基于格子玻耳兹曼的等离子射流场数值模拟

采用格子玻耳兹曼(LB)方法建立了等离子射流温度场和速度场的计算模型，与传统数值方法相比，LB方法具有直观的物理背景．用正六边形7-bit网格划分计算区域，通过选取适当的两套平衡分布函数和采用Chapman-Enskog展开及多尺度技术导出了等离子射流场的宏观方程，并将计算结果与已有文献的实验结果进行了比较，验证了计算模型的有效性；计算结果表明，减小紊流粘度可以提高射流的能量密度和有效长度．     

一维有源扩散方程的格子B0ltzmann方法

给出了一维有源扩散方程的格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型，从统计物理换有度导出了宏观有源扩散方程，确定了局域平衡分布函数Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｓｋｏｇ展开的待定系数，计算机模拟结果和理论结果一致。     

阀门等离子弧堆焊层气孔的排除

介绍了等离子弧堆焊的焊接特点,并结合阀门焊接生产实际情况,对等离子堆焊工艺进行了探讨。对等离子堆焊中出现的焊接缺陷进行了研究,主要对气孔缺陷的处理进行了阐述。     

玻尔兹曼网格方程在长输管道瞬变流中的应用

该文以瞬变流动理论为基础，通过Chapman-Enskog展开和多尺度技术，在标准玻尔兹曼网格方程中引入摩阻附加项，推导出求解长直输水管线瞬变流动数值解的玻尔兹曼网格方程。并根据长直输水管线的流动特性，选择合理的平衡分布函数形式。结合理论和实例进行数值实验，论证了玻尔兹曼网格方程模拟长直输水管线瞬变流动的可行性。     

激光与空气等离子弧切割镁合金的试验研究

利用高功率固体脉冲Nd:YAG激光和空气等离子弧对4 mm厚的AZ31镁合金板进行了切割试验.通过光学显微镜观察分析切缝及断面的宏观形貌和微观组织,结果表明:激光切缝窄细平直,断面波纹小且分布规律;空气等离子弧切缝较宽,且切割断面容易氧化.两种方法切割镁合金断面都形成有重熔层,激光切割重熔层厚而致密,与母材交界处无明显的热影响区;空气等离子弧切割重熔层较薄,内部有大量气孔和残渣,切缝中、下部有明显的热影响区,最宽处达50μm.为提高镁合金切割加工质量提供理论依据.     

变系数反应扩散方程的格子Boltzmann模型

研究了含变系数的反应扩散方程,构建了含弛豫时间函数τ(x,t)的D1Q3格子Boltzmann模型.为了能准确地恢复出此宏观方程,利用Chapman-Enskog展开和多尺度分析技术,推导出了各个方向的平衡态分布函数和弛豫时间函数τ(x,t)的具体表达式.数值计算结果表明该模型是稳定、有效的.     

在相对论性激光-等离子体系统中模拟激光参数对等离子弧柱形态的影响

基于相对论性激光-等离子体动力学理论和PIC方法建立了激光入射等离子弧柱的模型,该模型描述了激光入射等离子弧后粒子的运动,并模拟了弧柱形态的变化。通过改变激光的平均功率、脉冲宽度以及重复频率,模拟等离子弧柱形态变化,得到的激光参数对等离子弧柱形态的影响规律。通过控制弧柱的直径可以提高材料的熔积性能。计算结果表明增大激光平均功率、脉冲宽度,可以更深地压缩等离子弧;但是,重复频率的影响则会出现波动现象。激光等离子复合加工更适合于精细加工。     

等离子射流特性的实验研究

等离子弧具有温度高、能量集中、气氛可控和冲击力大等特点,在机械行业中得到越来越广泛的应用。以提高等离子弧加工质量为目的,利用纹影法对等离子射流的流场进行了实验研究,分析了等离子工作电流、气体流量对等离子射流的影响,从而对提高等离子弧喷涂质量具有一定的指导作用。     

固体断裂非平衡统计理论

固体断裂非平衡统计理论或叫非平衡统计断裂力学是用非平衡统计理论的概念和方法结合微裂纹(或微空洞)演化动力学从微观原子机理出发推导出固体材料的强度、断裂韧性和疲劳寿命等宏观力学量的断裂理论, 在这个理论中,微裂纹统计演化方程起着从微观向宏观过渡的核心作用,它的系数可由微裂纹成核长大的微观位错或点缺陷等机理求得,而其解则通过最弱链模型等与宏观力学量相联系,从而可统一推导出微裂纹分布函数、材料的断裂几率、可靠性、各种宏观力学量的统计分布函数、统计平均值和统计涨落,本理论可广泛用于金属、结构陶瓷和玻璃态高聚物的脆性、疲劳、延时和环境等断裂类型．主要阐述了上述思想和方法,并给出了部分新结果,展望了未来发展方向。     

用格子Boltzmann方法求解修正的时间分数阶方程

首先,根据Taylor展开和Chapman-Enskog多尺度展开等技术,用格子Boltzmann方法准确地恢复所讨论的宏观方程,并推导D1Q3和D2Q9模型的平衡态分布函数的表达式.其次,给出两个数值实例验证该方法的有效性.结果表明,用格子Boltzmann方法能求解Caputo型修正的时间分数阶方程的数值解.     

PLD制膜过程中等离子体羽辉演化的模拟

在建立脉冲激光沉积综合统一理论模型的基础上，进一步研究了制备了KTa0.65Nb0.35O3(KTN)薄膜过程中等离子体的空间演化规律，用有限差分法得到等离子体的速度在等温阶段和热阶段两个阶段的变化规律，并对这两个阶段粒子速度空间演化的物理机制进行了深入讨论，给出了相应演化过程的物理图像。     

脉冲放电等离子体电子激发温度发射光谱诊断

利用微量Ar的发射光谱,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体特性进行了实验研究.在对所得Ar原子荧光谱线归属的基础上,分别采用谱线相对荧光强度比值法,玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法3种计算方法,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体电子激发温度进行分析比较.结果表明:采用玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法计算得到的电子激发温度非常接近,分别为(7 474±500)K和(7 480±500)K,说明本研究所涉及的脉冲流光放电等离子体至少接近局部热平衡.     

非线性耦合长短波方程的格子Boltzmann模型求解

通过Taylor展开和Chapman-Enskog多尺度展开技术推导出平衡态分布函数和修正函数,并将两函数引入具有双分布函数的D1Q3格子Boltzmann模型,并利用该模型求解了一类非线性耦合的长短波方程的初边值问题. 对于平面波解和孤立波解,数值模拟结果验证了该模型求解非线性耦合的长短波方程的初边值问题的有效性.     

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.     

对流冷却下板状激光介质热效应的三维模拟

高热负荷固体激光介质的热效应是制约激光器功率提高的严重障碍。以不均匀换热系数模型为基础,研究了具有非均匀内热源的侧面双向抽运板状激光介质在强制对流冷却下的耦合换热问题。结果表明:忽视对流换热系数的非均匀性将导致介质温度场和热应力场计算结果偏低;在平均导热系数取值基准下,介质热物性的温度依存性对其温度分布影响不大。与一维理想模型(均匀换热系数、常物性)的结果不同,采用三维模型并考虑入口段效应时,介质最大应力随R eyno lds数的增大而减小,而对介质膨胀系数的非线性作用不敏感,采用平均膨胀系数即可满足要求。     

等离子体反应的统计热力学分析

通过热力学及统计力学分析，在定量、定压条件及局域平衡近似下，得出了体系各组分的分布与他们配分函数之间的关系；在此基础上，以煤等离子体热解反应制乙炔中起重要作用的物质氢为例，计算了不同温度下该物质组分H2，H2＋，H和H＋的分布；基本正确地描述了在氢在等离子体反应发生器及等离子体反应器的状态，为进一步深入研究提供了参考。     

一类三阶变系数偏微分方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法求解一类具有变系数和源项的三阶偏微分方程. 利用Chapman-Enskog展开技术, 通过选取适当的平衡态分布函数和补偿函数, 恢复出具有三阶精度的宏观方程. 数值模拟结果验证了该模型的有效性.     

极值分布的方差分析检验

本文考虑位置参数和尺度参数未知时极值分布的拟合优度检验。所提统计量W_G类似于Shapiro和Wilk(1965)的正态性检验W,对n=3(1)25给出了W_G的系数表及分布的分位点表,还将W_G与Cramer-Von Mises型统计量A~2,W~2,U~2作了检验功效比较,指出W_G是关于极值分布拟合优度检验的较好统计量。     

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.