曲线拟合坐标技术在复杂边界有压渗流数值计算中的应用

建立了曲线拟合坐标系下的坝下复杂边界渗流的数值计算模型，给出了边界条件和求解方法。计算结果表明，用该方法求得的各种物理量分布符合物理规律；与有限元法相比，该方法无需解大型方程组，节省计算内存和时间，是一种计算复杂边界渗流的有效方法。     

不可压粘性流体流动的边界拟合坐标差分法

本文研究将边界拟合坐标差分法应用于不可压粘性流体流动的计算.我们所提出的不可压粘性流的边界拟合坐标差分格式和生成边界拟合坐标系的滑动边条件方法,得到了满意的算例.     

边界拟合坐标系中的流动方程

本文提出了流体力学解析边界拟合坐标系方法，及建立在这种坐标系基础上对流动方程进行摄动处理的方法，并列举几种流动建立了解析边界拟合坐标系中的方程。     

基于最小二乘拟合的数码相机定位研究

利用靶标上某一点在世界坐标系到像素坐标系转换关系,建立靶标上圆的边界与其像平面的像的边界的对应关系,通过一组非线性方程组的求解可以确定。引入了简化计算的计算模型,得到中的参数所满足的线性方程组Km=U,利用最小二乘拟合可以求得,实验结果表明该方法可以较为准确的给出数码相机的定位。     

正交曲线坐标系下二维浅水方程的变换

在平面二维明渠非恒定流的研究中,常采用边界拟合坐标技术建立二维正交曲线网格,但是直接推导坐标变换后在正交曲线坐标系下的二维浅水方程比较困难.本文给出了一种应用张量分析的推导方法,利用该方法简单、准确地给出了正交曲线坐标系下的二维浅水方程的具体形式,该方程已经广泛地应用于明渠水流计算中.     

求解复杂边界三维粘性流场的非交错网格方法

提出了三维任意曲线坐标系下的压力修正方程，利用非交错网格方法，可直接求解物理平面内的速度分量；发展了任意曲线坐标系下求解复杂边界的三维不可压缩、时均Ｎ－Ｓ方程以及ｋ－ε双方程湍流模型方程的有效数值方法．通过分析计算，表明该方法具有公式推导简便、收敛性好、解的精度高等优点，具有一定的工程应用价值．     

建筑结构非定常绕流风场的数值模拟方法

给出了一种适用于计算建筑结构非定常绕流风场的大涡数值模拟算法.该算法基于有限差分法,采用曲线坐标结构网格,能精确描述形状复杂的物面边界,为下一步准确模拟含有因结构受风变形所致运动边界的绕流场奠定了基础.该算法采用投影法解耦纳维-斯托克斯方程中的压力和速度,对非定常流场的时间步进采用二阶Adams-Bashforth方法.采用同位网格以减少计算所需内存,为了平抑同位网格下中心差分格式导致的固有压力波动现象,计算对流速度时采用Rhie-Chow动量插值方法,利用编制的曲线坐标系下大涡模拟数值计算程序,对德州理工大学(TTU)建筑足尺模型绕流风场进行了模拟,所得结果与现场实测和风洞试验结果进行了比较.结果表明,本文算法是建筑结构非定常绕流风场数值模拟的有效方法.     

复杂船体外板曲面拟合研究

采用双三次样条插值函数方法,对给定离散数据的复杂船体外板曲面进行了拟合研究,将VC的可视化界面与MATLAB强大的数值计算和图形显示能力相结合,建立了复杂船体外板曲面拟合成型的计算机软件．在不同边界约束条件下,拟合曲面与原始曲面的准确度超过99％,验证了曲面拟合软件的可靠性．计算实例证明了方法的有效性．     

基于适体坐标系的TCGMAW熔池行为数值模拟

为了解双丝共熔池气体保护焊的工艺机理,优化工艺参数,对其熔池流场数学模型进行了研究.在分析熔池表面变形的基础上,利用适体坐标变换将熔池表面变形后所形成的复杂物理边界转变为非正交适体坐标系下规则的计算边界,使坐标轴与计算区域的边界一致,从而建立适体坐标系下的离散化控制方程组,并对其能量和动量边界条件分别进行离散求解,进而建立了三维准稳态双丝气体保护焊接熔池流场的数值分析模型,最后采用SIMPLEC算法进行了数值模拟实验.结果表明,该方法较好地处理了熔池表面变形与流场和热场的耦合问题,使得模拟过程更加符合实际情况.     

用边界元法分析复杂形状油藏不稳定压力动态

油藏的形态对井底压力动态响应有着显著的影响,常规的解析方法只能计算规则形状油藏的井底压力响应。首先依据边界元理论推导了任意形状外边界地层以及任意形状外边界地层中含多个任意形状局部不渗透团块的复杂形状油藏的井底不稳定压力响应的计算方法,应用杜哈美原理考虑了井筒储集效应和表皮效应对井底压力动态的影响,然后将边界元方法计算的结果与常规解析方法求解的结果进行了比较,并分析了任意形状油藏的井底不稳定压力动态特征。     

凹槽栅砷化镓金属—半导体场效应晶体管的二维稳态有限元分析

本文叙述用有限元方法对凹槽栅GaAs MESFET’s器件进行稳态模拟的程序。半导体基本方程的离散采用改进的电荷浓缩法和有限元——有限差分混合法;有限元网格采用非均匀剖分及局部加密细分,程序能对结点编序优化,缩小带宽,这对凹槽栅器件,优点更为明显;在用耦合法求解非线性方程组中,采用予优共轭梯度法和牛顿迭代法相结合的新方法,对给定的偏压能一次计算成功。     

用球面混合曲率图像比较三角网格模型的相似性

针对现有相似性比较算法对模型的局部细节特征描述不足的现状,提出了一种零亏格三角网格模型形状相似性比较的新方法.在对三角网格模型进行姿势配准以后,映射三角网格模型到单位球上,并用多种曲率生成球面混合曲率图像,然后用球面调和函数对其分解,提取一维旋转不变的形状描述子进行相似性比较.实验结果表明,采用球面混合曲率图像可以对三角网格模型中不同类型的曲面进行清楚的区分;文中提出的方法能更细致地区别三维模型,对网格分辨率鲁棒且特征提取稳定,因此可以提高三维模型检索的有效性.     

基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计

为了缩短水力机械的水力设计周期和提高设计效率,提出了一种水力机械全三维的优化设计体系,实现了叶片参数化设计、网格划分、CFD计算和后处理的过程全自动集成。采用了遗传算法(GA)全局探索、响应面(RSM)近似建模和二次序列规划方法(SQP)局部寻优的二阶组合优化策略,达到了高效优化设计水力机械叶轮的目的。利用该优化设计平台,以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数,以影响叶片形状的多个几何参数为设计变量,对离心泵叶轮进行了优化设计。优化设计后叶轮水力效率由原来的89.8%提高到92.4%。     

基于面积坐标的四边形杂交应力有限元方法

本文针对二维线弹性问题提出了一种基于面积坐标的新型杂交应力四边形有限元AGQ-LQ6. 该方法基于广义 Hellinger-Reissner 变分原理，位移逼近采用含内部位移的四节点广义协调元，应力逼近则采用九参数线性应力模式. 数值算例显示，本文构造的有限元既能保持面积坐标广义协调元对网格畸变不敏感及粗网格精度较高的优点，又能有效克服泊松闭锁现象.     

Modeling and simulation of heat transfer for glass bulb mold

Cooling system design in glass bulb pressing operation can greatly affect the productivity and the quality of the final product. The concept of cyclic-averaged steady temperature field is proposed in modeling. Heat transfer in the mold region is considered to be a cyclic-steady, three-dimensional conduction; heat transfer within the glass melt region is treated as a transient, one-dimensional conduction; heat exchange between the cooling system surface and coolant is treated as a steady heat convection. A hybrid model consisting of a three-dimensional boundary element method for the mold region and a finite-difference method with a variable mesh for the melt region is used for numerical simulation. Compared with the experimental data, the numerical model developed here is computationally efficient and sufficiently accurate.     

砷化镓金属—半导体场效应晶体管的二维数值分析

本文叙述用有限元方法对工作在导带的 GaAs MESFET's 器件进行二维稳态模拟的程序.用三角形单元不均匀网格剖分的程序,能局部加密,优化结点编码,缩小带宽;对基本方程离散采用改进的电荷浓缩法和有限元——有限差分混合法;方程求解采用藕合法,偏压步长大,计算速度快.     

杂交边界点法在电磁场计算中的应用

以电磁场计算的拉普拉斯方程边值问题为研究对象,将杂交边界点法推广应用于电磁场的数值计算。杂交边界点法基于杂交位移变分原理和移动最小二乘近似,利用基本解插值域内的场函数,而边界上的变量则用移动最小二乘近似,是一种纯边界类型的无网格方法。该方法只需在边界上布点而不需要划分任何网格,解除了节点的网格束缚,能够消除由于网格存在所带来的缺陷。数值算例表明,该方法精度较高、计算量较小,适合于求解各种电磁场问题。     

基于任意多面体网格的Navier-Stokes方程并行求解器

发展了一种基于任意多面体网格的Navier-Stokes(NS)方程并行求解器,基于积分守恒形式NS方程组,发展了支持任意多面体网格的中心有限体积方法。采用基于面的连接关系,对不同拓扑类型的网格[如结构网格、非结构混合网格、多面体网格及剪切六面体(TRIMMER)网格]进行统一处理。对于无黏通量空间离散格式采用HLLEW(Harten-Lax-Van Leer-Einfeldt-Wada)格式,湍流模型采用k-ω两方程模型,时间推进采用适合并行计算的DP-LUR(data-parallel lower-upper relaxation)格式的隐式算法。对RAE2822翼型和ONERA M6机翼的结构网格、混合网格、多面体网格及TRIMMER网格进行了对比验证,结果表明发展的求解器具有较好的网格普适性,在不同拓扑类型的网格上均能求得较为接近实验值的结果;对多面体网格测试了加速比和并行效率,并行计算大大提高了计算效率。证明了求解器具有宽广的网格适应性,能够较为稳定、快速、准确地模拟定常绕流问题。     

Preparation of PLGA-collagen hybrid scaffolds with controlled pore structures for cartilage tissue engineering

Scaffolds used for cartilage tissue engineering should have high mechanical strength and well-controlled pore structure to provide suitable microenvironments for functional tissue regeneration. In this study, hybrid scaffolds which had open and interconnected pore structure and high mechanical property were prepared by hybridization of PLGA mesh and collagen using ice particulates as porogen templates. Embossing ice particulates template was used to form open pore structures on the scaffold surfaces. Free ice particulates were used to generate interconnected bulk pores in the scaffolds. Hybridization with PLGA mesh provided the scaffolds with high mechanical property. Bovine articular chondrocytes were cultured in the hybrid scaffolds. The unique pore structures facilitated the homogeneous distribution of chondrocytes and cartilaginous matrices throughout the scaffolds. Subcutaneous implantation demonstrated cartilage-like tissue regeneration. The hybrid scaffolds should have a high potential for cartilage tissue engineering.     

研究稀有事件的自适应弦方法

用移动网格方法控制网格点的切向运动,在弦方法的基础上提出了自适应弦方法．通过在移动网格方法中选择合适的控制函数,可使网格点密度在这些点附近比较大,从而能够准确地确定最小能量路径上临界点的位置和其上的能量值．将所提出的方法应用到双井势系统和Muelkr势问题中,结果表明该方法是一种可靠的研究复杂系统中稀有事件的数值方法．