海浪的数值模拟及其仿真

研究了海浪的频谱模型 .依据海浪的数学模型和海浪的频谱特性 ,对海浪反演的线性叠加法进行了研究 .大量仿真结果说明 ,线性叠加法是反演海浪的一种有效方法 .     

圆柱尾迹中颗粒运动的直接数值模拟研究

文中首先对圆柱尾迹拟序结构进行直接数值模拟,得到高精度流场后对圆柱尾迹中的运动颗粒进行研究.通过研究不同颗粒St数,流场Reynolds数对颗粒扩散运动的影响来刻画圆柱尾迹中颗粒运动的物理机理.研究表明,由于圆柱尾流独特的涡结构特征,颗粒在圆柱尾迹中的扩散机理主要是决定于吸力作用.     

两层粘性流体中运动球体尾流的数值模拟

采用求解Navier-Stokes方程的方法,研究了有限深两层粘性流体中定常运动球体激发波动的问题.基于体积分数方法,成功地数值模拟了球体运动在自由面和内界面上激发尾迹的特征,揭示了Froude数、密度比和潜深对自由面和内界面尾迹的波系分布和波形结构的影响.结果表明,采用计算流体力学手段预报运动潜体粘性分层流场是可行的.     

基于高精度Boussinesq方程的数值模拟潜艇尾迹

基于高精度速度势布西内斯克(Boussinesq)方程的三维数值波浪水池模拟潜艇在水下航行过程中自由表面波浪形态变化.三维数值波浪水池采用高精度Boussinesq方程模拟波浪传播和衍化过程,造波区域采用流函数理论产生线性与非线性波浪,消波区域采用人工阻尼函数消除波浪反射.通过对称轴水平面将DARPASUBOFF潜艇模型分割为上下两部分,模型上部固定于数值水池水平底部,视为底部隆起.基于流函数生成规则行进波进而模拟潜艇在水下航行时形成的尾迹.数值计算结果给出伯努利水丘和开尔文波水动力尾迹特征.结果表明:该方法是有效的;相对于传统黏性流体计算方法,在同等计算精度的前提下,该方法效率更高.     

多翼空空导弹复杂流场气动力计算

为了高精度地确定导弹的气动力参数,为导弹合理的气动布局提供理论依据,对绕某外形多翼空-空导弹全弹体三维绕流流场进行了雷诺平均Navier-Stokes方程数值模拟,为了使方程封闭采用了Spalart-Allmaras一方程湍流模型,计算方法为Jameson的有限体积多步Runge-Kutta时间推进法和空间中心差分耦合人工粘性项,使用分区技术,通过求解椭圆型偏微分方程方法生成了连续拼接式多块结构化网格,在超音速带有攻角和有滚转角或无滚转角的条件下,获得了导弹弹体、舵翼和副翼上的气动力和力矩,计算结果与实验数据以及其它程序的计算结果吻合较好.结果表明:文中算法可用于真实复杂外形导弹、复杂流态下的气动力计算.     

带自由面三维船体周围粘性流场的数值模拟

采用有限体积法通过求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,数值模拟了包括兴波的三维船体周围的粘性流场,湍流模式使用了子网络尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合模式.对于自由表面的处理,应用了任意拉格朗日-欧拉方法,网格采用了不仅与物体表面贴体,而且与自由表面贴体的动网络,即随着自由表面的变化要不断重新划分网格.虽然此方法需要很长的计算时间,但能较好地描述船体的兴波情况.计算了系列60船模在Fn=0.316,Re=1.9×106时带自由面的粘性流场,计算结果与试验结果吻合较好.     

基于欧拉双流体模型的风沙运动模拟

针对风沙运动的复杂性,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,利用CFD商业软件Fluent 6.3中的欧拉双流体模型,数值模拟了在不同摩阻风速、不同颗粒粒径下风沙流场随时间的变化情况,给出了风沙流达到稳定状态时所需的时间和给定空间位置上沙粒相体积分数的分布曲线.模拟的主要结果与已有的文献报道相一致,从而说明该模型可以用于风沙颗粒流体体系的动力学特性研究.     

孤立波与抛石潜堤相互作用的数值模拟

在海岸与近海工程中,波浪与多孔介质之间的相互作用问题是个普遍存在而又难以处理的问题,因此对其相互作用的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。把波浪场与抛石潜堤内部的孔隙流场作为一个整体问题,从Navier—Stokes方程出发,采用κ—ε模型来封闭雷诺方程,作为波浪场的控制方程,以Forehheimer方程作为孔隙流域的控制方程,用VOF方法跟踪自由表面,应用施主与受主单元模型求解流体体积函数F的输运方程.以孤立波为入射波,数值模拟了孤立波在抛石潜堤前后的波面变化过程,并得到了潜堤内部孔隙流压力的变化结果。     

鱼游尾迹中射流分布特征的数值模拟研究

本文采用一种通过控制仿生鱼摆频来达到自主推进状态的数值模拟方法,研究了不同雷诺数下二维仿生鱼自主游动时尾迹中射流的分布特征,并通过模拟两条鱼串列和交错排列时的自主游动,分析了上游鱼的尾迹对下游鱼的影响．结果表明：仿生鱼尾迹中射流的强度随着雷诺数的增大而减小,射流的空间影响域随雷诺数增大而增大;鱼游尾迹中的射流虽然可以导致下游鱼的阻力增加,但能耗却会降低,这与前人的假想恰好相反;而且随着两条鱼间距离的增大,尾迹中的射流会逐渐减弱为低速区,从而导致下游鱼的阻力小于单条鱼游动时的阻力,节能效果更加显著．本文的研究结果将有利于深入理解鱼群中的节能机制以及鱼群的最优排列方式．     

空间分数阶KGS方程中不同孤子的数值模拟

该文给出了空间分数阶KGS方程的多辛结构,并利用傅里叶拟谱方法和二阶平均向量场方法对分数阶KGS方程的多辛结构进行离散,得到了方程新的保能量格式.利用新格式数值模拟了α和传播速度v取不同值时空间分数阶KGS方程中核子与介子的相互作用,并且分析了新格式保方程的离散能量守恒特性.     

圆碟形潜水器阻力性能研究

提出了一种新型碟形潜水器外形设计.在三维贴体坐标系下,采用有限体积法求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,使用标准k-ε湍流模型实现方程的封闭,数值模拟了艇体周围的粘性流场.通过对不同雷诺数下的粘性绕流和阻力性能的研究,并与水池实验结果相比较,证明了数值计算在潜水器阻力性能研究方面的应用价值.     

脉冲激光线源热弹激发超声导波的数值研究

考虑激光作用过程中材料热物理参数随温度变化的非线性效应,在两维平面内建立了平面应变有限元模型,基于热弹耦合理论数值模拟了脉冲激光线源辐照金属铝板表面激发超声导波的物理过程.数值模拟分别得到了脉冲激光线源在厚度为1 cm与0.2 mm的铝板中激发出的声表面波与Lamb波的时域波形.其中声表面波包括掠面纵波、表面横波与瑞利...     

金属三维塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术

将无网格伽辽金法(EFGM)与三维刚(粘)塑性流动理论相结合,对EFGM在金属三维塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究.分别采用边界奇异权法和修正的罚函数法处理速度边界条件和体积不可压缩条件,采用反正切摩擦模型处理摩擦边界条件,推导了金属三维塑性成形过程EFGM法数值模拟的刚度方程,给出了关键算法.对长方体金属镦粗过程进行了数值模拟,并将数值结果与三维刚塑性有限元体积成形商品软件Deform3D计算结果作了比较.发现两者吻合良好,表明了本文方法的正确性和有效性.     

基于随机分形模拟与Seislog技术预测薄（互）层砂体

地震反演的分辨率大于10m,厚度小于10m的储层砂体在地震反演结果中常常相互叠加,不能单独预测出来,降低了预测精度和预测结果的应用。因此,利用地震资料预测薄（互）层砂体是目前储层预测的一个难点和前沿课题。虽然宽带约束反演表面上能提高分辨率,但那是伪分辨率,不仅没有多大的实际意义,而且计算量大。将随机分形模拟与Seislog软件相结合较好地解决了以上问题。应用实例表明,该方法能预测厚度5m左右的砂体,不仅预测精度较高,而且计算量小,在微机上很容易实现。     

Fourier拟谱方法及晶体生长的化学气相淀积过程的数值模拟

把在求解不可压Ｎ－Ｓ方程上获得很大成功的Ｆｏｕｒｉｅｒ拟谱方法推广到求解速度和温度交连的Ｎ－Ｓ方程组，并用于晶体生长的化学气相淀积复杂输运过程的数值模拟．结果令人满意．说明了该方法在求解复杂流动问题中有广泛的应用前景。     

山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究

为准确模拟山区峡谷桥址处的三维紊流风场,以澧水大桥所在峡谷为工程背景,将现场实测风场用谐波合成法进行等效处理生成了满足峡谷风场特性的随机来流,然后基于对Fluent的二次开发,将生成的随机来流赋予大涡模拟的入口边界.通过对比本文方法和无脉动入口计算结果发现,本文方法更能体现山区峡谷风场的真实流态,最后在本文方法基础上对不同风向角作用下的山区峡谷桥址处风场进行了数值模拟,得到了峡谷桥址处风场的详细分布特性,可为山区峡谷地形紊流场精细化数值模拟提供参考.     

不等高多导体传输线串扰特性的仿真与分析

随着电子系统工作频率的提高,系统中的传输线之间不可避免地会发生串扰问题。将采用时域传输线方程构建不等高多导体传输线的串扰模型,然后通过时域有限差分(FDTD)方法求解传输线方程,获得传输线端接负载上的串扰响应。采用该方法,模拟和分析脉冲集总电压源作用不等高多导体传输线的串扰规律。在此基础上,通过多集总源作用多导体传输线的串扰仿真,获得脉冲型干扰信号对传输线上工作信号的影响。