VTI介质交错网格FCT有限差分数值模拟

波动方程有限差分数值模拟是研究地震波在地下介质中的波场特征和传播机理的重要手段.对于常规有限差分技术,当采用大网格对计算空间进行差分离散时会出现严重的数值频散问题,降低了计算精度.通量校正(Flux- corrected transport method,FCT)技术能够有效压制粗网格情况下有限差分的数值频散.本文研究了具有垂直对称轴横向各向同性(Vertical Transverse Isotropy,VTI)介质的交错网格FCT有限差分技术.首先从一阶速度一应力弹性波方程出发,在交错网格空间中给出了该方程的高阶有限差分法格式及稳定性条件,在此基础上研究了波动方程正演过程中的数值频散FCT压制技术,二者结合实现了该方程的高精度有限差分数值模拟.同常规算法相比,本文算法不额外增加内存需求,少量增加计算量,但可有效压制VTI介质中弹性波动方程正演的数值频散现象.当采用大网格进行数值模拟时,本文方法明显提高了波场模拟精度.     

薛定谔方程的数值计算设计

根据有限差分理论和薛定谔方程,对波函数在任意势场中随时间的演化进行了详细的计算,得到了波函数的标准递推公式,给出了由初值求解薛定谔方程的一般方法.此外,文中还给出了用计算机绘出的高斯波包在几种势场中的几率分布图.     

二维二阶双曲型方程隐式差分格式的稳定性分析

研究了二维二阶双曲型方程交替方向隐式差分格式的稳定性问题。利用分离变量法给出了两种计算特征方程的方法，并对差分格式的稳定性做了详细讨论。结果表明在不同的权重下，差分格式的稳定性与网格比取值有关。     

对流扩散反应方程基于坐标变换的高阶紧致差分格式

基于非均匀网格,提出了一种求解一维定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式。首先采用坐标变换方法将原方程由物理空间的非均匀网格转换为计算空间的均匀网格,然后给出一阶导数和二阶导数在均匀网格上的中心差分逼近式,并结合变换后的方程,得到了定常对流扩散反应方程具有四阶精度的紧致差分格式。最后,通过数值算例验证了该方法的精确性和高分辨率的特点。数值实验结果表明,对于所研究问题,该方法较不进行坐标变换而直接在物理域上建立的非均匀网格上的高阶紧致格式具有更高精度。     

薛定谔方程的数值计算设计

根据有限差分理论和薛定谔方程，对波函数在任意势场中随时间的演化进行了详细的计算，得到了波函数的标准递推公式，给出了由初值求解薛定谔方程的一般方法．此外，文中还给出了用计算机绘出的高斯波包在几种势场中的几率分布图。     

局部特征值解的无条件稳定FDTD高效实施方案

显式无条件稳定时域有限差分方法在未知量或不稳定模式个数很多时,求解全域矩阵特征值以及场值迭代的计算成本很高.针对这一问题,给出了一种基于局部特征值求解的显式无条件稳定时域有限差分方法的快速实现方案.该方案无需求解全域矩阵的特征值问题即可准确、高效地获得系统中所有的不稳定模式.在实施过程中,首先将计算域分为两部分:细网格...     

二维各向同性介质地震波全波场的有限差分模拟

对地震波场的有限差分方程进行了详细的推导,采用改进的中心线算法对有限差分方程中的大型稀疏线性方程组进行求解,并对算法的稳定性进行了分析。通过对二维双层弹性介质中的地震波全波场的模拟,获得了清晰的地震波波场特征,包括面波及体波波场特征。     

声矢量场的抛物方程计算方法

采用抛物方程方法对声场声压进行计算,通过尤拉公式给出抛物方程方法对声矢量场参数求解表达式,并利用差分方法对声场质点振速值进行数值计算.该文介绍了三维抛物方程理论与FOR3D程序算法;对PEKERIS问题、单层海洋环境及ASA基准楔彤模型环境下的声矢量场进行仿真验证.结果表明,利用抛物方程方法可以快速简便地求解复杂海洋环境下的声场,并且可以用于计算声矢量场参数.     

SF6断路器中气流分析的流体网格法

提出了应用于ＳＦ６断路器弧室中复杂流场数值分析的流体网格（ＦＬＩＣ）法，建立了灭弧室气流场的基本控制方程和任意三角形的差分格式，解决了具有任意复杂边界形状的跨音速流的求解问题，给出了用该法计算一台ＳＦ６断路器短路开数据时弧室内热气流流场的应用实例．     

有物体群的多连通域有限差分网格自动生成

用有限差分方法解算了坐标变换偏微分方程式,创建了便于多连通域差分计算的非正交网格,列出了坐标变换的迭代计算差分方程式,计算了三个算例,绘制了各算例的网格图形和表明变换对应关系的图形边界坐标示意图,讨论了一些迭代计算技术问题。     

The Numerical Simulation of the Flow Field in a Cold Model of Five-stage Cyclone Preheater and Precalciner System

The flow field in a cold el of 2500 t/d five- stage cyclone preheater and precalciner system was numerically simulated. Renault stress model (RSM) turbulent model was adopted to simulate the flow field,and a hybrid mesh scheme was selected to generate calculation mesh. With the first order upwind difference, fienite-volume method was used to convert turbulent equations into difference equations pressure-velocity coupling which were solved by the classic simple algorithm, and during the course of numerical solution, mesh self-adapting technology was applied. The main flow field structures of the whole system and each part of the cold model were studied by analyzing the simulation results.     

输油管道土壤温度场的数值计算

评价埋地热油管道的热工状况,首要的问题是计算管道周围土壤的非稳态温度场,通常采用汇源法对其进行计算.汇源法把输油管在常输过程中的传热视为稳定过程,具有一定的局限性.根据埋地热油管道的传热特征,采用二维非稳定传热方程来描述输油管道的传热过程,在边界条件中充分考虑了地面温度的变化以及管径等参数的影响,建立了土壤温度场的计算模型,运用有限差分法对计算模型进行计算.在差分网格的划分中使用了混合网格法,在土壤内部的大部分区域使用矩形网格划分,在管壁附近使用极网格.这虽然是一种近似方法,但只要网格划分很小,仍可得到足够精确的解.在VC环境中编制了相应的软件,实现基础数据输入,温度场迭代和不同时间点管道周围土壤温度场中等温线绘制的功能.这一模型的建立,为后续的管道停输再启动的研究提供了科学的依据.     

三层复合板轧制复合变形力的计算

对三层复合板轧制复合变形过程受力分析，并对变形区分区，采用主应力法律立力的平衡方程，根据边界条件和屈服准则求出各变形区的长度和各变形区所受压力的合力，从而求出总变形力，并与实测结果进行了比较，误差小于5％。     

五级旋风预热器冷模单体流场数值研究

采用雷诺应力(RSM)湍流模型对五级旋风预热器冷模单体流场进行了数值模拟，并同冷模测试结果进行了比较，取得了较好的吻合性。涡壳采用完全非结构网格，锥筒采用结构网格，有限体积法化湍流运动方程为差分方程．差分格式采用一阶迎风，压力速度耦合采用经典的SIMPLE算法数值求解湍流运动方程组，并在求解过程中采用网格自适应技术。通过对模拟结果分析，得到了旋风筒流场的基本特征。     

三维静磁场双标量位等参元计算及数据前后处理

本文以双标量位法计算三维恒定磁场为理论基础,引入等参元有限元法.在对两种位建立起来的场方程离散处理过程中,把对应于直角坐标系中的实际单元变换到局部坐标系中的标准单元处理,从而推导出适应场域边界较海复杂的20节点和8节点六面体有限元离散公式,据此编制了易于通用化的等参元计算程序.本文采用与六面体等参元有限元计算完全配套的自动数据前后处鲤技术,包括有限元网格自动生成;全域或局部(分材料区域)网格显示检查;能量,电磁力计算;全标量位域及等位线显示;场强显示.使上述方法便于在工程设计中应用.     

二齿差推杆活齿传动的齿形分析与几何设计

为了设计二齿差推杆活齿传动装置,推导了啮合副构件的齿形方程,分析了传动比、凸轮理论廓线半轴长度、活齿长度及半径等参数对齿形性质的影响,提出了内齿轮不发生齿形干涉的设计条件;根据传动原理及活齿架的结构分析,给出了活齿架参数的计算公式以及避免构件运动干涉并满足传动连续性的活齿架参数取值条件;归纳了二齿差推杆活齿传动的参数设计步骤并给出了设计示例.结果表明,本文提出的设计步骤可以便捷地完成传动装置的几何设计.     

汽车CFD流场仿真集成高效优化技术研究

为了在汽车造型结构设计中获得理想的气动性能,必须经过参数化几何建模与修改、网格划分、CFD流场计算、采样和优化设计等过程,其过程费时费力。对此,提出在参数化几何建模的基础上,基于UG二次开发实现几何模型数据交换,以脚本文件对ICEM建立自动网格划分命令,建立的操作日志文件可实现CFD边界条件、控制方程和参数调用等功能。然后,在Isight软件中,采用批处理文件实现几何模型修改、网格划分、流体分析计算3个环节的数据调用、启动、关闭和执行其他相关操作,从而建立高效的集成优化技术。最后,以国际标模附加装置气动减阻为例进行了技术实例验证。研究结果表明:以Isight为集成优化驱动平台,高度集成UG、ICEM、FLUENT,可实现自动三维模型修改、网格划分、流场计算,减少人工操作与错误,节省大量设计时间和计算资源,极大地提高了优化工作效率。     

低压铸造充型过程的数值模拟技术

论述了低压铸造充型模拟的数学模型,由于低压铸造充填速度较慢、充型平稳,因此充型计算采用层流模型。采用SOLA-VOF算法对模型进行求解,其中SOLA法用于求解流体的速度场和压力场,VOF法用于处理自由表面。采用UG软件进行铸件三维造型,采用ProCAST软件进行网格划分,对叶轮的充型过程进行了模拟,并通过对叶轮的浇注试验,验证了低压铸造充型的数学模型及算法在保证模拟精度、提高计算效率上的有效性。     

温差异重流运动方程与交界面的计算

本文对传统的异重流运动方程用于温差异重流研究提出了新的见解,并已得到水槽试验数据验证。文中给出了温差异重流交界面计算的方程组。文后还提到,进行电厂冷却水数模计算,一定要考虑温差引起密度差对流场计算的影响。