CPML截断2.5维问题中圆柱波导开放边界的应用

为了解决高功率微波(HPM)源模拟中圆柱波导开放边界的截断问题，研究了柱坐标系下卷积完全匹配层(CPML)吸收边界，给出了CPML中电磁场的差分方程和轴边界条件，并进行了数值验证．在不同频率和模式的激励源作用下，模拟了2．5维问题中CPML截断圆柱波导开放边界的性能，相对误差最大值都小于-90dB在2．5维电磁PIC软件中引入CPML方法，模拟计算了相对论返波管．结果表明，CPML在截断波导开放边界方面的性能远好于Mur型吸收边界条件。     

对流作用下枝晶生长行为的数值模拟

应用一个二维的改进元胞自动机(modified cellular automaton, MCA)－传输耦合模型, 对流场作用下枝晶的非对称生长行为进行了模拟研究. 模型采用MCA技术模拟枝晶的生长, 同时采用一个传输模型对流场和由对流和扩散所控制的质量传输进行数值求解. MCA考虑了热过冷、成分过冷和曲率过冷对枝晶生长的作用, 也考虑了枝晶的择优生长方向和凝固过程中的溶质再分配. 在传输模型中, 采用SIMPLE算法求解动量和质量传输的控制方程. 应用该模型模拟研究了Al-3% Cu(质量分数)合金中单枝晶和多枝晶在不同流动方向的流体作用下的生长规律. 模拟结果表明, 金属液对流对枝晶的生长形貌产生重要的影响.     

基于 CFX软件的氮化硅反应炉内热过程的数值模拟

利用大型商业软件CFX建立了高温氮化硅反应炉内温度场的数学模型,采用拟流体模型数值模拟炉内的层流流动,分析了氮气体积流量、各向异性散射和辐射特性等因素对温度场和产物质量浓度的影响.计算结果表明,为确保反应充分完全,预热段温度控制显得非常重要,而氮气体积流量起着决定性的作用;各向异性散射对径向温度、产物质量浓度有一定的影响;散射率对温度场影响很小;计算值与实验值相比较,误差在10%之内.     

微极流体润滑条件下能量方程的推导及应用

为考察微极流体的热流体动力润滑特性,根据微极流体的基本理论和能量守恒与转换定律,推导了微极流体的能量方程;依据其润滑条件假设,得出了润滑条件下微极流体的能量方程的简化形式.以有限长滑动轴承为例,将所推导的能量方程与微极流体的雷诺方程和轴瓦热传导方程联立进行数值求解,得到油膜及轴瓦的温度分布.结果表明:采用微极性流体润滑,其油膜及轴瓦的温度均比采用牛顿流体有所升高,流体的微极性越强,温度升高越明显.     

爆炸喷涂爆炸波参数数值计算

对爆炸喷涂燃烧室爆轰波的形成及爆轰产物热力学及动力学参数进行了数值计算．结果表明，爆炸喷涂气相爆轰系统爆轰特性主要取决于气相系统的选择和初始混合气体配比．C2H2 O2气相爆轰系统更适合于喷涂高熔点的陶瓷、金属陶瓷及纳米复合陶瓷粉体，其最优化工艺参数应该选择在零氧平衡附近．而H2 O2气相爆轰系统则适用于喷涂低熔点的金属及其合金，金属粉体的熔点越高，最优化参数越接近于零氧平衡点．     

纳米磁性颗粒小点阵体系的动力学响应

通过数值解Landau Lifshitz Gilbert(LLG)方程,来研究一个具有垂直各向异性的N×N平方点阵结构的单畴铁磁颗粒体系的动力学响应.由于磁性颗粒间的偶极相互作用,我们发现存在三种不同的典型磁矩构形分布.这些构形由磁晶各向异性和磁偶相互作用之间的竞争所决定.磁性粒子的点阵几何构形是影响磁矩翻转的重要因素,偶极相互作用的增强,引起不同位置的颗粒磁矩发生先后顺序的翻转.当初态所有颗粒磁矩都平行于 z方向,且颗粒间的偶极相互作用不足以使磁矩发生耦合翻转,反转某个磁矩所需的最小翻转场将比反转单个(即无偶极相互作用)磁矩时所需的最小翻转场小得多.该种效应随着颗粒间距的增加,将明显地减弱,最小翻转场很快地增加且趋于反转单个磁矩时所需的最小翻转场.当所有颗粒磁矩处于各种不同初态时,弱偶极相互作用加宽了翻转场的取值范围.     

低频弯张换能器指向性数值计算及实验测试

应用亥姆霍兹积分方程与有限元方法，建立了换能器在水中的振动方程，导出了换能器辐射声场指向性公式．实验结果表明，在谐振频率1．16kHz处，换能器水平面上的辐射指向性呈现各向均匀分布的特点，这与理论计算结果一致．     

匀强电场内带电导体球的三维电位分布模拟

将一个带电导体球放在一个均匀电场中,由于空间三维电位分布复杂,实验很难实现绘图.文中利用软件实现了三维电位分布图,并且与实验结果相吻合.     

二阶三点数值微分公式的外推算法

利用Taylor公式，给出了二阶三点数值微分公式在各点的截断误差的渐近展开式，并利用Richardson外推算法，提高二阶三点数值微分公式的收敛阶数，得到高精度的二阶数值微分公式．     

东亚地区人为硫酸盐气溶胶辐射气候效应不同模拟方法的对比

 利用区域气候模式RegCM2与大气化学模式连接的模拟系统,研究了中国地区人为排放生成的硫酸盐气溶胶分布及其辐射气候效应,并与全球模式的结果进行了比较,同时对比了硫酸盐气溶胶辐射气候效应的在线、离线模拟方法所得结果差异的细致情况.通过以上工作表明:区域气候和大气化学耦合模式系统能在比大气环流模式更精细的尺度上获得硫酸盐分布规律和辐射气候效应;并且区域气候模式与大气化学模式的在线与离线连接方法得到的硫酸盐柱含量、有反馈和无反馈大气顶直接辐射强迫和地表温度响应在较小区域平均的尺度上存在较显著的差异,并且在全区域平均尺度上也不能被忽略;通过对气候响应的进一步分析发现:模拟结果显示了从硫酸盐含量到辐射强迫和地表温度响应逐渐加大的不确定性.