用水深平均雷诺方程模拟有限长直立圆柱绕流

本文用水深平均雷诺方程和水深平均ｋ－ε方程，模拟在浅水宽阔水域中有限长直立式圆柱的绕流．在水深平均后的方程中，由于水深不均匀性所增加的修正源项，改善了控制方程的可解性，保证了在整个计算过程中ｋ和ε值非负．用结构块贴体坐标系方法生成的ＯＣ型网格，为计算提供了良好网格条件．用有限差分法和余量校正法进行离散和计算．本文计算了雷诺数为１２００的圆柱绕流，与Ｎａｇａｔａ的实验结果有很好的一致性．作为尝试，本文还计算了雷诺数为１０５的圆柱绕流，得到了很好的计算结果．     

波—粘性流—海洋结构物的相互作用

波－粘性流－海洋结构物相互作用的研究对海洋结构物附近地基的冲刷估计和防护是十分重要。目前对这一问题的研究还不多。本文基于水深平均雷诺方程和水深平均ｋ－ε模型，对典型海洋结构物直立圆柱附近的粘性波流场进行了数值模拟。在数值计算中，应用了差分法、余量校正法和人工开边界条件。本文对雷诺数为１０＾５粘性流和正弦波联合作用时直立圆柱附近的波流场进行了计算。计算结果表明，本文方法对处理波－粘性流－海洋结构物相     

堤坝内流场和外流场的计算

本文把堤坝的外流场和内流场看作一个整体问题，以Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程为流动控制方程，用ＶＯＦ法确定外流场的自由界面与内流场的浸润线，采用ＳＯＬＡ－ＶＯＦ方法进行数值求解．用堤坝内部细胞单元结构模型简化堤坝内部石块和空隙的复杂形状结构．为了验证上述数学计算模型的有效性，本文对梯形截面堤坝，在外界孤立波作用时，进行了堤坝外流场和内流场的计算，可以看到堤坝内压力场对堤坝的安全至关重要，同时还可以看到堤坝的内外压力场的脉动作用，是造成坝体破坏的重要因素．     

自然通气状态下半浸桨水动力特性数值分析

为了研究自然通气状态下半浸桨的水动力特性,以雷诺时均(RANS)方程求解流场,同时结合流体体积(VOF)方法和滑移网格技术对标准半浸桨模型841B非定常气液两相混合流场进行数值模拟.数值分析结果表明,推力系数KT和转矩系数10 KQ的计算结果与试验值吻合良好,尤其在设计点附近,两者误差均在5%以内.在尾流场中,空气腔呈螺旋状向下游发展,螺旋的直径先增大再减小,最后螺旋状的空气腔逐渐消失.由于浸深较小,半浸桨在水平方向、垂直方向上均受到很大的力和力矩.半浸桨的尾流场以自由液面为界,速度发生突变.桨盘面之前,半浸桨通过抽吸作用影响流场;桨盘面之后,滑流作用主导流场.     

高频感应热等离子体中颗粒运动和加热的研究

颗粒在热等离子体中运动和加热的研究，有广泛的工业应用价值。本文通过颗粒与热等离子体相互作用的计算，给出了颗粒在热等离子体中运动轨迹和加热历程的一些数值模拟结果，为有效控制颗粒的运动轨迹和在高温区的停留时间，提供了依据。     

典型标准水面船型阻力和黏性流场的计算

本文通过采用PISO(Pressure Implicit with Splitting of Operators)算法求解不可压缩RANS方程,对两类典型标准水面船型阻力和黏性流场问题进行数值计算验证.其中自由面的模拟采用单相Level set方法,湍流模式选取SST k-ω模型.首先以标准数学船型Wigley船为例,进行网格收敛性验证,讨论分析时间步长的选取和壁面网格参数的确定对计算结果的影响,为复杂问题的求解提供经验参考;然后在合适的网格及时间步长下计算不同Froude数(Fr)时Wigley船体受到的总阻力系数、摩擦阻力系数、船体表面波高图等,并分别与模型试验结果和经验公式估算结果对比,结果吻合很好,从而验证了该算法的可靠性.此外,还模拟计算了第二类标准船型DTMB5415的阻力系数和黏性流场,总阻力计算结果与实验结果吻合很好,船体波高图与实验结果相比稍有误差.数值计算结果和分析充分证明本文算法和计算程序的可靠性.     

MPS方法在三维溃坝问题中的应用

MPS(Moving Particle Semi-Implicit)方法是一种拉格朗日粒子法,在处理大变形流动问题中具有很大的优势.将MPS方法应用到三维溃坝流动问题中,并对粒子的移动方式进行了修改,改进后的方法(XMPS)可以使粒子移动更加有序,避免粒子间的相互穿透.数值计算结果表明:MPS方法(包括XMPS)在处理复杂的自由面流动问题中具有很好的灵活性和可靠性,数值模拟能够比较准确地预测出自由面的形状和位置,即使在水面出现翻卷、入水和水柱撞击到障碍物时,数值结果仍然能够与实验相吻合.从细节上看,XMPS可以给出更为清晰、光滑的自由面形状,并能更好地捕捉到流动的细节特征.     

一种POSS掺杂改性聚氨酯水性分散体乳液的制备和性能研究

本文采用化学方法制备了一种多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液，并采用投射电镜、扫描电镜、粒径分析、热失重、紫外-可见光吸收和涂膜力学性能等测试手段对该POSS掺杂聚氨酯分散体及其涂膜的微观结构、热、光和力学等性能进行表征和研究。实验结果表明，该乳液具有良好的室温贮存稳定性能（>3月），POSS与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应。POSS的掺杂改性不仅能够提高聚氨酯涂膜的耐热性能，显著提高水性聚氨酯涂膜的硬度和耐水性，同时该掺杂聚氨酯涂膜还具有优异的抗紫外光能力。     

结构块域贴体坐标网格的数字生成

本文在单一矩形变换域巾体坐标网格生成方法的基础上，提出了结构块域贴体坐标网格数字生成方法，很好地解决了复杂几何形状，以及复杂拓扑结构的物理域变换问题，也为计算流体力学实施并行算法提供基础。