基于曲面重构的飞机三维结冰数值模拟计算

在飞机结冰数值模拟中,采用多时间步长法可以准确模拟实际结冰情况。首先给出了三维结冰数值模拟方法,通过求解N-S方程计算空气流场、采用欧拉法计算水滴轨迹、求解质量和能量守恒方程计算结冰增长。对结冰后的结果数据进行重组,建立新的拓扑关系,采用非均匀双三次B样条曲面重构算法重构冰形曲面,得到几何模型,实现飞机三维结冰的多时间步长数值模拟。比较了单时间步长和多时间步长的计算结果;并与冰风洞试验数据及LEWICE预测数据进行对比,分析了不同时间步长对结冰外形的影响,得到了表面水收集系数随着时间的变化规律。结果表明,随着时间步长的不断缩小,水收集系数在机翼上表面不断增加,影响冰形的增长。时间步长越小,计算结果越接近试验数据,验证了曲面重构算法的正确性,说明多时间步长在结冰数值模拟方法中的优越性。     

单元划分和时间步长对瞬态温度振荡的影响

分析了FEM求解温度场过程中产生温度振荡的现象和原因,讨论了不同单元划分方法和时间步长对瞬态温度振荡的影响,提出了逐层单元细分法和S型变步长计算模型.结果表明:逐层网格细分法不仅能够抑制振荡发生,满足计算精度,而且能够极大地缩短计算时间;S型变步长方法与定步长方法相比,在有效抑制振荡并保证计算精度的前提下,若其他计算条件相同,S型变步长方法计算时间缩短了十几倍.研究结果对提高计算精度和加快计算速度具有重要的理论和实际意义.     

激光冲击强化有限元仿真时间步长选择方法

根据激光冲击强化处理过程在材料内部引起的残余应力场受冲击压力的峰值和冲量的影响较大的特点,结合显式动力有限元基本理论和时间步长的确定方法,分析比较了有限元分析过程中实际的加载过程与定义的加载曲线之间的误差.提出激光冲击强化有限元分析时间步长的选取,需要首先选择计算结果趋于稳定的网格密度,然后根据硬件条件选择冲击压力与冲量误差均趋于零的时间步长.通过算例,分析了有限单元尺寸与时间步长选取对分析结果的影响,对时间步长选择方法进行了验证.     

电站烟囱混凝土硫酸腐蚀的数值模拟

研究了电站烟囱C30混凝土在80℃、质量分数为15%硫酸溶液浸泡条件下的腐蚀规律,根据Fick扩散方程和反应速率方程,提出一个简化的移动边界腐蚀模型.采用定时间步长和变坐标步长的差分求解方法,对移动边界腐蚀模型进行求解,并采用相应的人工腐蚀实验来对模型进行验证.计算结果表明,随着时间的推移,在固定的时间步长内移动界面的位移变缓,腐蚀深度随时间的延续而增加,符合腐蚀的变化规律.计算结果与实验数据有较好的吻合性,该模型可以用于混凝土在硫酸腐蚀下腐蚀速度的预测,指导实际的工程设计.     

时间自适应新方法及其计算效率的有效比较

为了提高数值计算的效率,针对结构动力时程分析中由时间步长引起的误差,建立了时间步长与相对误差之间的关系式,实现了满足目标误差限的时间步长自动调整,丰富了时间自适应理论研究.针对无法获取解析解的情况,相对于自适应前,采用时间自适应新方法后计算效率到底能提高多少的问题,提出了解决方法,并用具有解析解的算例进行了验证,结果显示时间自适应新方法在保证计算精度的同时,节省了60.15%的计算时间,非常有效地提高了计算效率,证实了该方法可以对自适应前后计算效率的提高进行准确有效的比较.     

基于TDMA的多孔介质热湿耦合模型求解与算法优化

为了提高多孔介质热湿耦合模型的求解效率,采用三对角矩阵求解法(TDMA)对模型进行求解,并将该算法和迭代法进行对比分析.对TDMA计算误差与时间步长之间进行了敏感性分析,基于敏感性分析结果提出了一种变时间步长的TDMA优化算法.数值计算结果表明:对于变物性参数问题,随着时间步长的增加,TDMA计算精度将会下降,而迭代法精度保持不变;对于纤维素绝热材料,当连续2个时间步长内相对湿度变化小于0.24％且温度变化小于0.1℃时,时间步长取值对TDMA计算精度的影响可以忽略;相比于TDMA,变时间步长TDMA算法不受时间步长取值影响,精度更高;相比于迭代法,变时间步长TDMA算法具有相同的计算精度,但用时更短,计算用时可减小67％.     

PDP放电特性二维流体数值模拟的加速方法

针对PDP气体放电的流体模型,采用指数方法(Scharfetter-Gummel)和电场半隐格式对新型荫罩式PDP显示单元结构的放电过程进行数值模拟.研究时间步长和空间网格大小的变化对模拟结果的影响和对计算速度的改进,结果表明利用半隐格式求解电场可以大大提高时间步长,同时可以在电场变化不显著的方向上粗分网格,从而达到既保证计算精度又提高计算速度的目的.针对新型荫罩式PDP显示单元结构的实例计算结果表明,使用半隐格式求解电场可使计算速度提高80倍左右.同时根据放电单元的结构和放电空间的电场分布,在电场变化不显著的方向粗分网格从5 μm增大到20 μm,可使计算时间比原来减少80%左右.     

基于区域的活动轮廓图像分割模型的变步长优化算法

基于偏微分方程图像分割的活动轮廓模型,基本思想是将图像分割归结为最小化一个封闭曲线的能量泛函,图像分割问题实质上是一个无约束最优化问题.传统最小化算法的数值实现过程中采用固定时间步长的方法,时间步长选取较大,迭代过程容易出现震荡现象影响分割结果,而时间步长选取较小,又会减慢收敛速度.利用Wolfe-Powell线搜索方法,提出了一种变时间步长的优化算法,在迭代过程中根据搜索方向自动调整时间步长大小,有效克服了固定时间步长出现的震荡现象和收敛速度慢的问题.     

抛物型偏微分方程最优离散化步长研究

研究了求解一维抛物型偏微分方程的有限差分法中时间离散化步长、空间离散化步长的选取问题.通过对应用广泛的Crank-Nicolson格式的局部截断误差分析和该格式的计算量分析,推导出求解最优时间步长和空间步长的计算方法.结果表明,该方法可以在相同计算量下有效提高抛物型偏微分方程的数值计算精度,数值实验证明了该方法的有效性...     

仿真计算中非线性元件分段线性法的改进

本文对仿真计算中非线性元件分段线性法作了改进，结果表明，所提改进措施对克服分段线性法在计算过程中可能出现的“过冲”现象有显著的效果，从而大大减小了时间步长对计算结果的影响。     

棉籽油催化加氢反应动力学初步研究

制备新鲜的镍催化剂,在一定条件下,测定不同反应时间氢化棉籽油的折光指数及熔点,确定反应级数,求算反应速率常数及实验活化能。     

以乙醇、乙醇/水为溶剂提取白桦树皮中桦木醇的工艺研究

分别以乙醇、乙醇/水、水为提取剂,研究从白桦树皮中提取桦木醇的工艺,确定了用乙醇作提取剂的最佳提取工艺条件:固液比(g∶mL)为0.083,抽提时间6,h;分别用异丙醇和乙醇作溶剂,通过两步重结晶操作,纯化桦木醇,得到桦木醇产品的产率达19.8%,熔点257.7～258.9,℃,纯度98%.     

熔融还原预还原球团矿熔化速度的研究

应用逐步逼近,快速冷却的方法确定熔化终点,从而较为准确地测定了铁浴式熔融还原预还原球团矿的熔化速度;用正交实验研究了各因素对球团矿熔化的影响程度,通过单因素实验主要因素对球团矿熔化速度的影响。阐述了球团熔化的表观活化能的概念,定量地计算了球团矿熔化的表观活化能。     

含有1-氨基蒽醌基团的α-氨基磷酸酯的合成及其路线研究

合成了一系列含有1-氨基蒽醌的α-氨基磷酸酯,两条合成路线分别为分步法和＂一锅煮＂法,对这两条合成路线的优劣进行了讨论.并且利用核磁、红外光谱、质谱和熔点等手段对产物进行了表征.     

氧化球团在熔渣中熔化过程的数值模拟

基于一维非稳态导热原理建立了球团在熔渣中熔化的数学模型,并采用有限差分方法对模型进行求解.通过编程计算,分析了不同条件对球团渣壳熔化时间的影响.计算结果与球团在熔渣中的熔融实验结果相近.球团渣壳在1450,1500,1550℃渣浴中渣壳熔化时间为56,36,25s,渣壳最大厚度分别为0211,0149和0109cm;随着渣浴温度升高、球团初始温度升高,球团熔化速度变快;熔渣碱度在08~12之间时,球团熔化时间基本无变化,但当碱度继续降低,熔化时间将大幅增长;随着球团金属化率的升高、球团直径的增大,渣壳最大厚度变大,但前者对渣壳熔化时间影响不大,后者使得渣壳熔化时间增长.     

邻苯二胺磷酰氯缩环氧丙醇酯的合成和表征

采用邻苯二胺、三氯氧磷、环氧丙醇为原料合成一种新型磷酸酯类化合物邻苯二胺磷酰氯缩环氧丙醇酯(GDP).先以邻苯二胺、三氯氧磷为原料合成邻苯二胺磷酰氯(DP),再以DP、环氧丙醇为原料合成GDP,并用正交实验得到较好的反应条件.当邻苯二胺与三氯氧磷摩尔比为1∶1.3、反应时间为9 h、反应温度为82℃时,合成DP的产率达到88.6%;当DP与环氧丙醇摩尔比为1∶1、反应时间为24h、反应温度为30℃时,合成GDP的产率达到62.3%.分别测定了产物熔点并利用红外光谱仪、1H NMR对产物的结构进行了表征.     

富Al区Fe－Al合金复杂相的价电子结构及熔点计算

应用固体与分子经验电子理论，对富Ａｌ区Ｆｅ－Ａｌ合金复杂相Ｆｅ＿２Ａｌ＿５的价电子结构进行了分析，并对其熔点进行了计算。     

DNA分子融化(melting)过程的monte carlo模拟

DNA双螺旋链在复制和转录的过程中要在酶的催化下解旋,这是一个高度复杂的过程,目前还无法用物理学的方法来描述.然而DNA的热变性(thermal denaturation)或称为融化(melting)的过程实现DNA在复制和转录中过程中的解旋,可以方便的用物理学的方法进行研究,这种研究可以看成是了解DNA复制和转录过程的第一步.采用PB模型,利用Monte Carlo方法模拟DNA的融化曲线,可得到的融化曲线的一些重要特征与实验结果符合得很好.     

热脉冲对铜晶态非晶态转变的影响

采用分子动力学和EAM(embedded atom method)势,模拟研究了热脉冲对金属铜从晶态到非晶态转变的影响.计算结果表明,热脉冲作用下,转变时体系平均温度高于平衡计算熔点,结构转变是过热熔化过程,系统不可能发生从晶态到非晶态非平衡转变.随着热脉冲频率的增大,转变所需热脉冲幅度减小,体系转变过热度降低.     

含碳球团的低温熔分

根据低nC/nO含碳球团直接还原-低温熔分工艺制备粒铁的技术思想,进行了低nC/nO含碳球团低温条件下的熔分实验研究.实验结果表明,1 300℃,nC/nO为0.8的含碳球团,还原熔分时间为55 min时,得到的铁粒中存有少量熔渣2FeO.SiO2;60 min时渣铁则完全分离,铁粒中几乎没有熔渣存在.nC/nO为0.8和0.85的含碳球团还原后渣相FeO质量分数较高,熔点较低,易于渣铁熔化分离.nC/nO为0.9的含碳球团渣相FeO的质量分数较低,熔点较高,需要较长时间或在较高温度下才能进行渣铁分离.在1 320℃,nC/nO为0.8,还原熔分时间为60 min时,铁的收得率可达86.1%以...