格子Boltzmann方法在非牛顿流体研究中的应用

建立了用于非牛顿流体的格子Boltzmann方法，通过Chapman-Enskog展开和多尺度技术，并选择特定的平衡态分布函数的形式，可以得到非牛顿流体流动 的宏观Navier-Stokes方程，并且流体满足宾汉模式的本构关系。     

包含微丝的细胞流固耦合模型及其力学响应

为研究微丝对细胞变形的影响,利用Abaqus建立包含微丝结构的细胞流固耦合模型:其中细胞膜、细胞核和微丝为固体,细胞质为液体。考虑对称性,以细胞模型的一半建立有限元计算模型,采用显式求解器进行模拟计算。仿真结果显示,在细胞压缩变形的情况下,细胞整体刚度随着压缩位移增加而增加,即表示在压缩相同的位移,所需要施加在细胞的荷载更大;对比无微丝的细胞,微丝的存在使细胞刚度大大增加,细胞抵抗外界荷载的能力得到增强;同时微丝排列方向会对细胞的抵抗能力造成一定的影响。     

完全气体格子Boltzmann热模型

为建立一种具有任意比热比的完全气体多速度格子 Boltzm ann热模型 ,引入粒子的势能来调整压能与热力学能的关系 ;利用 Chapm an- Enskog方法从 BGK型的格子Boltzmann方程推导出了 Navier- Stokes方程和能量方程。对一维正弦波形式的能量衰减过程进行了模拟 ,测得的热扩散率与理论预测值相吻合。还模拟了绕加热平板的二维强制热对流问题 ,结果合理     

用于可压缩Navier-Stokes方程的多速度级与多能级

构造了用于可压缩Navier Stokes方程的25 bit格子Boltzmann模型, 它具有3个速度级和3个能级. 令其局部平衡态分布函数具有质量、 动量和能量守恒, 同时假设平衡态分布函数满足高阶矩条件, 得到了具有二阶截断误差的可压缩Navier Stokes方程. 数值模拟表明, 所得结果比一阶模型的结果有较高的精度与分辨率.     

计算可压缩流体流动的LB多速度模型

建立了用于计算可压缩流体流动的三速度六角形ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ模型，此模型要求粒子碰撞过程不仅满足质量和动量守恒，而且满足能量守恒．确定了此模型平衡态的形式，导出了此模型对应的宏观质量、动量和能量方程．此模型可用于计算具有温度变化的空气动力学问题．给出了一维压力波传播问题的计算结果．     

反应扩散问题的格子波尔兹曼模型

本文利用格子波尔兹曼方程、Chapman—Enskog展开及多尺度技术,建立了二维反应扩散问题的格子波尔兹曼模型,给出了可用于求解反应扩散系统的LBM方法。     

用于求解Poisson方程的格子Boltzmann模型

提出一个求解Poisson方程的格子Boltzmann模型.通过使用Chapman-Enskog展开和多尺度展开得到了在不同时间尺度下的系列偏微分方程及平衡态分布函数和具有三阶截断的误差修正Poisson方程.用该模型计算Kolmogorov流和Green-Taylor涡流,并与解析解进行比较,计算结果表明,数值结果与经典解析结果基本相符.     

偏格子中的格子Boltzmann方程

给出偏格子的格子Boltzmann模型. 应用Chapman-Enskog展开和多重尺度技术, 通过 选择平衡态分布函数的高阶矩和偏张量的形式, 得到偏网格上的Euler方程.     

求解Rossler方程的格子Runge-Kutta-Boltzmann算法

提出一种求解Rossler方程的格子Runge-Kutta-Boltzmann算法. 先使用经典Runge-Kutta公式构建格子Boltzmann模型, 得到了高阶截断误差; 再通过Chapmann-Enskog展开和多尺度展开技术, 获得了不同时间尺度的系列偏微分方程和修正Rssler方程. 数值结果表明, 所得模型可用于求解Rossler方程.     

流-固耦合问题的精细积分求解法

为了解决流-固耦合动力学求解效率和精度低等问题,提出了增维精细积分法.根据有限元理论推导流-固耦合方程,将流-固耦合方程改写成状态空间形式,在矩阵仅增加1维的情况下将积分运算转化为代数运算,扩大了精细积分法的应用范围,从而得到增维矩阵的流-固耦合精细积分求解.同时,将增维精细积分法与Newmark法的计算结果进行对比,以验证其有效性.结果表明,由于不用求解矩阵H的逆矩阵,增维精细积分法避免了矩阵奇异带来的计算解的不稳定性.增维精细积分法与Newmark法的计算结果较吻合,且其在较大计算时间步长条件下的计算精度较高.     

基于特征的产品造型设计

以虚拟现实技术进行产品的造型设计和最终产品仿真，在设计阶段替代传统的实物模型，从而缩短产品开发周期、降低开发费用，在工程设计中具有重要意义。为此，讨论了基于产品特征的信息描述，参数化特征的造型方法和特征造型系统的结构与功能，应用计算机辅助设计手段，将产品的参数等属性与实体模型融为一体，提出了一种在产品造型设计中基于特征的计算机建模方法，充分地表达了模型的形状及其特征参数，并以减速箱特征产品造型设计为例，有效地解决了特征模型中几何信息，物理信息的表达及其生产管理系统的信息化。     

聚氨酯/全氟端基星型聚合物固体电解质

用全氟端基星型聚合物与线形聚氨酯共混，掺入高氯酸锂制成聚合物固体电解质．并利用红外光谱、拉曼光谱、差热分析、扫描电镜、交流阻抗谱等测试方法对电解质体系的溶盐性能、热性能和导电性能进行了研究．全氟端基星型聚合物是由全氟辛酸酰氯在作为核的超支化聚缩水甘油表面接枝得到．结果表明，含有全氟端基星型聚合物的固体电解质有更好的溶盐和导电性能．     

固体火箭发动机喷口参数的数值计算

采用高精度数值分析格式，对二维轴对称、粘性、湍流流动方程进行研究。通过对固体火箭发动机喷管内流动的数值模拟，得到发动机喷口截面上的静温、静压和马赫数等流动参数。数值计算的入流边界条件分别设定为发动机燃烧室燃气的质量流量和总压，2种边界条件下的计算结果相比较差异不大，计算结果与试验测试结果的相对误差较小。通过理论计算与试验的比较，表明该研究方法具有切实可行的工程应用价值。     

复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann模型分析解

利用格子Boltzmann模型中的Chapman分析方法, 给出系列偏微分方程以及Chapman多项式的一般形式, 通过求解复Ginzburg-Landau方程的平衡态分布函数, 给出不同时间尺度上分布函数的表达式, 进而得到复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann分析解.     

1/2波长复合形变幅杆的有限元分析

为了改善变幅杆的某些性能,如增加放大系数,提高超声波加工材料去除率,该文探讨了1/2波长复合形变幅杆。运用有限元软件对变幅杆进行动力学分析,包括模态分析和谐响应分析,获得了若干重要参数,如共振频率、位移节点和放大系数等。从模态分析中可以得到变幅杆的纵振频率为19 769 Hz,放大系数为2.27。研究结果为超声变幅杆的设计、校核和分析提供了一种新的方法。     

多震源地震压力波的格子Boltzmann模型

给出一种新的用于模拟地震压力波的格子Boltzmann模型. 使用压力分布函数的Chapman Enskog展开和多重尺度技术, 给出满足地震压力波方程要求的高阶矩以及简单的平衡态分布函数表达式. 利用这个模型, 模拟了多震源引起的地震压力波运动, 数值结果可以同差分方法的结果进行比较.     

复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann模型分析解

利用格子Boltzmann模型中的Chapman分析方法, 给出系列偏微分方程以及Chapman多项式的一般形式, 通过求解复Ginzburg-Landau方程的平衡态分布函数, 给出不同时间尺度上分布函数的表达式, 进而得到复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann分析解.     

热波方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法(LBM)研究热波方程, 构建了热波方程的格子Boltzmann模型, 运用该模型对一维和二维热波问题进行数值模拟, 并将LBM数值解与其他经典结果进行比较, 表明该方法可以用于模拟热波问题.     

稀土CeO2纳米固溶体粉末晶格常数与成分的关系

氧化物的晶格常数是材料研究和运用的一个重要参数. 从理论上预测氧化物固溶体的晶格常数是物理学家和材料学家从理论上研究物性参数的方法之一. 经研究, 推导出了计算立方CeO₂ 纳米固溶体晶格常数与固溶体成分关系的方程. 将理论计算纳米氧化物固溶体的晶格常数的方程用于CeO₂ - ZrO₂, CeO₂ - Bi₂O₃ , CeO₂ - La₂O₃, CeO₂ - ZrO₂ - ThO₂ 纳米固溶体晶格常数的计算, 发现晶格常数随固溶体成分变化与立方CeO₂纳米固溶体晶格常数实验结果基本一致, 误差不大于0. 3% , 1. 7%, 3. 4%, 0. 4%.     

3CaO·3Al2O3·BaSO4矿物固溶ZnO的探讨

研究对 3CaO·3Al2 O3·BaSO4矿物中固溶ZnO的情况 ,结果表明 ,ZnO的固溶使矿物 3CaO·3Al2 O3·BaSO4的晶胞参数增大 ,形成了一种有限固溶体 ,其极限固溶量为2 3 3 2～ 2 647w/ %。