基于Boltzmann模型方程各流域三维复杂绕流问题统一算法研究

通过探索可描述各流域气体输运现象的Boltzmann简化速度分布函数方程理论及其数值计算方法,发展可用于不同流区复杂多尺度绕流问题的气体运动论离散速度坐标法,应用拓展计算流体力学有限差分方法与DSMC解耦技术,建立直接求解分子速度分布函数的气体运动论耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题新型的Gauss型离散速度数值积分方法,确定物理空间各点的宏观流动参数,建立起稀薄流到连续流各流域三维复杂绕流问题气体运动论数值计算方法．通过研究气体运动论数值算法并行方案,开展HPF（高性能FORTRAN）并行化程序设计及算法考验,以各流域三维球体及复杂外形体多尺度绕流问题为研究对象进行HPF并行计算,将计算结果与有关实验数据、理论预测分析比较．研究表明,我们的气体运动论数值算法能可靠揭示来自不同流区飞行器复杂绕流现象、规律,可望建立基于Boltzmann模型方程数值求解,能有效模拟各流域三维复杂气动力、热问题统一算法研究方向．     

计算机在波动膜流方程求解中的应用

波动降膜显著地促进了传热传质，为了计算波动降膜传热传质，求解得到波动膜流解是非常重要的。本文采用数值方法求解周期性波动膜流方程，结果表明，所求得的解是可靠的。     

成层土上畦灌技术参数的优化组合及其应用

在成层土上畦非恒定流模型及其数值解的基础上，结合灌区实际，优化出小麦不同生生育阶段在不同坡度下的灌水技术参数的组合，通过大田试验和推广应用，节水增产效果显著，为灌区推行节水灌溉技术和实行分区水管理依据。     

电网计算中广义网络流的回路分析及其在线应用(Ⅱ)──在线潮流计算中的应用

本文的第一部分已介绍了广义网络和广义流的基本概念和求解方法，这部分将介绍这一理论和方法在电网在线潮流计算中的应用和由此得到的快速网流潮流算法。本文最后给出了该算法和常规潮流算法相比较的数值计算结果。     

用Gill方法求解既摆动又振动物体的运动

介绍一种求解初值型常微分方程组的数值计算方法－Ｇｉｌｌ法，用该方法求解同时参与摆动和振动的物体的运动，并给出几个典型实例。     

山坡地分布型降雨下渗数学模型

根据山坡地的降雨下渗特性,利用质量、能量守恒定理,并结合坡地的地貌条件,建立了描述山坡地潜水层水充运动规律的剖面二维偏微分方程,采用加辽金有限元数值方法求解模型,模拟了坡地下渗和土壤表层水流运动过程,计算结果能够揭示山坡地产流过程和下渗过程的特点与时空变化。     

浮体锚泊系统计算分析

利用数值方法研究了锚泊浮体在风、浪、流联合作用下的运动响应和锚链线张力变化规律.采用的数学模型主要包括三维锚链线静力模型和浮体频域运动模型.在数值计算中,分别采用有限差分法和频域格林函数法求解三维锚链线静力模型和浮体频域运动模型得到锚泊系统的总体刚度和浮体的水动力参数,据此求解锚泊浮体运动方程,得到锚泊浮体的运动响应和锚链线上的张力变化.对一锚泊半潜式海洋平台的实际校核应用证明,本方法可以提供具有工程精度的锚泊性能预报.     

湿蒸气汽轮机除湿级去湿性能的数值计算

采用了解压力耦合方程的半隐式方法数值求解湿蒸气汽轮机除湿级轴对称环形通道内可压缩粘性汽流控制方程组，得出考虑去湿槽口抽吸效应的旋流流场；在所得蒸汽流场基础上数值求解水滴运动微分方程，确定水滴运动规律及沉积特性。文中根据某一湿蒸气汽轮机除湿级的计算结果分析了静叶气流出口角、水滴直径、环形通道长度及汽流初始径向分速等参数对级的去湿性能的影响，并提出了关于除湿级结构设计的若干建议。     

基函数对自适应笛卡尔网格下局部不连续伽辽金方法的影响

研究高性能滚动轴承内部流场,采用气液两相流模型进行数值模拟,为了满足高精度和高分辨率的计算要求,采用高精度不连续伽辽金方法数值计算方法。界面状态采用黎曼求解器求解,气相和液相分别采用两个单相求解器求解。气相计算(一阶偏微分方程)采用不连续伽辽金方法,液相(二阶偏微分方程)采用局部不连续伽辽金方法求解。基函数采用泰勒展开式的型函数。当局部不连续伽辽金方法计算液相时,由于单元之间的不连续性,算法收敛速率非常低,花费的计算代价非常大。提出了一种改进LDG方法,使泰勒展开式的型函数能应用于气液两相流数值计算。数值实验表明改进后的算法具有非常低的误差和稳定的收敛阶,收敛速度快,容易实现算法的高精度计算,在工程应用中有非常好的应用前景。     

水砂混相流运动的CIP-DEM耦合数值模型

为建立精确模拟水砂混合流(如:挟砂溃坝溢流)问题的数值计算方法,提出了模拟固液混相流运动的垂向二维CIPDEM法耦合数值计算模型。模型采用CIP(constrained interpolation profile scheme)法求解描述水体运动的Navier-Stokes流体运动方程,采用DEM(discrete element method)法求解描述泥沙粒子团运动的牛顿力学方程;并通过水砂间的相互作用关系将水-砂运动进行耦合。通过分别对溃坝溢流和砂体下落的单相体运动进行数值模拟并与前人的实验结果进行对比,验证了CIP法流体计算模型和DEM法砂体计算模型妥当。在此基础上,采用所建立的CIP-DEM水砂耦合数值计算模型对干床面上的挟砂溃坝溢流问题进行了数值模拟,计算得出的挟砂溃坝溢流中的水、砂运动形态和运动过程与Zhang(2009)等的实验结果吻合良好,表明提出的CIP-DEM耦合模型在对具有大自由表面变形的水砂运动问题的模拟中具有较好的适用性。     

基于畦灌水流推进过程推求田面平均糙率的简化解析模型

基于水量平衡模型，通过引入畦灌下渗水形状系数、地表储水形状系数，并分析了两系数的变化规律，发现下渗水形状系数受地表水推进过程中的推进距离和时间的幂指数影响很小，可用一个稳定值计算，由此建立了基于水量平衡法的畦灌时反推田面糙率简化模型．结合大田试验和相关资料对模型进行检验，表明该模型具有严谨的物理基础，计算求解方便，精度较高的优点，可用于畦灌时田面糙率的确定．     

三维非定常粘性流动的数值方法及其应用

提出了适用于模拟非定常三维粘性流动问题的数值计算体系，包括高速收敛稳定性好的新的ＬＵ型隐式格式，捕捉弱间断面和滑移面的高精度、高分辨率的改良型ＭＵＳＣＬＴＶＤ格式。将基于此数值模型而发展起来的非定常粘性流动通用软件应用于叶轮机械气动热力学计算，为研究内流粘性损失、激波和非定常尾涡干涉、三维分离流动，尤其为探明分离泡内部的涡结构打下了基础。此软件亦适用于叶栅设计等方面的工程应用问题     

降落漏斗区流场的灰色数值模拟方法研究

对地下水降落漏斗区流场进行灰色数值模拟时,应充分考虑漏斗区内水流的流向问题。由于流向的不同,所建立的方程也有差异。基于这一思想,在建立了地下水流基本灰色有限差分方程的基础上,探讨了降落漏斗区的灰色数值方程的求解方法;并对武安市东部水源地进行了模拟。模拟结果表明,所提出的解法具有很好的应用效果,从而验证了这种新的模拟方法的正确性。对开展地下水降落漏斗区的地下水资源评价和水环境保护具有积极的指导意义。     

声悬浮条件下扇谐振荡液滴的内部流动规律

采用激光片光源照明和高速摄影技术,并使用聚苯乙烯微球作为示踪颗粒,研究了声悬浮条件下二阶和三阶扇谐振荡液滴的内部流场.耦合Level Set方法和标记网格法数值求解了不可压两相流的Navier-Stokes方程,模拟了液滴的扇谐振荡过程中的形态演化及其内部流动状态.数值计算的流场与实验结果吻合很好.对液滴扇谐振荡过程中的内部流速分布进行定量分析,发现流速在液滴中心区域几乎为零并沿液滴自由表面方向逐渐增大.二阶和三阶扇谐振荡的内部流速沿径向分别呈线性和二次函数分布并与理论预测结果相一致.     

浑水波涌畦灌特性试验研究

利用大田浑水波涌畦灌灌水试验资料,分析研究了浑水波涌灌节水效果、灌溉质量和各灌水周期水流推进速度特性。在此基础上,研究了浑水含沙率对浑水波涌畦灌节水性和灌水质量的影响。研究成果为进一步研究浑水波涌灌理论与技术奠定了基础。     

Algorithm of Dynamic Operation Process of Hydraulic Automatically Operated Canals with Constant-Downstream Level Gates

On the basis of analysis the governing process of downstream water level gates AVIO and AVIS, a mathematical model for simulation of dynamic operation process of hydraulically automated irrigation canals instalIed with AVIO and AVIS gates is presented, the main point of this rnathematical model is firstly applying a set of unsteady flow equations （St. Venant equations here） and treating the condition of gate movement as its dynamic boundary, and then deeoupling this interaction of gate movement with the change of canal flow. In this process, it is necessary to give the gateg open-loop transfer function whose input is water level deviation and output is gate discharge. The result of this simulation for a practical reach has shown it has satisfactory accuracy.     

Buoy Relay Method for Instantaneous Fluid Flow with Free Surface

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｒｅｅｂｏｕｎｄａｒｉｅｓａｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｎｗｈｉｃｈｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓｅｘｉｓｔｉｎｏｎｅｏｒｍｏｒｅｖａｒｉａｂｌｅｓ.Ｅｘａｍｐｌｅｓａｒｅｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｓ(ｂｕｂｂｌｅｓｏｒｄｒｏｐｌｅｔｓ),ｍａｔｅｒｉａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｏｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｆｌｕｉｄｓａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ.Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｉｓｅｉｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｆｒｅｅｂｏｕｎｄ…