基于高阶紧致格式的二维不可压NS方程求解

本文介绍了一种基于原始变量的用于求解二维非定常不可压Navier-Stokes方程的高阶紧致格式。这种紧致格式最初是用于计算声学（CAA）的高精度格式,相对于传统的紧致格式,使用该格式的优点在于减少计算量的同时降低了边界模板的处理难度。这种方法建立在非交错网格上,空间离散具有六阶精度。压力Poisson方程基于九基点模板的四阶紧致格式进行离散,超松弛迭代进行求解。时间推进上采用四阶Runge-Kutta方法。为验证该方法的精度和有效性,利用该格式计算了一个具有解析解的问题,以及二维非定常情况下的方腔驱动流动问题,并且和传统的紧致格式进行了计算时间的对比。     

一种新的FDTD差分网格

提出了一种新的时域有限差分法(FDTD)差分网格,使电场各分量位于网格的顶点,磁场各分量位于网格的中心.导出了基于新网格的FDTD迭代公式,讨论了新网格对FDTD基本理论的影响.新网格的优点在于:更新某一分量时,用到了其周围更多的信息,使计算精度得到提高.数值实验证明新网格对提高计算精度是有效的.     

Numerical simulation of unsteady turbulent flow through a Francis turbine

This paper introduces the 3D numerical simulation of unsteady turbulent flow in the entire flow passage of a Francis turbine with computational fluid dynamics (CFD) technology. The boundary conditions have been implemented based on the 3D averaged Navier-Stokes equations. The governing equations are discreted on space by the finite volume method and on time step by the finite difference method. The 3D unsteady turbulent flow in an entire Francis turbine model is calculated successfully using the CFX-TASCflow software and RNG k-ε turbulence model. Transient flow fields are simulated in the spiral case, the distributor, the runner, and the draft tube for the optimum operating condition. Meanwhile, the velocity and pressure at any points in the flow fields can be obtained so as to provide the great value on the performance prediction. By means of the numerical simulation in a flow field, it is verified that every component in a Francis turbine model is designed reasonably. The basis for the further researches on hydraulic turbines is also built.     

基于非结构Cartesian网格的电磁散射场计算

计算流体力学中的网格技术和数值方法对于计算电磁学的应用具有借鉴意义。该文结合计算流体力学中的数值方法,建立了基于非结构Cartesian网格上的时域有限体积法,用于求解电磁散射问题。为保证这种方法在时间和空间上具有二阶精度,在时间离散上采用二步Runge-Kutta方法,空间离散采用非结构的二阶NND格式。通过求解时域中的Maxwell方程组,计算了二维翼型和三维乘波体外形等典型完全导电散射体的雷达截面。计算结果表明:该方法计算精度高,适用于复杂外形的电磁散射问题的求解。     

一种不经意的基于数字签名的电子信封

提出了基于Schnorr签名及基于Elgamal签名的不经意的电子信封方案,并且在计算性Diffe—Hellman假设下证明了其安全性．即在计算性Diffe—Hellman假设成立的条件下,不持有可信第三方签名的接收者不能计算出共享密钥,因而不能得到消息,且偷听者不能恢复Diffe—Hellman方案的共享密钥．所提协议仅对原签名做少许改变,不需要第三方参与,具有较高效率．此方案给OSBE提供了一种新的选择,也为OSBE在移动代理的应用提供了可能。     

Z变换在PML中的应用

在完全匹配层(PML)中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的时域有限差分(FDTD)计算区域的物质属性,采用了特殊的处理方法,并可运用到标准网格或非均匀网格中;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

一种降低STTC译码复杂度的编译码方案

提出一种空时网格码(STTC)码字设计思想,在发射信号之间引入确定的空间和时间关联性,并设计了一种称为反馈-干扰抵消检测的新解调方法.该方案在保证频谱利用率不变的情况下,使得接收端在解调时仅对少数信号进行最大似然判决,取代了传统的最大似然序列估计方案,大大降低了STTC的译码复杂度.在理论分析中,推导了传统解调方案和新解调方案的计算复杂度并进行了比较,随着编码器约束长度的增长,反馈-干扰抵消检测方案在计算复杂度上的优势将更加明显.在此基础上,对发射天线数为2和3时的情况,提出了具体的编译码范例并进行了仿真.仿真结果表明,所提出的解调方案具有在天线相关时保证误码性能不降低的优点.     

不同差分格式在同位网格系统中的计算效果比较

针对流体流动数值计算的有限差分法,系统地研究了离散对流项的6种差分格式:CDS、FUDS、HDS、PLDS、SUDS和QUICK·比较计算采用同位网格系统·采用两个有分析解或基准解的算例,就不同格式对数值求解NS方程的精度、稳定性和收敛特性的影响进行了分析比较·计算结果表明,当扩散项占主导地位时,所有格式在同位网格中几乎具有相同的计算精度·随着对流项的增加直到占主导地位,FUDS、HDS和PLDS的在同位网格中具有相同的精度,而SUDS和QUICK的精度比前三种高,CDS次之·对于相同的速度、压力松弛因子和收敛准则,各种格式在同位网格中的收敛速度相差甚微·     

两种标准下一类平面动力系统极限环的数值计算

通过引入网函数的概念定义了平面动力系统中极限环数值解的概念,然后以van der Pol方程对应的平面系统为例,使用四阶Runge—Kutta方法建立其方程组的数值解法,并以此为基础建立了极限环的数值解法．特别地,引入范数估计和流量估计两种距离标准,从几何直观性和实际意义两个角度刻画了迭代精度．特定参数取值的算例证明了该方法的有效性．     

稳态不可压流计算方法在稳恒电磁场中的应用

从流体力学和电磁学的相似性出发,揭示了稳态不可压缩流体流动方程、稳恒电场方程和稳恒磁场方程在数学表达上具有相似性,均可用对流项,扩散项和源项来表达.而且在数值求解中也存在类似规律,可利用计算流体力学中对对流项和扩散项的处理方法来处理电磁场方程中的对流项和扩散项.通过分析上(下)风格式与向前(后)差分格式的数学意义和物理意义,提出采用上风格式和下风格式能求解电荷运动问题,而上风格式能求解流体力学问题.     

燃气射流CFD计算软件初版本的研究

目的 发展一个燃气射流数值计算软件。方法 用时间相关法求解全ＮＳ方程及Ｒｅｙｎｏｌｄｓ平均应力方程,方程的时间项采用了ＬＵ分解及４步Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法,对流项采用了Ｒｏｅ差分分裂基础上的３阶ＴＶＤ级２阶、３阶ＥＮＯ格式。结果与结论软件可应用于轴对称,三维燃气射流计算,格式具有高分辩和健壮稳定性,能够捕获复杂波系,计算出射流中波系与剪切层的相互作用和湍流特征。     

A new method for judging the computational stability of the difference schemes of nonlinear evolution equations

For the non-conservative difference schemes of nonlinear evolution equations with aperiodic boundary conditions, taken one-dimensional nonlinear advection equation as an example, a new method for judging the computational stability is given. It is proved to be practical and effective through several numerical examples. The stability criteria obtained by this method are really the necessary conditions of computational stability.     

Mur二阶吸收边界条件两种差分格式的比较

从理论上比较了时域有限差分法的Mur二阶吸收边界条件两种差分格式的计算精度、实现难度等,得出了直接格式计算精度较高但实现难度略大的结论.数值实验证实了上述结论.     

船舶机舱内热环境数值模拟

采用计算流体力学的方法对已有机舱热环境进行数值模拟,使用计算流体力学软件FLUENT对机舱内温度场与速度场的三维分布进行数值计算,根据计算结果提出机舱通风的改进意见.研究结果可为船舶机舱通风系统设计提供理论依据,并对优化设计具有指导作用.     

一类非线性Burgers方程组差分格式的计算稳定性

研究了一类非线性耦合Burgers方程组差分格式的计算稳定性,由启发性分析方法可知,差分格式具有计算稳定性的必要条件是其修正微分方程组等号右端的二阶耗散项系数为正.     

基于CFD方法的船体下水水动力分析

为给船体下水提供水动力参数,采用计算流体动力学(CFD)方法对船体从船台上纵向重力式下水过程进行动力学分析.计算每一时刻的流场压强和船体所受水作用力(矩),并通过求解船体运动方程获得船体运动的速度和滑程.数值预报结果与经验公式以及试验比较均表明,该方法计算所得运动参数与试验偏差较小,可满足工程精度要求.     

抛物型方程的区域分解直接方法及其应用

采用差分法近似求解偏微分方程。研究抛物型偏微分方程的直接区域分解算法。给出了非重叠区域上的抛物方程的区域分解直接方法,在非重叠的子区域内部采用隐式差分格式近似微分方程,在子区域的交界面上,使用显式差分格式,利用上一时间层的信息求当前时间层上各节点的价值。给出的区域分解直接方法对抛物问题的计算结果良好。     

表面波纹对HSX填料传质影响的计算流体力学(CFD)模拟

应用计算流体力学（CFD）方法和流体体积（VOF）模型对气液两相流动行为和传质过程进行了研究。分别对富氧水在光滑板与波纹板上的解析进行了实验和CFD模拟研究,模拟结果显示波纹结构对于增加传质推动力有明显的作用;在液相雷诺数Re<90时,波纹板的传质效率比光滑板高出20%左右。对由CFD模拟得到的流场信息进行分析,结果表明波纹的存在增加了流体的湍动,造成波纹板传质效率增加;随着液相雷诺数的增大,波纹对气液相界面的影响逐渐减小,波纹板与光滑板传质效率的差值逐渐减小。模拟结果与实验结果吻合度较高。     

A Computationally Efficient Aggregation Optimization Strategy of Model Predictive Control

Model Predictive Control(MPC) is a popular technique and has been successfully used in various industrial applications.Howver,the big drawback of MPC involved in the formidable online computational effort limits its applicability to relatively slow and/or small processes with a moderate number of inputs.This paper develops an aggregation optimization strategy for MPC that can imporove the computational efficiency of MPC.FOr the regulation problem.an input decaying aggregation optimization algorithm is presented by aggregating all the original optimized variables on control horizon with the decaying sequence in respect of the current control action.     

OCS4格式的数值边界格式及其渐近稳定性

 根据多项式拟合数值边界格式(SFEBS)和Taylor展开数值边界格式(TEBS)相结合的思想,构造了与优化3对角4阶跳点紧致差分格式(OCS4)及其插值格式(OCI4)相匹配的具有4阶精度的数值边界格式(SF-TEBS4).通过计算格式特征值的理论分析表明,OCS4、OCI4格式在与数值边界格式SF-TEBS4格式相结合时,数值格式在整体上能够满足渐进稳定性的要求.一阶导数数值试验表明,OCS4、OCI4与4阶数值边界格式SF-TEBS4在数值模拟中相结合使用时,能够保证格式整体精度达到4阶,且计算误差较小;行波解数值模拟表明,这些格式的组合能够有效抑制数值计算的误差,具有能够长时间保持群速度和较强渐进稳定性的特性.理论分析和数值算例均表明,SF-TEBS4与OCS4和OCI4相结合,能够很好地求解小尺度波动问题.