Chakravaythy-Oscher总变差减少(TVD)格式离散。流函数的Poisson方程运用Tschebyscheff SLOR方法交替方向迭代求解。运用该方法对突然起动圆柱和高雷诺数时弯曲薄翼的非定常有涡流动进行了数值模拟,并将计算结果与其它方法的计算结果和试验结果进行了对比,结果表明本方法具有精度高、数值稳定性好和计算效率高的优点。     

垂直涡度方程的比较分析

通过对经典垂直涡度方程、全型垂直涡度方程、新型垂直涡度方程之对比分析,发现由位涡方程出发导出的全型垂直涡度方程存在着不足:(1)在θz=θz=0的中性层结情况下,方程不适用;(2)在一般情况下,全型垂直涡度方程不能准确反映力管项-α×p作用对垂直涡度变化的影响;(3)全型垂直涡度方程高估了倾斜涡度强迫对垂直涡度发展的作用.     

两相渗流驱动问题有限元—特征线修正差分格式及理论分析

研究多孔介质中可压缩可混溶两相渗流驱动问题的计算方法：压力方程用有限元方法求解，饱合度方程用特征线修正有限差分方法求解，构造了全离散数值计算格式，证明了最佳收敛阶     

流体参数对航空发动机液压管路振动特性的影响

考虑了黏弹性系数和脉动流因素,采用牛顿法建立了航空发动机液压管路在基础激励下的非线性流固耦合振动数学模型,并将方程进行了无量纲化.根据梁模型横向弯曲振动模态函数,采用Galerkin法将运动方程在模态空间内展开,利用Matlab和Mathematica软件数值仿真,分析研究了航空发动机液压管路的流体压力、流速、轴向力等参数对振动特性的影响.最后通过实验验证了所得结论与理论相符合.     

一种紧致差分格式及其在新型纺纱研究上的应用

本文导出了一种与涡传输方程的ADI格式相协调的流函数方程的四阶精度五点紧致差分格式,并导出了与此相容的速度差分方程及三阶精度的壁涡公式,以及在非网格边界点上的壁涡公式与相邻内点的涡传输差分方程和流函数差分方程。本文成功地用此方法对某新型纺纱器罩壳内的流动作了数值计算。其结果与流场显示法的实验结果(照片)基本符合,对新型纺纱的理论研究以及罩壳的合理改型提供了可靠的依据。     

轴向流中平行简支弹性薄板的大挠度流固耦合的数值模拟

分析研究了轴向流中简支弹性薄板大挠度流固耦合系统的振动响应和流场特性.板结构动力学方程采用基于位移的有限元法离散;流场采用二维不可压缩粘性流体N-S方程,并用有限体积法离散;在此基础上结合动网格控制技术,建立模拟双向流固耦合作用下轴向流中简支弹性薄板的二维数值模型.利用该数值模型得到了单块简支板随流速变化流致振动特性,研究了结构大挠度的振动稳定性,分别得到了Pitchfork分岔曲线和非线性系统结构的Hopf分叉曲线.通过轴向流恒定流速下不同间距的平行两块简支弹性薄板流固耦合的数值模拟得到了的流致振动特性.     

用谱分解法求涡动力方程数值解

随着车辆行驶速度的不断提高,气流噪声在车辆总体噪声中所占的比例越来越高因此,如何降低车辆的气流噪声成为国内外学者开始关注的问题由于车外脉动压力是产生气流噪声的源,而车外绕流流场中的涡则是脉动压力产生的原因,所以,弄清车外流场中涡的分布规律对于这一问题的研究至关重要涡动力方程是描述车外流场中涡量分布的控制方程,该方程是一个强非线性方程笔者采用谱分解方法,拟订了一种求解二维涡动力方程数值解的具体步骤,并给出了一个具体算例     

Euler—Lagrange方程的高精度计算方法

Euler—Lagrange方程是多体系统动力学的基本方程之一,是高指标的强非线性微分代数方程组。利用零空间方法对Euler—Lagrange方程作简化处理,然后利用高精度谱积分对得到的微分代数方程组作数值离散,形成配置离散格式。针对高阶微分代数方程的离散方程组的病态问题,采用预条件技术改善了方程组的求解条件,然后利用Newton—Krylov方法迭代求解。这种求解技术可以得到任意阶精度且A-稳定算法,并且采用预条件技巧极大的降低了计算的复杂性。     

求解Navier－Stokes方程的Gauss－Seidel型格式

本文提出了求解Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程中的涡度函数的半隐式迎风型与Ｓａｍａｒｓｋｉｉ型差分格式，分析了它们的相容性、稳定性，并对Ｒｅ＝１００．１０００时的方腔涡流进行了数值计算。计算结果表明，本文所构造的格式与文［１］中的半隐式指数型格式一样可以用来计算Ｎ－ｓ方程，并且有节省计算时间的优点。