带活门轴对称变截面管道中强激波的传播特性

研究了核爆环境下带活门轴对称变截面管道中非理想气体激波的传播特性,并讨论了在其传播过程中电离和离解效应的影响．通过利用TVD格式和时变非均匀网格对模型进行的数值模拟表明,在理想模型中波前压强的变化不会对无量纲结果产生影响,但在非理想模型中却会导致无量纲结果的较大变化,而且入射激波的波峰越陡,则到出口处波峰被抹平的幅度越大,活门的消波效果理想．通过对一维和二维计算结果的比较指出了一维计算的缺陷所在,而数值计算和近似估算结果的比较验证了文中近似估算公式的正确性．     

激波诱导模型球阵非稳态阻力的数值模拟研究

采用CFD软件,对激波诱导单排四球模型球阵绕流场进行三维数值模拟,在计算模型和方法准确性验证基础上,分析模型球非稳态阻力的形成机理,并揭示激波马赫数M_s和无量纲间距H对非稳态阻力和激波结构的影响。结果表明:模型球阻力系数C_d曲线存在一个尖锐的最大值波峰和一个波谷的结构,且最终趋于某一稳态正值;M_s越小,C_d峰值越大,谷值越小,C_d曲线波动幅度越大;激波反射、衍射、聚焦和干涉行为共同影响非稳态阻力系数;无量纲间距H越小,相邻球的激波干涉越显著,C_d峰值越大。     

空气压强对垂直入水空泡影响的数值研究

基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150。锥角头型圆柱体以中等速度垂直 匀速入水空泡进行了数值计算．计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现 了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面入水问题数值计算．通过与匀速垂直入水理想空泡模型计算 结果的对比,验证了本文数值计算方法的有效性．对不同空气压强条件下入水空泡形态的数值计算结果分 析,得到了在本文所计算入水工况范围内垂直入水过程中自然空化对入水形态的影响;得到了空泡无量纲闭 合时间、空泡闭合瞬间最大无量纲直径、以及空泡闭合方式与空气压强和入水速度之间的关系等     

一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化

渗透系数是控制地下水流动的重要参数,对渗透系数的空间分布规律进行研究具有重要的意义。基于Gardner模型获取了一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型,该模型用指数函数描述,受饱和渗透系数和无量纲的深度与流动率等因素的控制;该模型表明一维稳态流条件下均质典型土类的渗透系数其沿垂直方向变化趋势主要受比流量与饱和渗流系数的负数值二者之间的相对大小影响。分别采用泰勒级数方法和以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件方法对一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型进行线性近似简化。采用泰勒级数方法获取的简化模型其计算误差随无量纲的深度增大而增大。简化后的模型具有形式简单、参数少等特点。通过算例对比简化模型与原模型的差异,计算结果表明:采用以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件的方法进行线性近似简化的模型计算误差比采用泰勒级数方法获得的线性近似简化模型的计算误差小。     

激波加载单双圆柱非稳态曳力的数值研究

采用Fluent软件对激波诱导单双圆柱模型绕流场进行二维数值计算,深入研究马赫数为1.14的激波与直径为40mm的单、双圆柱模型相互作用时绕柱流场的非稳态曳力的形成机理。结果表明:单、双柱模型(H=1.5)的曳力系数Cd曲线都存在明显的波峰和多个波谷结构,并以波幅不断减小的方式逐渐趋于某个稳定正值,其中波峰峰值远大于稳态值;相比于单柱情形,由于双柱空间位置的限制,使得环绕每柱的激波结构可以发生相互干涉,从而影响了环绕圆柱的压力以及剪切应力分布,导致单双柱曳力系数曲线波动变化的差异。     

矩形直肋二维稳态导热的解析解及其分析

为了准确地给出将矩形直肋二维导热问题简化成一维问题的条件，利用分离变量法求解矩形直肋二维稳态导热模型，包括端部散热和绝热两种情况。比较解析解的两种不同的表达式，发现它们基本上是等价的。研究在各种无量纲参数条件下直肋的温度分布和热流，将二维模型所得的结果同一维模型的结果进行了比较，分析了各个无量纲参数对二维解与一维解之间的偏差的影响。在此基础之上，明确了影响一维简化假设成立的两个无量纲参数——HIδ．Bi成的具体取值范围。     

在气体和固体粒子两相混合气体中,强激波传播的相似解

本文研究了在气体与小固体粒子两相混合气体中强激波的传播。若激波很强,解质的密度为常数,初速为零,且略去背压,则存在相似解。导出并研究了无量纲的基本方程组。所得的结果依赖于三个无量纲参数:(i)气体的比热比,(ii)混合气体中固体粒子的质量浓度Kp,(iii)固体粒子的密度与气体初始密度之比G。给出了不同γ、Kp、G的数值解,同时也给出了不同能量下激波前沿的传播速度及位置。     

矩形直肋二维稳态导热的解析解及其分析

为了准确地给出将矩形直肋二维导热问题简化成一维问题的条件,利用分离变量法求解矩形直肋二维稳态导热模型,包括端部散热和绝热两种情况.比较解析解的两种不同的表达式,发现它们基本上是等价的.研究在各种无量纲参数条件下直肋的温度分布和热流,将二维模型所得的结果同一维模型的结果进行了比较,分析了各个无量纲参数对二维解与一维解之间的偏差的影响.在此基础之上,明确了影响一维简化假设成立的两个无量纲参数--H/δ,Bi的具体取值范围.     

亚微米级BJT的共基极、共发射极特性分析

文章借助Matlab工具对超大规模集成电路（VLSIC）中小尺寸双极型晶体管（BJT）的共基极接法、共发射极接法的输入、输出特性进行了数值分析与计算。通过模拟与分析得出：在VLSIC中,BJT在共基极接法和共发射极接法中,共基极接法的输入特性和共发射极接法的输出特性在理想模型近似与实际模型近似的分析结果偏差很大,但共基极接法的输出特性和共发射极接法的输入特性在理想模型近似与实际模型近似的分析结果基本一致。     

一维对流扩散方程的勒让德神经网络解法研究

针对一维对流扩散方程的数值解,利用勒让德多项式的微分性质及矩阵张量积性质,提出一维对流扩散方程问题的勒让德神经网络方法.主要采用勒让德神经网络构造微分方程的近似解,重点研究了神经网络模型中网络拓扑结构对数值结果的影响.数值实验结果表明,对给定的样本,计算精度及运行时间受隐层神经元数影响.     

直角拐弯巷道中瓦斯突出冲击气流传播特征研究

为研究突出冲击气流的传播过程及其特征,以直角拐弯巷道为例,建立了数值计算模型,对突出冲击气流的传播过程和瓦斯气体的输运过程进行了数值模拟,分析了突出冲击气流的传播衰减特征和突出瓦斯气体的输运特征.结果表明：突出能形成高速运动的冲击气流及冲击波,且突出冲击波传播速度能够超过当地音速;突出冲击气流在通过拐弯巷道时,会发生绕射及反射,其强度可能大于拐角前的强度,而在通过拐角之后衰减幅度较大;突出能在巷道内形成高浓度瓦斯区域,且瓦斯对流传质速度小于冲击气流运动速度.通过模型试验研究,初步验证了数值模拟的结论.     

瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟

从三维N-S方程出发，用TVD格式，对瓦斯爆炸过程中火焰产生压力波的过程进行了数值模拟，在此基础上，模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响，同时，也研究了瓦斯爆炸过程中，压力波、火焰与障碍物的相互作用，数值模拟结果与理论分析吻合较好，从而进一步验证了该程序能处理含有化学反应和复杂管道的预混可燃气体爆炸问题。     

尿素合成塔爆炸事故的数值模拟研究

针对尿素合成塔爆炸事故及过程分析,采用数值方法对尿素合成塔塔顶部的气相空间爆炸进行模拟,找出冲击波形成、传播规律、强度和进入液相传播的时间差;综合模拟冲击波进入液相传播的时间差和传播速度,计算得到冲击波在液相中位于尿素塔底部的叠加点位置及对应的冲击波叠加压力。结果表明,叠加后冲击波的压力显著增加,其强度足以造成该处筒体破坏,过热液体瞬间气化喷出,从而引发破坏更大的二次爆炸。     

储罐外爆冲击波数值模拟及超压公式研究

为研究储罐外爆冲击波的传播规律和对储罐安全性的影响,应用软件LS-DYNA建立炸药-储罐的数值模型,并进行空爆数值计算。研究分析储罐外爆冲击波超压的衰减关系和罐体的动力响应,与经验公式的对比验证了模型的可信性,并结合经验公式平均值对数值模拟结果做了进一步修正。结果表明:冲击波运动到迎爆面中心后,外罐主应力在10 ms时迅速达到最大值,随后主应力值迅速减小,并不断振荡;迎爆面中心首先产生较大的拉应力,混凝土外罐的破坏属于脆性破坏;比例距离大于1时,现有超压计算公式拟合超压的衰减规律误差较小,比例距离小于1时,超压计算公式误差较大,修正后的超压计算公式可为储罐抗爆设计提供参考。     

Numerical simulation of shock wave interaction with a deformable particle based on the pseudo arc-length method

In this paper, we combine the pseudo arc-length numerical method with the mathematical model of multiphase compressible flow for simulating the shock wave interaction with a deformable particle. Firstly, an arc-length parameter is introduced to weaken the discontinuous singularity of governing equations, and an efficient pseudo arc-length numerical method of multiphase compressible flow is proposed. Then the accuracy and adaptive moving mesh property of this algorithm are tested. Finally, the multiphase pseudo arc-length numerical method is applied to the problem of interaction between shock wave and the deformable particle. Through the flow flied change and data analysis of key points, it can be found the complex wave structures are presented after the interactions between the planar incident shock wave and the metal particle, and all these wave interactions lead to the movement and deformation of metal particle, and then the deformed particle will affect the transmitted shock wave back. According to the discussion, the deformation of particle and shock wave propagation in the particle are determined by the shock wave impedance of each medium and shock speed, so the interaction between shock wave and the deformable particle can be studied on the basis of physical properties of explosive mediums.     

用PLM格式进行喷管内瞬态激波的数值模拟

在喷管流动问题的数值模拟中,激波的捕获一直是一个研究的重要方面.本文应用二阶精度Godunov型的PLM格式来求解Euler方程,采用非结构化网格,对喷管内瞬态激波的运动及发展进行了研究,并分析激波运动、反射、衍射及相互作用的规律.计算结果表明,PLM法可以用于非结构网格的喷管流场计算中,所得到的数值解较好地反映了瞬态激波结构的有关特征和信息.     

计算溃坝波问题的KFVS方法

浅水波方程与可压缩无黏气体方程类似,按照这两种方程的比拟关系,作者给出了用于计算浅水波方程的动力学流矢量分裂(KFVS)方法,并应用此方法计算了两个二维溃坝波问题。计算结果与已有文献结果基本一致,证明该方法有效、稳定,能够模拟浅水长波方程中的间断解问题。     

瓦斯爆炸过程中爆炸波的结构变化规律

在实验的基础上，研究了管内瓦斯爆炸过程中爆炸波结构变化规律。研究结果表明，管内瓦斯爆炸过程中所产生的爆炸波有两个峰值，第一峰值为爆炸波压力，第二峰值压力为火焰到达后加热气体升压所致。形成激波后，爆炸波两峰值往下游传播越来越靠近，测试结果与爆炸传播理论是相互验证的。     

超高应变率下岩石的破坏机理

通过对大理石的轻气炮试验进行三维数值仿真重现,探索了岩石在超高应变率下的破坏机理。大理石试样中两个高速应力计的实测应力信号被用作数值模拟的匹配目标,结果表明,在高速冲击压缩载荷下,细观静水压破坏是大理石的主要破坏机制,而不是通常认为的细观剪切或拉伸破坏。此外,为再现不同冲击速度下大理石的物理实验观测数据,提出了新的考虑时间非局部效应的细观速率相关岩石破坏模型,并且发现对岩石轻气炮的数值模拟需采用准静态测量的弹性力学参数而不是超声测量的弹性参数。最后对具有不同孔隙度的虚拟岩石样本进行进一步的轻气炮数值试验,结果表明,岩石的孔隙度越大,在冲击压缩载荷下的动态强度和动力学率效应越小。     

Experiment Study on Shock Induced Reaction Process of Ti+Si Reactive Powder

A phenomenon of shock wave reacceleration was studied when Ti+Si reactive powder is loaded by a high-speed flyer. The self-propagating reaction in the Ti+Si reactive powder was triggered by the high speed impaction of the flyer launched by a two-stage gas gun. In the process of self-propagating reaction, a strand of optical fiber and the electric pins were used to measure the velocity of shock wave propagation. The experimental results showed that the initial velocity of shock wave in the reactive powder was a few hundred meters per second, and then it decreased obviously with the increase of propagation distance. This phenomenon was also verified in the process of a pure Si powder loaded by a shock, while the phenomenon of shock wave reacceleration was not observed in the Ti+Si reactive powder.