风生环流的准三维数值模拟

本文在水平流速垂向分布表达式采用二次多项式的基础上,对二维浅水方程组中的动量方程进行修正,建立了风生环流的准三维数学模型.应用破开算子法求解考虑动量修正的深度平均方程,对破开后的两个分步分别采用隐式格式和预估-校正格式离散,得到了准三维数值解.验证计算表明该数值模式能用于模拟河口,水库和港湾内的风生环流,算法的稳定性好,收敛快.     

太湖风生环流及黏性泥沙输运的三维数值模拟

太湖水体浊度是浮游植物接受光照强度的重要影响因子,而浊度主要受到悬浮泥沙浓度的影响.综合风生流及波浪两方面的因素,采用三维风生流泥沙输运模型对太湖泥沙输运进行了数值模拟研究.将模型模拟结果与实测太湖风生环流及太湖含沙量资料进行了对比分析.验证结果表明,三维风生流泥沙模型基本反映了太湖风生环流及泥沙输运的特点,能为太湖水生态系统模拟提供技术基础.     

凹凸管传热与流阻性能的数值模拟

利用Fluent数值模拟软件，对凹凸管进行了流动和传热的三维数值模拟，得到了管内的流动速度分布及温度分布，并将模拟结果与光滑管的结果进行了对比．结果表明，在相同的流动速度下，凹凸管的阻力系数及传热膜系数都大于光滑管，且阻力系数之比随雷诺数的增大而增大，而传热膜系数之比随雷诺数的增大而减小．在本数值模拟范围内，雷诺数由2757．76增大到13788．79时，阻力系数之比由5．5308增大到8．3663，传热膜系数之比则由2．289减小到1．585．综合评价结果表明，凹凸管的综合性能在低速时能得到明显改善，说明凹凸管特别适合低速流时的强化传热。     

基于GLS／SUPG的三维注射成形充模过程数值模拟

为稳定地求解速度、压力、温度并准确跟踪流动前沿,实现三维塑料注射成形充模过程数值模拟,采用迦辽金最小平方法(GLS)消除因速度和压力的不当插值组合导致的数值震荡问题,建立了速度与压力同次插值的对称、稳定的集成有限元计算格式;用流线迎风Petrov伽辽金法(SUPG)消除因能量方程中的对流项而导致的数值震荡问题,建立了能量场的稳定有限元计算格式.比较了不同网格密度对计算结果的影响,并通过与文献中实验结果及现有的商业分析软件Moldflow的模拟结果对比,表明提出的数值模拟方法具有良好的稳定性和精度.     

泡沫流体管流流动与换热数值模拟

基于质量、动量和能量守恒方程,建立泡沫流体在圆管内流动与换热的物理模型和数学模型,并利用FLUENT软件进行模拟,得到不同雷诺数下圆管内的压力损失、管道横截面上的速度分布和表观黏度分布,同时回归了不同雷诺数下的摩阻系数和努塞尔数经验关系式.结果表明:管内压力沿管程不断降低,且流速越大压降越大;管内温度沿管程不断升高,且流速越小温升越大;管道横截面上的速度、温度分布不均匀,越接近管壁速度越小,温度越高.     

风对建筑物体绕流的数值模拟

利用有限分析法数值模拟了风对建筑物体的绕流，对高雷诺数问题引进了一个经验公式较好地克服了实际中的困难，对方形、圆形及两头尖等各种形状物体绕流的计算结果表明数值方法在准确模拟各种形状建筑物体的绕流流场方面是成功的。     

气泡羽流的数值模拟

提出了一个预报圆形气泡羽流特性的k－ε－E湍流模型。对静止环境中的圆形气泡羽流流场进行数值模拟,得出了气泡羽流的流速场和浓度场。预报结果表明,气泡羽流的流速及气泡浓度在横断面上的分布为高斯型曲线分布,模拟结果与实测资料对比两者吻合较好。     

Waspaloy高温合金涡轮盘锻造无网格法数值模拟

针对锻造工艺中的轴对称问题进行无网格伽辽金法数值模拟研究,基于Mises屈服准则和刚塑性流动理论给出轴对称问题的应力应变关系.通过移动最小二乘近似函数建立无网格伽辽金法的基本公式.在刚塑性本构关系和最小二乘法的基础上,基于马尔可夫变分原理建立无网格伽辽金法的求解列式.采用C++语言编制了轴对称无网格伽辽金法数值模拟程序.基于编制的程序进行了Waspaloy合金涡轮盘锻造过程的数值模拟,预测了锻件的最终形状和锻造过程中材料流动规律,获得了锻造过程中的节点和等效塑性应变分布规律.     

随机波波生流的数值模拟

为了更合适地反映实际海浪的随机性,作者采用随机波折射－绕射模型和波生流模型对近岸海域中的波生流进行数值模拟,探讨不同条件下随机波波生流的流场结构。通过计算发现除地形对随机波波生流有明显影响外,波生流的大小同入射波高及波浪破碎关系密切,其流向特别是离岸流的位置与入射波向有关。     

南京玄武湖富营养化及重金属污染现状

针对南京玄武湖清淤后营养盐及重金属污染物的分布问题,在其3个湖区中设置6个采样点,采集水体和沉积物样品,分析pH、总氮、总磷和有机质等理化参数并采用电感耦合等离子体原子发射光谱法分析Cr,Pb,Cu,Zn,Ni 5种重金属质量分数,并结合地累积指数法对沉积物中重金属的污染程度进行评价.结果表明:玄武湖北湖湖区水体处于中度富营养化到严重富营养化状态,东南湖区则处于严重富营养化状态,而西南湖区水质相对较好,处于轻度富营养化状态,只是总氮质量浓度稍微偏高;重金属污染方面,东南湖水体中的Cr质量浓度存在超标现象;清淤之后,玄武湖沉积物中Cr和Pb的质量分数有所降低,污染状况有所缓解;2个采样点沉积物中的Zn处于轻度污染程度,其余金属污染程度均为清洁.     

基于FEPG的构造裂缝数值仿真与分析

利用有限元数值模拟技术对油气田深部储层构造裂缝进行仿真和预测分析是一种非常有效的办法。传统的仿真方法中,由于控制条件多来源于实验室实测结果,虽然结果较为准确,但是存在以点代面、成本过高等缺陷。选择大庆油田一个深部油气层作为研究目标,探索在地质构造裂缝的仿真预测中边界控制条件的选择问题。首先利用实验室实测力学参数建立初始模型,然后通过反演18条地震剖面的伸展情况获得该地层变形情况,并将反演结果作为仿真构造应力场的边界控制条件,进而在开源的有限元软件FEPG上进行仿真,从而避免了传统方法中因单纯以岩石实验结果作为控制条件而导致的以点代面和成本过高等不利因素,仿真结果与钻井数据统计结果基本一致。仿真结果表明,预测的构造裂缝发育主要集中在构造高位置以及断层附近,裂缝方向有较明显的规律性,优势方向与本区断层带走向基本一致,在相邻的断层之间,裂缝发育方向变化较大。仿真也为明确裂缝分布规律及油气勘探提供了理论指导和技术支持。     

玄武湖菹草种群的生态因子场特征

利用实地调查和实验数据分析,构建了玄武湖菹草种群存在下的生态因子场,直观地展示出各项理化因子在空间的分布状况,体现了水环境的空间异质性.通过对生态因子场的特征分析,确定玄武湖菹草种群的密度与透明度、水深/透明度、浊度、pH值、硝酸盐NO3--N含量具有空间相关性,而与总氮和总磷含量无明显的空间关联性.     

基于Galerkin有限元方法的射流泵流场数值模拟

以原参数形式的Navier-Stokes方程为基础,采用Galerkin有限元迭代解法和时间推进解法,在Baldwin-Lomax二层代数湍流模型下,对射流泵内部轴对称流场进行数值模拟,求解过程中引入波阵解法,提高了计算效率;采用混合插值函数避免了压力振荡;采用简化迎风有限元技术,避免了解的非物理振荡和发散,以大峡大电站顶盖排水射流泵为实例进行计算分析,得到了全流场的速度、压力分布,与实验结果基本一致。     

空调列车室内流场的数值模拟

运用 K-ε紊流模型对 K2 5型空调列车 (硬座车 )室内气流组织 ,主要是速度场进行了数值模拟 .采用有限单元法和交错网格 ,将送风气流与车厢形状及障碍物作为一体考虑 ,研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响 .结果表明 ,送风方式对空调列车室内流场影响较大 ,而送风速度在 2～ 3m/ s范围内 ,对空调列车室内流场影响较小 .研究结果对空调列车室内气流组织优化设计及舒适性评价提供了依据 .图 9,表 1,参 8     

高压往复泵缸体系统接触问题数值模拟

针对往复泵外载荷作用复杂、缸体与阀套接触面上容易出现裂纹而失效的问题,依据往复泵工作原理、流体力学基本理论和接触问题数值方法,建立了高压往复泵缸体-阀座-阀套系统的接触模型.在考虑压力脉动、流量脉动、交变载荷和进、出口阀门开启关闭的撞击等多种因素的综合作用下,建立了高压往复泵缸体-阀座-阀套系统的有限元模型,对整个系统的接触状态进行了分析,得到缸体系统的应力分布、接触状态和接触面的接触应力分布情况及薄弱部位的位置.     

基于八叉树网格的直流电阻率法有限元数值模拟

在VC环境下,使用C语言,实现了基于八叉树网格的三维直流电阻率法有限元数值模拟程序。三个典型模型的算例被用来证明八叉树网格方案适合于复杂地电模型的数值模拟：数值模拟了球体模型,随着网格对球面边界的不断逼近,数值模拟的精度也逐步提高;计算了覆盖层下倾斜板状高阻体模型,在偶极-偶极视电阻率断面上,能清晰地看见高阻体模型的形态、埋深;仿真了联合剖面法测量三维地形下埋藏低阻椭球体的情况,由于地形的影响,在视电阻率曲线上不能发现低阻异常的存在,利用比较法进行地形改正后,低阻异常得到凸显。     

气浮探头气膜流场的有限元数值模拟

建立了气膜流场中气体流动的数学模型,在提出了一系列假设条件的前提下,得到了气膜间隙中气体流动的控制方程,即简化的纳维尔斯托克斯方程及边界条件;采用有限元法对气膜流场进行了有效的数值模拟计算,初步实现了根据外负载的要求来确定气浮探头装置的性能参数。     

太阳能地下混凝土储热桩蓄热过程中的数值模拟

建立了太阳能地下混凝土桩蓄热过程的数学模型,采用了有限单元法对地下垂直埋管周围混凝土桩的非稳态温度场进行数值模拟,给出了不同边界条件下数值计算格式,分析了换热器周围混凝土温度变化的规律,为U型垂直管埋深及混凝土桩的配合比,在确定方法上提供了参考依据。     

非对称管箍力学模型及数值模拟研究

用有限单元法建立了非对称管箍的力学模型,利用参数线性回归方法分析了影响非对称管箍力学模型的参数,研究了不同参数条件对非对称管箍使用性能的影响. 对非对称管箍力学模型的准确性进行了数值验证,与实验结果相比,力学模型的理论计算值与实验值吻合较好,具有较高的可信度.