材料成形过程模拟技术实验教学体系的建设

在分析国内高校目前开设出的材料成形过程模拟技术实验的现状及特色之基础上,介绍了华中科技大学根据现有软硬件资源所建立的材料成形过程模拟实验教学系统.     

渤海湾西北湾顶泥沙运动特征及模拟

渤海湾西北湾顶处于粉沙质到淤泥质海岸过渡地带,泥沙运动复杂.根据三角架定点观测和水文测验资料,分析了不同水文条件下的含沙量变化特征,探讨了风浪掀沙模拟的关键处理方法.研究表明,研究海域泥沙运动与风浪关系密切,在小风天气下含沙量很小,六七级风以上天气条件下,且持续作用时,含沙量持续增大,较小风天气增幅达3～6倍左右;含沙量明显变化的临界波高约为0.5 m.从研究海域观测的底部边界层水流结构、剪切力等角度进行了波浪掀沙的水动力机制分析.基于泥沙扩散方程,提出了风浪条件下泥沙模拟的处理方法,包括含沙量层化效应、制约沉速、动床阻力、参考浓度等.与实测资料比较表明,提出的计算方法基本可模拟风浪过程引起的含沙量变化.该研究不仅为类似海域提供基本数据,而且给出了模拟计算关键问题的处理方法,具有重要的理论和实践意义.     

浅埋盾构掘进诱发土体剪胀对地表变形的影响分析

目的 研究浅地层盾构掘进过程中隧道周围土体发生剪胀对地表变形的影响。方法 首先通过建立有限差分模型,结合非关联流动准则,得到了隧道周围土体发生剪胀时地表变形的主要区域;进而采用无量纲参数β对传统沉降经验公式进行修正。结果 最大地表沉降随着剪胀系数的增加而减小;采用相关联流动准则和非关联流动准则所得到的最大地表沉降的差值随着支护力的增大而增大;随着隧道埋深比的增加,土体剪胀作用对地表沉降的影响逐渐减小;修正系数β与剪胀系数η二者在预测地表变形规律方面表现出良好的一致性。结论 砂土剪胀对浅埋盾构掘进影响较大,分析地表变形时应合理考虑土体剪胀角。     

蓄滞洪区平面二维干河床洪水演进数值模拟

在地形较复杂的情况下,采用常用的处理干河床问题的方法有时会出现水流虚假流动的现象。本在洪水干河床演进模拟中提出了“水位平铺”假设进行处理,取得了比较好的模拟效果。模型建立过程中采用有限差分法的逆风格式离散控制方程,并用ADI方法求解代数方程组,模型计算速度快,节约计算内存,基本可以满足洪水实时预报要求。     

基于损伤演化的钢绞线网/ECC黏结滑移关系

为进一步探究高强钢绞线网与水泥基复合材料(ECC)的黏结滑移关系,通过高强钢绞线网在ECC内部黏结滑移微观机理分析,充分考虑钢绞线直径对其黏结滑移曲线初始切线刚度的影响,引入损伤力学理论对现有钢绞线网与ECC黏结滑移模型进行了修正.经模型验证,分析表明修正后模型计算结果与试验结果符合良好,尤其是上升段具有更好的精确性.此外,将修正后模型引入到有限元模拟分析中,采用ABAQUS软件中的Spring-2非线性弹簧单元来模拟高强钢绞线网与ECC的黏结滑移特性,对高强钢绞线网与ECC拉拔试验进行有限元模拟分析.结果表明:数值分析结果与试验结果符合良好,进一步验证了模型的精确性,以及数值分析方法的可行性和适用性.     

基于MPI的eclipse并行计算在油藏模拟中的应用

随着进行油藏模拟数据量增加,计算步骤日渐复杂,利用传统计算机来模拟,为了达到理想的模拟速度和效果,其硬件平台的投资将很高。本文设计并实现一种通过在windows下配置mpich2以建立的eclipse parallel并行计算,通过交换器和网线建立PC集群代替原有单个计算机来做油藏模拟。利用eclipse parallel,我们模拟并实现并行平台的要求,四台计算机同时计算程序,一台显示结果,通过使用实际数据对并行油藏模拟的稳定性和并行效率进行测试,测试显示在PC集群系统上高效运行eclipse进行油藏模拟模拟计算是可行的。     

混合与孔板通风下隔离病房内气溶胶扩散特征

对采取混合通风及孔板通风策略下的典型隔离病房内气流组织及气溶胶扩散过程开展了数值模拟研究,以探讨通风策略对病房中气溶胶扩散与沉积的影响．进一步研究了气溶胶颗粒粒径及孔板通风的多孔板开孔率对气溶胶分布的影响．利用文献中试验数据验证了所采用数值模型的准确性．结果表明：相比于混合通风,孔板通风策略可以使病房内的流场、温度场分布更加均匀,并且能加速气溶胶颗粒排出,从而有效降低医护人员的交叉感染风险;小粒径气溶胶颗粒更容易受到流场影响,在病房内扩散悬浮,而大粒径的气溶胶颗粒更容易沉积在地面和病床上;当采取孔板通风时,减小开孔率可以加速气溶胶颗粒的沉积和排出,减少颗粒物在室内的悬浮,降低空气中的病毒感染风险．     

非正弦俯仰运动对扑翼自主推进的影响

采用数值仿真耦合求解流体动力方程与扑翼运动方程,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,数值模拟了非正弦俯仰运动下扑翼在前进方向及侧向的自主推进,研究在静水中不同运动波形及俯仰频率对自主推进速度、自主推进效率及流场结构的影响．结果表明：非正弦波形调节参数K和俯仰频率对自主推进前进速度、前进距离影响很大,提高K或频率,可增大平均前进速度、前进距离与侧向位移,并在K=2.5的方波取得平均速度最大值,相较于正弦波运动提高70.3%;自主推进效率及能量利用率随着K的减小不断增大,高频时推进效率高,低频时能量利用率高．     

水库(群)随机优化调度研究进展与展望

水库(群)随机优化调度是防洪减灾和实现水能资源高效利用的有效方法,通过考虑来水的不确定性显著提高调度决策的实际指导效果,增强综合效益．梳理了水库(群)随机优化调度的相关概念及其与调度规则函数之间的关系,以显随机优化、隐随机优化和参数模拟优化三种方法为分类依据,综述了国内外水库(群)随机优化调度方法研究的发展历程．针对该领域存在的问题与不足,未来研究应重点关注提升水文预报水平、增加调度规则提取方法准确度、提高参数优化模型计算效率、克服随机动态规划维数灾问题与多维径流转移概率求解问题等方面,为进一步提高随机优化调度水平提供参考．