一种时域精细算法求解二维双曲热传导问题

采用一种时域精细算法来求解二维双曲热传导正问题，在离散时间段内将各变量展开，能够对各变量更精确地进行描述，对于非线性问题不需要进行迭代，给出了数值验证，并与其它算法进行了比较。     

基于SPH方法的碎片穿甲数值模拟

基于显示中心差分格式应用光滑粒子流体力学方法(SPH)和有限元(FEM)两种方法研究在三种不同接触方式下,钢制方块碎片对质地均匀的铝板侵彻过程中的力学过程。计算结果获得金属碎片在侵彻过程中粒子云的扩散分布变化情况。对在不同角度下侵彻过程中的破坏规律作出了一些总结。所得结论为进一步深入研究侵彻及防护问题以及引信设计的参数优化提供一定的依据。     

基于SPH方法的球形弹丸撞击薄板研究

基于显示中心差分计算格式,应用光滑粒子流体力学方法(SPH)模拟计算了直径为6.35 mm铝球正撞薄铝板的过程,并将计算结果与闪光X射线照相系统所拍摄的结果相比较。对比研究结果大致得出了球形弹丸内部应力波传播的规律。并定性验证了靶板厚度与球形弹丸变形与破碎间的规律。所得结论为进一步深入研究弹丸破碎以及Whipple防护结构撞击极限取相参数优化提供一定的依据。     

基于SPH方法的立面二维涌浪数值模拟

基于无网格SPH法模拟块体下滑所引起的涌浪流动过程,并将模拟得到的自由表面速度、高度变化结果与解析解以及VOF紊流模型计算结果进行比较。在此基础上,计算滑块下滑速度分别为0.2,0.6,1.0 m/s时的自由面变化。结果表明:滑块下滑引起水槽自由液面变化并形成卷碎波,并有水气混掺现象。自由面孤立波波形、水平速度与解析解以及VOF紊流模型计算结果吻合较好。下滑速度较慢时波形平坦,无卷碎波产生;滑速大时水气完全分离;涌浪形成的波峰峰值随滑块入水速度增大而增加。SPH方法可进一步用于模拟水体中由大型崩岸产生的高速远程滑坡涌浪或复杂的海啸模拟。     

基于FEM/SPH耦合的高压水射流扩孔效果分析

结合工程实际,运用有限单元法(FEM)和无网格法中光滑质点动力学方法(SPH)耦合的数值计算方法,对高压水射流扩孔过程进行模拟,确定岩体破碎区半径,分析高压水射流扩孔效果。分析结果表明高压水射流扩孔效果明显,可用来指导高压水射流扩孔技术的进一步研究及应用。     

基于SPH法的金属切削大变形数值模拟

采用光滑质点流体动力学法对金属切削过程中复杂的材料本构行为进行了数值模拟,进而分析了切削加工中的基本规律.模拟结果表明,切削过程是切削层材料受刀具的挤压而产生的以剪切滑移为主的塑性变形过程;堆积在刀尖处的材料屈服强度提高,接触应力增大,使得工件表面产生显微裂纹;切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在一定范围内平稳变动;形成切屑后,前刀面上的最大接触应力在距离切刃一定距离处上下变动,在该位置处刀具的磨损较为严重.     

SPH方法在溃坝数值模拟中的应用

光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种纯拉格朗日无网格方法,适用于模拟波浪破碎、高速水流、高速冲击碰撞等瞬时极大变形的问题。介绍了SPH方法的基本原理、核函数及离散格式的控制方程、边界处理方法等,建立了数值水槽模型,验证了模型的有效性。应用SPH方法模拟了二维溃坝问题,考虑了添加无孔障碍物和有孔障碍物的2种情形,将模拟得到的结果进行对比分析。结果表明,SPH方法能够很好地捕捉流体自由面变形、飞溅及融合现象,在一定程度上有孔障碍物有更好的消能效果。     

热电制冷热传导模型及其在非均匀热流中的应用

基于半导体制冷器的结构和热电耦合特性,通过分离帕尔帖效应和焦耳效应的响应区域简化了内热源表达式,并利用椭圆偏微分方程建立了热电制冷器的新型热传导模型.该模型仅需制造商提供的标准参数,不依赖于热电偶的物理和几何参数,因而在输入电流和边界条件确定后可实现半导体制冷器在非均匀热流下温度场的数值分析.文中通过拟合制造商提供的产品测试数据验证了模型的通用性,利用该模型得到了含热电制冷器的小尺寸半导体功率器件散热系统的三维和切面温度场分布图,并对该散热系统进行了共性分析.     

精细积分算法求解双曲热传导问题

采用精细积分方法求解线性双曲热传导问题，建立了一般的双曲热传导有限元模型，推导了双曲热传导方程中的精细积分方法的具体列式，数值算例验证了该方法的有效性。     

城市交通的热传导分布模型研究

运用热传导理论来建立城市交通分布模型,并通过平面热传导方程来对建立城市交通分布模型的可行性进行了研究,给出了热传导分布模型及初始条件和求解方法.     

非傅里叶导热现象的双元相滞后模型剖析

针对实验观察到的多孔材料内的非傅里叶导热现象,采用双元相滞后（Dual-phaseLag)模型来描述多孔材料内的非傅里叶导热过程并进行了数值求解,求解结果表明,若τT和τq取值恰当,双元相滞后模性地预测实验型可以定后观察到的非傅里叶导热现象;变化τT和τq的相对数值,介质中的非傅里叶导热将表现为不同的形式,据此,文中对非傅里叶导热进行了较为全面的定义,指出了非傅里叶导热与传统意义上的热波并非等价。     

A pore-scale smoothed particle hydrodynamics model for lithium-ion batteries

A mesoscopic pore-scale model of multi-disciplinary processes coupled with electrochemical reactions in lithium-ion batteries is established via a relatively novel numerical method—smoothed particle hydrodynamics(SPH)method.This model is based on mesoscopic treatment to the electrode(including separator)micro-pore structures and solves a group of inter-coupled SPH equations,including charge(ion in electrolyte phase and electron in solid phase),species(Li?in electrolyte phase and lithium in solid active materials),and energy conservation equations.Model parameters,e.g.the physicochemical properties are location-dependent,directly associated with the local component of the medium.The electrochemical reactions are prescribed to occur exactly at the interface of solid active materials and electrolyte.Simulations to isothermal discharge processes of a battery of 2-dimensional idealized micro-pore structure in electrodes and separator preliminarily corroborate the reasonability and capability of the developed SPH model.     

热传导问题的MATLAB数值计算

分析了应用MATLAB中PDE工具箱解热传导问题的方法和步骤，编制了三个难以用解析方法求解的算例。采用有限元法求解导热偏微分方程，应用PDE工具箱得到数值解。对适合圆柱坐标描述的问题，通过公式变化将其转换为能用PDE工具箱求解的形式。算例表明，用MATLAB对复杂形状和有内热源的非稳态导热问题进行数值计算和图形处理是方便高效的。     

Molecular dynamics simulations of non-Fourier heat conduction

Unsteady heat conduction is known to deviate significantly from Fourier＇s law when the system time and length scales are within certain temporal and spatial windows of relaxation. Classical molecular dynamics simulations were used to investigate unsteady heat conduction in argon thin films with a sudden temperature increase or heat flux at one surface to study the non-Fourier heat conduction effects in argon thin films. The studies were conducted with both pure argon films and films with vacancy defects. The temperature profiles in the argon films showed the existence of mechanical waves when the thin film was suddenly heated and the wave nature of the heat propagation. The flux phase relaxation time, Zq, and the temperature phase relaxation time,τt, were calculated from the temporal variations of the energy flux and temperature distribution in the film. Comparisons of the MD temperature profiles with temperature profiles predicted by Fourier＇s law show that Fourier＇s law is not able to predict the temperature variations with time. Different film thicknesses were also studied to illustrate the variation of the time needed for the films to reach steady-state temperature profiles after a sudden temperature rise at one surface and to illustrate the finite speed of the energy waves.     

多孔介质孔隙尺度下不可压缩流体流动特性SPH模拟

基于孔隙尺度下的多孔介质模型,使用光滑粒子动力学(SPH)数值模拟方法研究多孔介质中不可压缩流体流动现象,分析流体在孔隙尺度下的流动特性.首先通过模拟经典的Poiseuille流和Couette流验证方法的正确性.随后,针对流体在分别由圆柱和方柱为骨架构造的规则多孔介质内的流动情况,同时使用SPH方法和有限元法(FEM)进行模拟,所得的结果十分吻合.最后利用SPH方法对流体在基于贝雷岩心获得的多孔介质模型和以同尺度的圆柱为基元构造的一种人工随机多孔介质模型内的流动进行模拟,证明平均流体速度和单位质量体积力具有很好的线性关系.     

应力波和层裂计算中的光滑粒子法

采用光滑粒子法,数值模拟了平板碰撞下一维弹塑性应变波的传播及其在自由面和固定端的反射.通过引入含损伤的应变率相关的本构方程,对铝-锂合金的层裂实验进行了数值模拟.计算结果表明,光滑粒子法能很好地模拟应力波的传播和相互作用,层裂的计算结果与实验结果也比较吻合.     

基于光滑粒子法边坡失稳影响范围的模拟

基于光滑粒子流体动力学(SPH,smoothed particle hydrodynamics),以经典弹塑性本构模型为核心,结合一系列数值处理方法,探讨精确和便捷地对边坡失稳破坏影响范围的模拟方法与技术。文中借助地理信息系统(geographic information system,GIS)平台与C#编程建模,将边坡地形细节与特征创建成为SPH粒子,对模型部分边界粒子排列方式进行改进,最后应用到边坡模拟的实例中。结合GIS平台与Matlab开发了滑坡SPH粒子自动排列程序,将此模型与方法应用在美国华盛顿州Oso滑坡实例中,经过参照对比,数值模拟结果与滑坡现场收集数据较为吻合,验证了光滑粒子法及运动模型在模拟边坡失稳影响范围的适用性。     

围护结构瞬态导热问题的传递函数模型

在复合平壁瞬态导热传递函数模型的基础上,通过热平衡原理建立了围护结构瞬态导热的传递函数模型。围护结构的传递函数由组成围护结构的各壁面的传递函数合成,为了保证全盛过程的稳定性,提出了一种改进的优势特征根法,实例计算效果良好。     

对非线性热传导方程行波解的推广

将非线性热传导方程的行波解推广到了耦合的热传导方程组和广义热传导方程的行波解,其方法主要是利用Riccati方程和Mathematica工具．从而将非线性热传导方程的行波解大大推进了一步．广义热传导方程中的r只要是不等于零就行．同时也推广了行波解的种类,即a≠0时的情形．因此这个结果更具有一般性。     

一类热传导方程逆时反问题的数值解法

讨论一类热传导方程逆时反问题(BHCP)的数值解法.中心差分法的思想是基于对原问题只进行空间离散,转化为一个不适定的常微分方程组的初值问题,然后利用变量变换把该问题转化为一个适定的常微分方程组的初值问题,最后利用Runge-Kutta方法进行数值求解.数值结果说明了数值解与精确解吻合良好.