基于物理模型的水波动画模拟

水流现象模拟是动画模拟的一个热门课题,近年来,基于物理模型的求解方法越来越受到重视,这种方法通过求解描述自然场景的物理学方程来模拟自然规律,通过修改各种物理参数来控制动画的情节。把数值方法和计算机图形学相结合,利用差分方法求解描述水流现象的物理模型浅水波方程,通过扰动的方法控制水流画形成,进而实现了对水流现象的动画模拟。以船波为例对水流现象进行了模拟,模拟试验结果表明通过这种方法模拟水波,水波的运动不需要人工干预,由算法自动生成。同时这些实例能模拟物体与外界物体之间的相互的作用,模拟图形显示这是一个有效的水流动画模拟的手段。     

某电解铝厂160KA整流供电设备中的分岔现象

本文介绍了生产实际中的分岔现象,提出了模拟这种现象的数学模型,并对这种现象进行了初步的分析讨论。     

圆珠笔下的光环的实验研究

圆珠笔下出现光环是一种常见现象,而其成因却很少有人进行研究。本文介绍了一种对该现象的实验模拟,并对各种影响因素进行了讨论。     

含微分负电感电路的分叉与混沌

本文通过对一个含非线性微分负电感的二阶非自治电路的物理实验和计算机模拟研究了电路中的混沌现象,找到了一些由分叉到混沌的道路,并对实验中的混沌信号进行了功率谱分析。在物理实验和计算机模拟中发现了一些新的现象,由此提出了非确定系统中的响应与确定系统中混沌类似的观点。     

复杂地形下有害气体泄漏的模拟预测与输运规律

从近几年国内外发生的几起重大气体泄漏事故的情况来看,由于缺乏对有害气体迁移和输运规律的把握,频频发生人员疏散延误和盲目疏散等现象,因此对有毒有害气体迁移和输运规律的研究显得尤为重要。现有研究方法大多使用经验模型预测气体泄漏过程,但是这些模型无法模拟在存在建筑物、山体等复杂地形条件下的气体泄漏输运时产生的低洼积聚、地形导向等重要现象。该文利用计算流体力学方法求解Navier-Stokes方程,对泄漏发生后的流场内的有害气体组分流动进行了研究。在对开县天然气井喷过程的数值模拟中,成功模拟了有害气体输运的积聚、导向等现象,模拟结果和事故现场的定性和部分定量结果进行比较,得到较为一致的结论。     

复杂地形下有害气体泄漏的模拟预测与输运规律

从近几年国内外发生的几起重大气体泄漏事故的情况来看,由于缺乏对有害气体迁移和输运规律的把握,频频发生人员疏散延误和盲目疏散等现象,因此对有毒有害气体迁移和输运规律的研究显得尤为重要。现有研究方法大多使用经验模型预测气体泄漏过程,但是这些模型无法模拟在存在建筑物、山体等复杂地形条件下的气体泄漏输运时产生的低洼积聚、地形导向等重要现象。该文利用计算流体力学方法求解Navier-Stokes方程,对泄漏发生后的流场内的有害气体组分流动进行了研究。在对开县天然气井喷过程的数值模拟中,成功模拟了有害气体输运的积聚、导向等现象,模拟结果和事故现场的定性和部分定量结果进行比较,得到较为一致的结论。     

基于浓度平台期的无回流储罐循环全回流操作

循环全回流操作中全回流-全采出操作是基础操作.提出了该过程中存在的浓度平台期现象,并对该现象进行了实验和模拟研究.基于本课题组提出的动态模型进行了模拟,模拟结果表明塔板数和相对挥发度对平台期的长度有明显影响.平台期的验证实验物系为甲醇/乙醇混合物和乙醇/正丙醇混合物.实验结果与模拟结果共同证明了平台期现象的存在.在平台期的基础上,提出了一种新的操作方式：无塔顶回流储罐循环全回流操作.将新方式与恒回流比方式比较,结果表明新方式具有省时高效的优点.     

封闭腔内纳米流体蒸发冷凝过程的分子动力学模拟

通过二维分子动力学模拟,发现纳米流体在不断加热和冷却过程中,各粒子逐步发生分离、团聚现象。根据Cu-H2O纳米流体物理性质,将L-J势函数与偶极子势函数相结合,采用NVT系综,对纳米流体进行了模拟。模拟结果显示,加热初期,纳米粒子表面形成水分子薄膜;随着模拟的推进,水分子薄膜呈现不稳定状态,分离的水分子在冷却区域发生团聚;随着模拟的进一步推进,团聚、分离现象达到平衡。     

基于MonteCarlo法Franck—Hertz实验研究

基于MomeCarlo方法用VisuMC＋＋语言对Franck-Hertz实验进行模拟，结论能直观的、可视化的表现Franck-Hertz实验现象．通过理论计算和实验结果相互对照，一方面验证了模拟结果的正确性，另一方面能够加深对实验现象和规律的理解．为Franck-Hertz实验的研究、教学提供了补充．     

水陆坦克运动模拟洗出滤波算法设计

在水陆坦克运动模拟过程中,运动模拟平台有限的工作空间往往限制了运动模拟逼真度。针对上述现象,提出了一种坦克运动模拟洗出滤波算法,采用平台倾斜策略来模拟运动低频动感,采用高通滤波方法来获得高频运动动感。结合坦克的具体训练任务对此算法进行了详细的分析,揭示了算法参数调节对运动模拟器运动动感的影响。该算法通过离线测试显示了很好的实用性,它的提出对水陆坦克运动模拟器动感模拟性能的提高具有实践意义。     

同轴圆柱间旋转流动Taylor-Couette流的数值模拟

本利用有限方法对同轴圆柱间Taylor-Couette流进行数值模拟，轴对称的旋转流动分歧现象被发现，展示了数值模拟结果。     

基于CFD的海洋立管系统严重段塞流数值模拟

利用CFD软件Fluent建立二维全尺寸仿真模型,对立管实验装置中的严重段塞流现象进行数值模拟研究。模拟方法中,采用液体体积函数(volume of fluid,VOF)法追踪气液界面;将长距离海底管道等效为箱体,以提高计算效率。模拟出了立管系统中的四种流型:典型严重段塞流(SSI)、严重段塞流II(SSII)、过渡流型(SST)和稳定流动;并对这四种流型的模拟结果进行了实验验证。最后,对典型严重段塞流的瞬态流动特性进行了深入分析。结果表明:采用数值模拟方法计算效率高,可准确模拟严重段塞流现象,为长距离立管系统中严重段塞流研究提供了切实可行的模拟方法。模拟工况下,气液喷发的瞬时质量流量可达入口的2.5倍以上,气液平均流速可达入口的4.5倍以上,其瞬态流动特性的分析对严重段塞流危害的准确评估有重要意义。     

管涌流土实验演示系统设计

为了观察土体发生渗透破坏的现象,模拟基坑土体因基坑开挖引起的流土现象,模拟边坡土体或坝体因渗透作用产生的管涌现象,并分析了土体发生破坏时水、土压力的变化情况,以及计算土体的渗透系数,设计了一套能进行管涌和流土破坏演示的实验系统。介绍了管涌流土实验演示系统的组成结构,以及它所能进行的模拟试验。可为工程中常见的管涌和流土现象提供实验演示,模拟实际工程中的渗透破坏现象,计算实际工程中土体的渗透系数,并提供实验室数据。     

6—30型风机流场的三维模拟与分析

离心风机在各个工业领域有重要应用,离心叶轮的设计者需要详细了解其内部流场的各种流动现象。本文采用CFD商用软件FLUENT6．1对离心风机内部流场进行了三维数值模拟。计算中采用了标准k-ε湍流模型与非结构化网格。通过模拟发现了蜗舌对叶轮中流动的影响和部分空气在叶轮中的螺旋状流动,捕捉到了离心通风机内部许多重要的流动现象,同时对计算结果进行了分析,对该类风机的性能改进提供了一定的依据。     

超临界二氧化碳与共溶剂甲醇的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对不同压强和不同组分下的超临界二氧化碳加共溶剂体系的内能以及径向分布函数和自扩散系数等相关性质进行了模拟.模拟得到体系存在密度涨落现象,但此现象在高压下不明显,指出了体系以共溶剂聚集为主,并从径向分布函数和配位数方面进行了更详细的解释;解释了,共溶剂分子的自扩散系数偏小现象正是由于聚集体的出现抑制了单个共溶剂分子的扩散.     

柴油机气体减压阀内部流场及结露机理研究

应用计算流体力学（CFD）方法研究了某型减压阀的内部流场分布,对稳态工况的减压阀3维单相流模型进行了CFD数值模拟,并对模型进行了试验验证,证明了数值模拟模型的准确性．对阀门内部流道的质点流线特征、速度场、温度场情况进行了研究,结合试验观察到的减压阀内部结冰及外部凝露的结露现象,指出常规气源条件下,通流介质温度的降低和减压阀内部机械结构是导致阀门结露现象的主要因素,同时阐明了出现结露现象的基本机理．     

RLC电路中类电磁感应透明现象的实验研究

RLC电路可以用来模拟原子系统中的电磁感应透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)现象.在电容耦合RLC电路中,通过改变外部信号源的频率,测量了传输到第一个RLC回路的功率随信号频率的变化关系,观察到了由于经典干涉导致的类EIT现象.用两网孔电路模拟了A型原子系统,研究了耦合强度和失谐对类EIT信号的影响；用三网孔电路模拟了倒Y型和N型原子系统,研究了失谐对类EIT信号的影响.     

局部接触变形模型对简支梁多次弹塑性撞击模拟结果的比较

针对钝圆柱头刚性质量水平撞击理想弹塑性简支梁问题,比较分析了3种典型的局部接触变形模型,即弹塑性剪切变形(EPS)模型、Johnson钝楔压入(BI)模型和单轴压缩(UC)模型对可能出现的多次弹塑性撞击现象的模拟结果的影响.通过引入多次撞击和分离条件,将3种模型加以推广,并结合有限差分法,提出了求解多次弹塑性撞击问题的方法.通过对算例的比较可知,3种模型均可推广用于多次弹塑性撞击现象的模拟,它们对撞击力的模拟结果有差别,对撞击区的开始和结束时间等多次弹塑性撞击的分布特征的模拟结果则完全一致,对梁中端位移、刚性质量速度和梁上的应力等弹塑性撞击动力响应的模拟结果也完全一致.     

M6行李箱盖板有限元分析及修复

本为针对M6车行李箱外板在生产中出现的问题,利用DYNAFORM软件对该制件进行了拉延过程的模拟,通过对模拟结果的分析找到了制件开裂的原因,给出了解决问题的方案,通过生产实际应用,消除了拉裂及起皱现象,解决了实际生产中的问题。     

剪切变稀自由表面流动问题的不可压SPH模拟

为解决传统弱可压光滑粒子动力学(SPH)方法中,密度的微小变化能引起压力的非物理振荡,发展了一种新的不可压SPH方法,并将其推广到剪切变稀自由表面流动问题的数值模拟中。该方法采用压力Poisson方程求解流体压力,流体控制方程则通过分数步长法进行求解。首先,利用不可压SPH方法模拟了牛顿液滴在水平固壁上的铺展现象,并通过与文献结果的比较,验证了不可压SPH方法模拟自由表面流的有效性;随后,对牛顿液滴和剪切变稀液滴在倾斜固壁上的铺展现象进行了不可压SPH模拟,并讨论了两种液滴铺展现象的不同流动特征。数值结果表明,不可压SPH方法不仅能够有效克服弱可压SPH方法所产生的压力振荡问题,并且能够成功推广到剪切变稀自由表面流的数值模拟中。