引力不稳定性在巨分子云聚合形成中的作用

　Two models of molecular cloud in disk galaxies are proposed to investigate the formation of giant molecular clouds (GMCs) under the gravitational instability and random collision using PP(Particle-Particle) simulation. Some conclusions can be drawn: 1) The gravitational instability can make small clouds form large clouds faster than random collision. 2) The differential rotation in the gravitational instability model plays a positive role in the agglomeration of molecular clouds.     

引力不稳定性在巨分子云的形成和演化中的作用

为了研究引力不稳定性在巨分子云形成中的作用,通过计算机模拟技术建立了星系中分子云的较差自转模型.在演化中除了分子云之间的碰撞外,模型还考虑了分子云在恒星盘的背景引力场中所受的引力和分子云之间的相互自引力.其中分别考虑分子云之间的短程力(随机碰撞模型)和长程力(引力不稳定性模型).通过对计算机模拟的结果进行详细的分析和讨论,得到了以下结果:对于较差自转模型,引力不稳定性在巨分子云的聚合形成中起了关键的积极作用,它能够加速和加大分子云的成团.     

现代宇宙学中的数值模拟技术和应用

宇宙尺度上物理过程的多样性和高度非线性使数值模拟成为现代宇宙学必不可少的研究手段,它不仅可以细致追踪宇宙结构的形成和演化历史,同时也为观测和理论模型的检验建立了一个桥梁.本文将总结计算宇宙学领域技术方法的最新发展,包括无碰撞粒子N体数值模拟技术,引入重子物理的计算流体方法.在此基础上,我们将针对现代宇宙学的核心科学问题,简要综述数值模拟技术在面向下一代巡天观测,尤其是暗物质和暗能量探测方面的实际应用.此外,我们选择性地讨论了数值模拟在第一代恒星和反馈作用、宇宙中的气体吸积和恒星形成,以及高红移星系盘的形成研究中所发挥的作用.因应下一代大规模巡天的开展和超级计算技术的快速进步,我们也展望了在未来十年计算宇宙学和相关科学可能取得的进展及发展趋势.     

星际介质在星系形成数值模拟中的作用

通过对一百多个星系形成数值模拟和试验的分析,现在可以对引力的树结构算法和平滑粒子流体力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)这两种数值模拟技术的准确性和可靠性做定量的估计。这些结果表明若给SPH方法中使用的平滑半径(h)固定一个下限值,可能会导致数值解的准确性严重下降。若随时调整h的值使得SPH方法计算粒子的邻近粒子数总和保持不变,则可以避免这种有害的影响,使准确性得到提高。结果还表明为了可以准确地模拟原星系的坍缩,小心地选取那些影响引力加速度准确性的参量尤其重要。     

湛江近海全日分潮的数值模拟

通过采用二维水动力学数值模式和高分辨率的自适应曲线网格,模拟湛江附近海域主要全日分潮K1和O1分潮,比较了潮汐调和常数的模拟值和实测值,并给出K1和O1分潮的同潮图及涨憩、落憩、涨急、落急等各时刻流场,揭示了全日潮波的运动规律。     

薄平板断面气动自激力振幅效应数值模拟

为研究振幅对桥梁主梁断面气动自激力的影响,以薄平板断面为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法进行气动自激力振幅效应研究,首先采用强迫振动数值模拟方法,研究了不同振幅下薄平板断面颤振导数与气动力迟滞相位,分析了薄平板断面气动力的频谱特性;然后采用自由振动数值模拟方法,研究了薄平板断面的颤振响应演变规律.薄平板断面强迫振动数值模拟结果表明:扭转振幅对薄平板断面颤振导数影响较大,在高折算风速下,颤振导数A*2随着振幅的增大由负转正,竖向振幅对薄平板断面颤振导数影响相对较小;扭转振幅的增大引起薄平板断面气动力迟滞相位正弦值发生了较大变化;当扭转振幅大于8°时,薄平板断面气动力存在较为明显的高次谐波分量,主要为三阶与五阶分量,竖向振幅引起的薄平板断面气动力高阶分量不明显.薄平板断面自由振动数值模拟结果表明:薄平板断面在颤振发散过程中,其瞬时频率、瞬时阻尼比与竖向扭转位移相位差均随振幅变化.     

自锻破片侵彻混凝土的数值模拟

为使串联战斗部中的聚能装药结构在短靶距内形成形状和侵彻能力较好的自锻破片(EFP),通过数值模拟的方法,研究了多级串联战斗部中自锻破片的形成及其对混凝土地下掩体的侵彻过程. 通过设计前级聚能装药结构,既保证了随进弹的装药量,又为随进弹的侵彻开辟了适当口径和深度的孔道. 总结了在计算过程中的几个关键步骤和处理方法;研究了药型罩的壁厚、锥角和聚能装药的起爆方式对EFP的影响. 研究结果表明:在二维轴对称的计算模型中,环形起爆方式有利于形成质量较好的EFP;聚能装药的壁厚越大,EFP的直径越大,侵彻深度越小;聚能装药的锥角越大,EFP的直径越大,速度越小.     

东中国海M2分潮的数值模拟

利用伴随同化法得到的开边界和底摩擦数据,数值模拟了渤黄东海的M2分潮。计算出M2分潮调和常数的模拟值与实测值之差的绝对平均值:振幅差为3.46cm,迟角差为3.89°。得到M2分潮的潮汐潮流等结果,较好地反映了东中国海M2分潮的特征。     

计算机数值模拟在理论力学教学中的应用

计算机数值模拟已经成为当前解决力学问题的主要手段。首先分析了在理论力学教学中重视对学生利用计算机进行求解方法训练的必要性;其次,分析了目前实现这一教学理念存在的主要问题和产生原因;最后,探讨了基于移动计算平台进行计算机数值模拟的基本思想和实现方法．通过两个具体的例子,说明了在理论力学教学中引入数值模拟的重要性和便捷性。     

压力能驱动的自搅拌反应器流动特性数值模拟

提出了一种新型自搅拌管式反应器,并采用数值模拟方法对新型自搅拌溶出反应器内的流体流动特性进行了研究.在搅拌转速不变的情况下,研究了不同入口流速对反应器内部流体流动的影响.结果表明:不同流速下,反应器内部轴向流速整体分布均匀,但反应器入口和出口的流体,由于受到扰动作用速度偏大,且靠近出口的流速低于入口附近流速.径向靠近壁面处速度稍大,靠近搅拌轴处速度略小,说明搅拌桨叶端部对流体作用更大.入口流速为8.3 m/s时,更利于反应器内环流的形成.     

旋流器结构对内流场影响的数值研究

用有限差分法对旋流器内流场进行了数值模拟,采用各向异性的湍流模型能够正确模拟旋流湍流流场。通过对速度场、压力场的分析发现,径向压力梯度是由切向速度的作用产生的,而径向压力梯度正是驱使油滴向轴心方向运移的动力。提出了根据管中心的压力和轴向速度的变化决定旋流器长度的方法。旋流器小锥角的角度越大,分离段越长,越有利于提高分离效率     

绕线式异步电动机起动电阻分段切除优化的计算机仿真

针对绕线式异步电动机带恒转矩和恒功率负载起动过程,建立了关于分段切除起动电阻瞬间获得最大力矩的切除时刻和切除电阻的大小的计算机仿真数字模型;同时给出了具有最少断点的起动电阻分段切除电路.     

磁矢势方程的数值模拟

开发了美国阿贡实验室提供的解二维非线性静磁矢势偏微分方程程序TRIM，补充了四个程序段用以解决图形的输出和磁体轴线偏移光轴时磁仰角的计算问题，以DARHT磁体为例分析了磁体轴线平称我和旋转等因素对光轴上磁仰角的影响，指出了一条提高磁体安装精度的途径，另外分别对程序算例柱对称超导磁体，美国的DARHT磁体和FXR改善后磁体进行了计算，计算的数据和图形结果与文献结果都符合得很好。     

中纬度海温异常与环流变化的数值模拟

本文采用二维纬向平均模式,通过模拟试验,研究西太平洋中纬度海域海温异常对环流变化以及我国东部江淮、华北平原汛期降水的影响。按季节不同把海温异常分为南冷北暖型和南暖北冷型。结果表明前期海温异常,其后3—5个月西太平洋副高位置明显变化。例如,春季南冷北暖型异常分布(20°—35°N偏冷,35°N以北偏暖)则夏季副高增强,其脊线位置偏北,长江流域夏季(7—8月)偏旱,而华北地区偏涝。反之,得到相反的结果。     

冲击破岩时破碎区扩展规律数值模拟

针对动载定侵深破岩条件建立计算模型,应用动力有限元法,对楔形钎刃冲击破岩时破碎区扩展过程进行了研究．模拟结果表明：破碎区是随冲击载荷的增大自刃尖下方沿刃面方向向自由面扩展而形成的,且破碎角２θ≈１１６°．这结果与实验结果基本吻合,证明用数值模拟方法研究冲击破岩问题是可行的．     

概率短路计算的蒙特卡罗仿真

随着电力工业的发展,概率短路计算作为一种辅助工具,正日益广泛应用于电力系统规划、设计、可靠性评估方面,为合理解决电力系统安全性和经济性提供参考数据。文章提出了一种基于蒙特卡罗仿真的概率短路的建模及实现方法,对算法模型进行了分析说明,并通过对实际系统的计算和讨论,验证了该算法是有效的、可行的     

采油喷射泵喉管内流场数值模拟

采用有限控制容积法和Ｋ－ε二方程紊流计算模型，对喷射泵喉管内流场进行了数值模拟，得到流场的参数分布，为采油喷射泵优化设计奠定了基础。同时采用激光测试ＬＤＶ技术首次对喷射泵内流场进行了二维测试，对计算结果进行了验证，结果表明，Ｋ－ε紊流模型可用于喉管内部分流场的计算，在适体坐标下可进一步推广到喉管入口处及扩散管部分流场的计算。     

旋流器结构对内流场影响的数值研究

用有限差分法对旋流器内流场进行了数值模拟,采用各向异性的湍流模型能够正确模拟旋流湍流流场。通过对速度场、压力场的分析发现,径向压力梯度是由切向速度的作用生产的,而径向压力梯度正是驱使油滴向轴心方向运移的动力。提出了根据管中心的压力和轴向速度的变化决定旋流器长度的方法。旋流器小锥角的角度越大,分离段越长,越有利于提高分离效率。     

用MD方法计算磁场条件下水的粘度

将水系统视为正则系统,采用分子动力学模拟（Molecular dynamics simulation简称MD)对磁场作用下水的内能、粘度和径向分布函数进行了计算。研究结果表明：磁场可以影响g(r)的分布,使水的结构发生变化,从而导致水的粘度发生改变;粘度与外加磁场强度的关系呈多极值特征,且在B＝0．25T以及常温下磁化效果最为明显。