ACRT强迫对流对Bridgman晶体生长过程液固界面形状影响的数值研究

用数值方法研究了ACRT（加速坩埚旋转技术）强迫对流条件下垂直Bridgman法半导体材料CdTe单晶体生长过程。结果表明,ACRT强迫对流使液相等温线的形状翻转,径向温度梯度由负值变为正值,并显地 减小了液固界面的凹陷深度。随着ACRT对流无量纲控制参数Re、ωmaxt1、ωmaxt2的增加,对流的作用增强。     

垂直涡度方程的比较分析

通过对经典垂直涡度方程、全型垂直涡度方程、新型垂直涡度方程之对比分析,发现由位涡方程出发导出的全型垂直涡度方程存在着不足:(1)在θz=θz=0的中性层结情况下,方程不适用;(2)在一般情况下,全型垂直涡度方程不能准确反映力管项-α×p作用对垂直涡度变化的影响;(3)全型垂直涡度方程高估了倾斜涡度强迫对垂直涡度发展的作用.     

基于改进剪切应力输运k-ω湍流模型对考虑风向随高度偏转大气边界层的数值模拟

基于剪切应力输运（SST）k-ω模型,通过修改模型参数、方程源项和湍动粘度,提出了“改进SST k-ω模型”,并采用该模型对考虑风向随高度偏转的大气边界层进行了计算流体动力学（CFD）数值模拟。通过预前模拟和主模拟两个步骤,对风场自保持的实现方法进行了探讨。研究表明,提出的改进SST k-ω模型可以取得与实测较一致的模拟结果。将预前模拟得到的风剖面作为主模拟的入流边界条件,各物理量均可以在流域中得到较好的保持。     

基于非线性密度流试验的平流差分方案

为考察平流差分方案对高分辨率非静力数值模式的影响,利用非线性密度流试验,对比分析了在不同分辨率情况下气候研究与预报模式中不同平流项差分方案对大气非静力运动的描述能力。结果表明:模式分辨率是影响试验结果的重要参数,提高模式的分辨率有利于提高模拟的结果;无论是水平平流项差分方案还是垂直平流项差分方案,当选取偶数(2,4,6)阶时,模拟结果在下边界都存在不同程度的小尺度扰动,与参考解偏差较大;选取奇数(3,5)阶时的效果明显优于偶数(2,4,6)阶;水平平流项差分方案取5阶,垂直平流项差分方案取3阶时都能得到最好的模拟效果。     

旋转运动导电圆板磁弹性振动分析

研究了磁场中旋转运动导电薄板在外激励作用下的强迫振动问题。在给出动能、应变能和电磁能表达式的基础上,根据哈密顿原理导出旋转圆板在磁场中横向载荷作用下的轴对称磁弹性振动方程。假设位移函数并运用分离变量法分离时间变量和空间变量,应用伽辽金积分法,得到激励作用下圆板的强迫振动微分方程并求解。通过数值计算得到简支和固支两种边界条件下的幅频曲线和相轨迹图,分析磁感应强度、圆板的厚度、半径和转速的变化对振动的影响。     

剧烈燃烧型污染事故大气扩散规律的研究

通过黄磷剧烈燃烧事故对土壤污染规律的研究,分析剧烈燃烧型污染事故大气污染物浓度分布趋势,选择复杂地形上三维平流扩散方程数值模式进行计算,并绘制出水平流场和垂直剖面流场以及地面浓度分布图     

准地转正压大气小波谱模式及其数值解

基于β平面通道准地转正压位势涡度方程,用wavelet-Galerkin方法导出了以周期小波尺度函数为基底的小波谱模式,提出了小波格-谱变换算法,大大减少了模式非线性项的计算量;利用小波基导出了流函数倾向的二维Helmholtz方程的矩阵代数方程,求出了周期边界条件下的高精度解.数值试验表明,在热力和地形强迫下小波谱模式可以稳定的长时间积分,其数值解与格点差分模式的积分结果相近,但解的精度更高、收敛速度更快.在单纯热力强迫下得到了收敛的稳定解,在地形强迫下解呈现约15d的准周期振荡,类似于大气环流的高低指数循环.     

一个包含Euler函数φ(n)的方程的解

针对Euler函数φ(n)与函数ω(n)混合的形如φ(n)=2~(ω(n))q_1~(ω(n)q2ω(n))…q_k~(ω(n))的方程的可解性,其中q_1,q_2,…,q_k为互异的奇素数,提出了方程φ(n)=2~(ω(n)5ω(n))的可解问题,利用Euler函数φ(n)与函数ω(n)的有关性质以及初等方法,得到了该方程的全部13组整数解n=1,11,202,250,2 222,2 510,2 750,3 012,3 750,27 610,37 650,41 250,414 150.     

风环境数值模拟中模拟植被的数学模型与应用

在建筑风环境数值模拟中,植被的影响通常不可忽略,而且流经植被覆盖区的湍流流动非常复杂.为此,采用在动量和湍流输运方程中附加源/汇项的方法,结合粗糙壁面率修正,模拟植被绕流效应.首先基于剪切应力输运(shear-stress transport,SST)k(湍动能)-ω(耗散频率)模型,从理论上推导了湍动能耗散频率ω方程的新的附加源项模型;其次,采用数值模拟方法,以一植被挡风墙试验为例,对该模型进行了验证;最后,将模型应用到一高层建筑群风环境的数值模拟优化设计中.结果表明,该模型可以较准确有效地模拟建筑风环境中的植被效应,因而具有一定的理论和实用参考价值.     

弹性中厚扁壳的数学模型

本文研究法向载荷作用下有剪切变形的中厚扁壳问题的基本方程和边界条件。由弹性理论Hellinger-Reissner二类变量广义变分原理,得到用应力函数F和广义位移函数Φ,φ,ω表达的中厚扁壳问题的方程和关于边界条件及其补充条件的变分方程。对其边界条件作简化,边界层函数φ的边值问题与F,Φ,w边值问题解耦。 弹性中厚板弯曲问题是本文的曲率张量k_(αβ)=0的情况。     

龙卷风作用下四坡屋面建筑风荷载特性数值模拟研究

文章基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟,采用剪切应力传输(shear stress transport, SST)k-ω湍流模型对龙卷风作用下的四坡屋面低矮建筑风荷载进行模拟研究,针对多个龙卷风方位角,分析获取不同坡角和有、无挑檐时建筑表面风压分布规律以及分区风载体型系数。结果表明:建筑背风屋面始终承受风吸力作用,并随着屋面坡角增加,风吸力不断增大;随着坡角增加,迎风屋面受荷形式由受风吸力为主转变为受风压力为主;整体来看,挑檐的存在有利于减小四坡建筑屋面的龙卷风荷载作用。     

耗散作用下赤道海洋表层对风应力强迫的响应

利用一个包含摩擦耗散的浅水运动方程,对赤道表层海洋在大气风应力强迫作用下的响应过程进行了解析求解.研究表明,摩擦耗散一方面对赤道表层海洋的响应振幅有削减作用;另一方面,摩擦耗散的强度影响着赤道表层海洋对大气风应力强迫变化的响应快慢程度,摩擦耗散越强,海洋对大气风应力强迫变化的响应越快.     

台风风特性现场实测与数值模拟研究综述

台风风特性的现场实测与计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟是研究台风作用下结构风效应和城市地形风场特性的主要方法。采用综述形式,对当前台风风场特性现场实测与数值模拟研究的基本方法、主要内容、待解决问题及未来发展趋势进行了归纳及总结。现场实测台风数据为台风风特性的研究提供有力的科学根据,在数值模拟软件中对台风风场进行模拟极大方便了对台风风特性的研究。目前,台风实测数据还十分有限,台风非平稳性和地域性差异等因素导致难以用数值模拟的方式准确描述城市地形风场环境。未来,需以现场实测和数值模拟相结合的方式,总结风场特性,对城市地形风场建立适配的台风数学分析模型,得到合适的结构设计风参数选值方法。     

气轮机叶片振动响应的数值分析

求解叶片强迫振动方程的难点在于定量确定叶片的激振力和选用合适的计算模型·针对这一问题,应用薄壳理论,建立了气轮机叶片的应变 位移非线性关系,给出了激振力的形式;应用虚功原理得到了带有较大弯曲和扭转变形的叶片受迫振动方程,再应用振型迭加法求出叶片的振动响应方程,得到了叶片的共振响应条件·结合具体算例,分析了叶片的振动响应及共振响应,结果表明,气轮机叶片振动响应主要取决于叶片固有频率、振动模态、激振频率、激振力(谐波分量)等因素,叶片的非共振响应曲线为拍,当固有频率ω、激振力频率ωe和激振力沿叶片周向移动的角速度ωN间的关系为ω=ωe=nωN(n=1,2,…,∞)时,叶片发生共振·     

南海季风低压发生发展机制的探讨

根据FGGEⅢB资料,对发生在1979年8月中旬的一次南海季风低压过程,利用ω方程和Kuo(1974)的积云对流参数化方案进行了诊断研究.结果表明:决定南海季风低压发生发展的物理过程是潜热加热,尤以积云对流的作用最显著,温度平流和涡度平流也起一定作用,其它物理因子贡献较小.南海季风低压是通过积云对流和大尺度环境场的反馈作用而发展增强的,可认为,CISK机制是低压发生发展的主要机制.     

关于Euler函数φ(n)的一个四元变系数混合方程的解

讨论了有关Euler函数φ(n)的四元变系数混合方程φ(xyzω)= 3φ(x)φ(y)+5φ(z)φ(ω)的正整数解,利用Euler函数φ(n)的计算公式以及初等方法,得到该方程有372组正整数解,并给出其满足x≤y,z≤ω的93组正整数解.     

群体建筑风环境的三维数值模拟及分析

针对城市建筑物分布对人类活动风环境评价困难问题,引入数值模拟方法。对某大学校园局部建筑物群建立三维分析模型,分别应用三维湍流κ-ε方程中Standard湍流模型、KNG湍流模型和Realizable湍流模型,计算了2m以下人类活动环境的风场,并与实际测量的建筑物风环境数值相比较,最终得到三种模型类型,均能满足工程计算精度要求;但相对而言,在建筑物拐角之处,由Realizable湍流模型计算出来的风场更能接近实际。     

圆柱壳受集中载荷作用的奇异解

对精确的圆柱壳方程求完备的极坐标解系是薄壳理论的一个难题。该文给出了修正的Morley方程在坐标原点具有奇性的基本解的一种构造方法,以及基于Schwartz广义函数理论的证明。并据此基本解得到了圆柱壳受集中法向载荷、集中温度载荷作用下的奇异解,这些积分形式的解的被积函数具有第二种Hankel函数和指数函数乘积的形式,容易获得数值结果。该文的计算结果与有限元数值结果能很好地符合,利用该文所提出的奇异解作为特解求解圆柱壳开孔接管支管受载荷问题,与采用Timoshenko方程的双三角级数特解相比可以不受小开孔率的限制。     

RLC电路弹簧耦合系统的非线性动力学分析

通过拉格朗日-麦克斯韦方程,建立了受到简谐激励作用的RLC-S耦合系统的数学模型,该系统具有平方非线性.应用非线性振动的多尺度法,发现在内共振ω2≈2ω2,双重共振ω2≈2ω1且Ω≈ω2两种情况下,系统具有丰富的动力学现象.运用Matlab软件进行数值运算,得到的结论对实际的工程应用具有指导价值.     

机动车多点源排放空气污染物浓度解析模式

针对公路机动车排放源和环境特点，建立了风速和扩散系数随高度变化的公路机动车多源排放空气污染平流扩散方程。提出了在地面和对流层边界对污染物为全反射条件下的定解问题。引用Green函数的概念，提出了公路机动车多源扩散方程的求解思路，利用微分方程的特征理论，求得了Green函数的横风和垂直向分量。通过Green函数分量与排放源强的线性组合，得到了公路机动车排放为多点源、线源和面源时污染物浓度三维分布的解析解。指出了广泛使用的高斯扩散模式在公路机动车排气污染物浓度计算中的局限性。