河流冰盖热力增长的数值模拟

文章基于多相流理论,建立了河流的热力与水力条件耦合的二维河道模型.模型把河流当作大气-冰体-水体的一个耦合系统,考虑了系统中界面的热量交换,并考虑了冰花在冰盖下堆积对冰盖热量交换的影响.在不同的入口冰花浓度、冰盖上表面温度、入口水流速度的工况下,对冰盖的增长进行了模拟分析,获得了冰盖厚度的增长特征与冰盖形成后水体速度场和温度场的分布特征.模拟结果表明:入口冰花浓度越大、冰盖上表面温度越低、入口流速越小,则形成的冰盖厚度越大;断面上的流速越大,水温越低.     

多维空间常系数双曲型方程式区域套网格差分逼近稳定性判别法

应用多维空间标量双曲型方程式差分逼近的初边值问题在带型区域中由稀变密及由密变稀的不均匀网格差分逼近的耦合稳定判别法，讨论了多维空间中常系数标量双曲型方程式初边值问题区域套网格差分逼近的稳定性．并在二维情形下给出一个计算实例     

近壁剪切流动中湍流斑的非线性演化

提出以脉冲形式的壁面扰动为湍流斑初始模型, 发展高精度高分辨率的三维耦合紧致差分格式, 直接数值模拟近壁剪切流动中湍流斑的生成和发展, 用增长模式和衰减模式法分析湍流斑的非线性演化的特征.     

冬季引水明渠冰盖生长的数值模拟

冬季寒区引水明渠的结冰问题会影响河道的运行和管理,文章利用热力和水力耦合的数学模型对不同条件下二维渠道内的冰盖生长进行数值模拟,通过改变水流速度、气温、水深以及风速的大小分析形成的冰盖厚度;根据数值模拟结果,得出了寒区引水明渠冰盖厚度的增长规律与冰盖形成后水流速度场和温度场的分布规律,以及不同因素对渠道结冰的影响程度.     

水平集方法在两相体系颗粒运动数值模拟中的应用

两相体系中颗粒或颗粒群的运动存在于许多工业过程中,建立了描述两个颗粒(液滴或气泡)在另一液相中运动和变形的三维模型,颗粒的界面用水平集方法捕获,耦合了水平集函数的Navier-Stokes方程用控制容积法和SIMPLEC算法进行求解. 用所建立的模型和算法研究了两种情形下的颗粒运动:两个空气气泡在玉米糖浆溶液中的运动和凝并过程,及两个煤油液滴在静止水相中的运动和变形过程,同时也做了两气泡运动的二维模拟. 两气泡运动的三维模拟结果与他人的实验结果比较一致,二维模拟结果与他人的二维数值模拟结果也比较一致,说明所建立的三维模型及算法能够描述两个气泡或液滴在另一液相中的运动和变形过程.     

二维时域有限差分法提取高温超导互连线频变等效电路参数

采用二维时域有限差分（ＦＤＴＤ）法分析用于超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）封装互连的高温超导互连线的传输特性,并提取其频变等效电路参数．结合描述超导特性的Ｌｏｎｄｏｎ 第一方程与Ｍａｘｗｅｌｌ方程进行二维ＦＤＴＤ分析,建立稳定的差分格式．在时域模拟过程中,非均匀渐变网格划分法的运用和时间序列预测模型的提出,大大节约了计算机内存和计算时间．计算结果和三维ＦＤＴＤ法分析结果比较,一致性较好,且提高了分析效率．     

基于二维变形体入水的滑行艇水动力研究

为寻找准确便捷估算滑行艇水动力的方法,在二维半理论的简化模型下,通过CFD方法建立气液二相流VOF模型,数值模拟二维变形体入水砰击过程,对滑行艇稳定直航状态下的动升力进行研究.为验证数值模型精度,首先对二维楔形体入水进行数值模拟,并将得到的砰击参数与理论近似解结果进行比较,进而根据船模实验中的航行姿态,将三维船体稳定直航简化为二维变形横剖面入水过程并通过动网格技术进行数值模拟.将变形横剖面入水不同时刻的动升力沿船长方向对应的横剖面位置进行积分得到全艇的动升力.同时,对三维船体进行绕流计算,将得到的动升力与二维积分结果以及实验值进行对比.计算结果表明,二维和三维计算结果均与实验数据基本吻合,通过CFD方法计算基于二维变形体入水的高速滑行艇水动力问题具有可行性.     

溃坝波在弯曲河道中传播的二维数值模拟

为分析溃坝波在天然弯曲河道中传播的特点,建立了跟踪河道走向的正交曲线坐标系,并通过坐标变换、简化和水深积分推导出了曲线坐标系下的二维浅水方程.利用能较好地适应水流间断性质的Godunov差分格式,对控制方程在二维矩形区域上进行离散求解,模拟溃坝波在不同弯曲度弯道中的传播过程.结果表明,该模型能够简便、快速、有效地模拟弯道溃坝波的传播,河道的弯曲会对溃坝波传播的速度以及水面形态产生影响.     

电测深曲线三维正演数值模拟

本文阐述了用有限差分方法模拟计算三维电测深曲线的原理,提出了可以节约内存,提高运算速度的剖分网格,差分格式和超松弛迭代数值解的计算方法 简化了电测深曲线三维数值模拟的问题,并且有效地控制了模拟计算精度。     

中性水凝胶多相混合模型的相变研究

基于多相介质混合理论建立的模型,研究中性水凝胶的相变行为,经过一定的合理简化,得到了一个关于固相体积分数的偏微分方程.一维情况下,在不同的初始条件下通过差分格式数值模拟相变的动态过程,与稳态结果吻合得很好,并且相变得很平缓;二维情况下,基于不动点迭代,数值模拟了周期小扰动边界下相变的稳态情况,分析了相变特点.     

混凝土开裂的三维非线性数值模拟

作为一种准脆性材料,混凝土在发生开裂后将表现一定的应变软化特性。该文将Bazant提出的钝断裂带模型,扩展到考虑剪切软化情形,推导出全量算法的三维弥散软化本构关系,并对线性、双线性两种应力应变软化关系采用简化的割线模量折减系数,应用于混凝土开裂扩展的三维数值模拟。通过对比三点弯梁试验的数值模拟结果与试验结果,以及与二维增量关系模型的计算结果进行比较,验证了该模型能较好地模拟混凝土开裂行为。     

曲线的数值描述及其生成算法

提出了一种以二维及三维离散点的坐标值代替函数来描述二维及三维曲线的方法,并给出了这种数值曲线生成的叠代算法,该方法以差分替代导数,直接生成曲线上点的坐标,而不是样条函数。     

弯曲河道演化的元胞自动机模拟

提出了二维元胞自动机模型用以模拟弯曲河道的演化.模型体现了河道冲淤状态与水流之间的反馈作用,以及河道对冲淤的历史记忆机制.将模型用于一个正弦派生曲线所产生的简单河道,结果能够再现弯曲河道演化的一些典型特征,如凹岸冲刷凸岸淤积、河道深鸿线的迁移方向、河岸演化规模的幂分布等.     

二维、三维螺杆定子热力耦合有限元模型对比分析

针对螺杆钻具定转子热力耦合工况的复杂多变、三维有限元模型耦合分析建模复杂、计算量大、效率低下等问题,该文同时建立了二维与三维螺杆马达动态仿真模型,利用单向解耦的方法的对二者在相同条件下的热力耦合工况进行对比分析,结果发现,三维模型的计算结果与二维模型相差无异,可以利用二维模型来代替三维模型对螺杆马达进行有限元分析以提高工作效率。     

多边形颗粒随机分布复合材料的模拟及其网格算法

针对颗粒为多边形且呈随机分布的多相复合材料,给出了计算机模拟．同时,对此二维区域提供了一个自动三角形网格剖分算法,通过程序实现,用实例说明了算法的有效性．此算法可推广到三维情形,如：裂纹材料等．     

基于流固耦合的尾矿库三维失稳形态及稳定性分析

针对尾矿库实例,根据尾矿库几何特征建立了尾矿库的三维数值分析模型,实现了尾矿库基于流固耦合—强度折减的三维稳定性分析,分析了尾矿坝滑移面的形成过程,得出尾矿坝内三维滑移面空间分布:该滑移面在尾矿坝坝面上表现为一个封闭的塑性带,塑性带分布范围与尾矿库地形相关;该滑移面在尾矿坝的纵剖面上表现为近似圆弧的曲线,且其埋深与库区地形相关,对尾矿库三维破坏区合理分析有利于确定尾矿库可能溃坝范围,为尾矿库风险分析提供依据.最后对三维强度折减法和二维极限平衡法进行了比较分析,结果表明尾矿坝临界滑移面位置和安全系数与三维地形相关,建议采用二维分析时计算剖面选取应考虑地形影响.     

光导开关产生的非线性电脉冲的数值解释

针对光导开关产生的非线性电脉冲的实验结果:线性脉冲—延迟—雪崩(不稳定)—锁定(基本稳定),结合物理原理,应用二维器件模拟器MED IC I,对光导开关的数值模拟结果进行了分析讨论;同时,提出了一个自洽的物理机制.结果表明:理论模拟结果与实验结果相比较基本符合,提出的非线性光导开关的物理机制基本上可以解释光导开关在非线性模式下的各种特征,为进一步解决怎样能使输出的电脉冲更稳定提供了一定的理论依据.     

船体上层建筑有效性分析的简化模型

提出了一种估计上层建筑有效性的简化模型，把船体的三维结构简化为二维模型，使上层建筑和主甲板结构间的相互作用得到较好的模拟，从而对上层建筑参加船体总纵弯曲程度的计算得以简化，并得到满意的结果．     

基于边界层风洞的下击暴流稳态风场特性数值模拟

针对下击暴流稳态风场模拟问题,基于计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),首先分别采用二维、三维冲击射流模型对下击暴流风场进行数值模拟,对下击暴流风场特性进行研究.在此基础上,根据下击暴流对桥梁结构作用主要受水平风速影响的特点,采用二维数值模拟方法对边界层风洞中设置倾斜平板模拟下击暴流水平风速风场进行了研究.最后,设计并加工了边界层风洞下击暴流水平风速模拟试验装置,在边界层风洞中进行了下击暴流水平风速风场模拟试验,并将数值模拟结果与试验结果和已有文献结果进行了比较.结果表明:下击暴流风场的二维冲击射流模型模拟结果与三维冲击射流模型模拟结果吻合较好,即二维冲击射流模型是一种有效的下击暴流风场简化模拟方法;在边界层风洞中设置倾斜平板所模拟的下击暴流水平风速风场数值模拟结果和风洞试验结果具有较好的一致性,并与冲击射流模型数值模拟结果和现场实测结果均吻合较好,即在边界层风洞中设置倾斜平板可模拟下击暴流水平风速稳态风场特性.     

振动作用下单螺杆挤出机内聚合物熔体的流动

提出了一种求解二维耦合流场的有限差分数值模拟新方法，避免了求解压力Poisson方程。对振动力场作用下聚合物熔体在单螺杆挤出机螺槽内的流场进行了数值计算，得到了不同时刻螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力分布。结果表明，振动将导致螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力周期性变化，当振动扰动系数较大时，螺槽展开方向甚至会出现瞬时压力反流．最后，通过剪切应力的分布曲线证明本研究所得结果的正确性。