凝聚核粒子计数器的理论研究及数值模拟

 凝聚核粒子计数器是一种纳米级颗粒物的检测装置, 本文对该仪器的冷凝段进行了理论分析及数值模拟。数值模拟采用四点有限差分隐式法和Crank-Nicolson 法, 使用不等间距网格。结果显示四点有限差分隐式法模拟结果的稳定性和精确性良好, 并与前人的研究结果基本一致。在数值上对剑桥大学提出的高温凝聚核粒子计数器的可行性进行验证, 模拟结果显示, 高温下工作的凝聚核粒子计数器切割粒径为4 nm, 能够去除挥发性物质的影响。研究验证, 由于工质冷凝在颗粒表面而导致的工质损失以致过饱和度降低的影响可忽略不计。     

基准温度分布动网格生成方法的研究及应用

为减少包含刚性运动的流固耦合问题动网格生成的计算量,以温度体模型动网格方法为基础发展了基准温度分布动网格生成方法.在介绍温度体模型方法的基础上,对基准温度分布动网格生成方法的基本原理和方法特点作出具体阐述.以NACA66翼型为例,将该方法应用于大角度旋转运动及平移和旋转同时发生的复合运动中.结果表明,该方法能极大减少计算量,所生成网格具有优异的变形能力,在翼型运动范围和旋转角度均很大的情况下,仍能保证网格的高质量.     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

有限元软件模拟裂纹扩展的方法探讨

针对采用有限元法在模拟裂纹扩展所遇到的问题，探讨了模型的建立、网格的划分、断裂准则的应用以及网格重组技术的运用。     

DOMAIN DECOMPOSITION WITH NON-MATCHING GRIDS FOR COUPLING OF FEM AND NATURAL BEM

In this paper, we introduce a domain decomposition method with non-matching grids for solving Dirichlet exterior boundary problems by coupling of finite element method （FEM） and natural boundary element method（BEM）. We first derive the optimal energy error estimate of the nonconforming approximation generated by this method. Then we apply a Dirichlet-Neumann（D-N） alternating algorithm to solve the coupled discrete system. It will be shown that such iterative method possesses the optimal convergence. The numerical experiments testify our theoretical results.     

一种各向异性四边形网格下的代数多重网格法

针对一类各向同性椭圆型边值问题,讨论了各向异性四边形网格对线性有限元方程的代数多重网格(AMG)法的影响.进一步通过利用问题和网格的部分几何和分析信息,设计了一种新的AMG法,数值实验表明:新的AMG法,较通常的AMG法具有更好的“鲁棒”性和高效性     

NHR-200定位格架的设计研究

定位格架是反应堆燃料组件的重要组成部分。２００ＭＷ核供热堆（ＮＨＲ－２００）燃料组件定位格架主要由条带、围带及角部片簧组成。本文分析了该格架在组件装卸过程中的导向性能，论述了格架三弯弹簧的设计、刚度分析、预变形范围的计算以及弹簧夹持力的确定等。格架条带三弯弹簧的试制实验研究结果表明ＮＨＲ－２００组件定位格架结构设计合理、弹簧选型科学，完全满足供热堆格架设计的要求。     

二冲程内燃机扫气流场的数值模拟

用分块结构化网格对二冲程内燃机的扫气流场进行了三维数值模拟，在缺内代数方法生成贴体网格，用ＡＬＥ法求解控制方程组，提高了离心力源项的计算精度。通过在一个两气口气缸模型上进行的大量数值实验，探讨了数值计算中出现的问题及解决方法，模拟了两种二冲程发动机的扫气过程，其结果与实验对比是令人满意的。     

曲线坐标网格下数值计算技术注记

在守恒量形式上保持审恒的研究工作基础上，进一步给出了让守恒律型方程在形式上保持守恒律形式的一般性处理技术，对于直接涉及到计算能否进行的可行性问题，给出了把物理域中的不渗透固壁边界条件经过曲线坐标网格生成变换后转成在计算域中形式的技术。     

对流项二次迎风插值格式在非结构化网格中的应用

在有限容积法的基础上发展了非结构化网格的对流项二次迎风插值（QUICK）格式．详细推导了扩散项采用格林函数法、对流项采用改进的QUICK格式的离散方程，对顶盖驱动流和圆柱绕流问题进行了计算，讨论了不同Re下计算的准确性和格式的收敛性，并与高精度结构化网格计算结果进行对比分析．结果表明，该格式的临界网格Peclet数为8／3左右，与中心差分相比较，该格式的计算精度与其相当，对流稳定性好，收敛速度高．同等条件下较结构化网格对复杂区域的模拟更接近实际测量结果，是一种对复杂区域计算有应用前景的对流格式．