动态结冰孔隙结构三维建模方法

动态结冰内部呈现多孔结构特点，这一微观孔隙结构是影响其宏观物性的关键因素，然而传统方法难以对三维孔隙结构进行定量表征。为了客观刻画结冰微观结构特征，提出了基于结冰二维图像定量信息的三维微观结构建模方法。首先，研究并确定了真实结冰尺寸与建模区域之间的比例关系，分析比例尺对分辨率和建模的影响；其次，结合二维孔隙率和孔径分布函数，提出了三维孔隙数量及其孔径的推导方法，并给定了孔隙位置随机生成方法；基于此，最终建立了以0-1矩阵形式表征结冰三维微观孔隙结构的方法。实验表明，所生成三维结冰模型的二维孔隙定量信息与实验结果吻合度较高，建模方法准确可行，为动态结冰三维刻画、微观特征参数提取和相关微观仿真模拟提供了新途径。     

原始变量时间推进法计算封闭腔内自然对流换热

发展了一种原始变量时间推进数值方法，对求解域采用非等距交错网格剖分，对方程组各项的离散，是利用泰勒级数于网格点展开取二阶精度进行，对压力及压力修正的求解，则是采用SIMPLE方法进行。 将该数值方法应用于封闭方腔层流自然对流换热的计算，对不同瑞利数（Ra）条件下的数值试验显示，该数值方法物理概念清晰，计算稳定，计算结果精度高。     

基于色彩空间变换的彩色图像分割方法

彩色图像是当今数字图像的主要表现形式之一，彩色图像分割是图像处理的热点与难点问题之一。针对彩色图像分割的精度与速度问题，提出了一种基于色彩空间变换的彩色图像分割方法。该色彩空间重在突出图像三分量间的差异，从而充分利用彩色信息。同时，分割方法以向量化图像为对象，从背景去除的思想出发，采用分裂Bregman快速求解算法，从而达到高效分割的目的。数值实验表明，该方法能有效分割出图像的所有目标区域，分割区域较为完整，结果具有较高的精度。     

封闭腔内高瑞利数层流自然对流数值模拟

采用两种时间推进数值方法，对封闭腔内层流自然对流换热进行了各种瑞利数(Ra)条件下的模拟研究，总结了流态转捩时所表现的数值模拟方面的某些现象规律．当瑞利数不大于10^6时，两种数值方法计算结果一致，计算精度高．当瑞利数大于10^6后，数值收敛及计算结果与网格数，网格疏密程度，时间步长，松弛因子等因素密切相关，而与所选择的两种数值方法无关．给出了封闭方腔自然对流流态转捩临界瑞利数．     

原始变量法计算封闭腔内自然对流

在文献[1，2]的基础上，利用原始变量法求解封闭腔内自然对流换热问题．对求解域采用非等距交错网格剖分，利用泰勒级数于网格点展开取二阶精度进行(u,v,θ)方程各项的离散，采用SIMPLE方法对压力及压力修正进行求解．不同瑞利数(Ra)条件下的数值试验显示，该数值方法物理概念清晰，计算稳定,可通过调节网格的疏密等方法，达到改善求解的收敛及提高求解的精度等目的．     

结冰风洞液滴运动及传质传热特性分析

针对结冰风洞喷雾系统设计和分析的需要,建立了计算液滴运动及传质传热特性的数值方法。该方法将空气流动和水滴运动解耦计算,首先采用计算流体动力学的方法模拟空气流场,在此基础上,用拉格朗日法计算水滴运动轨迹,并根据雷诺比拟计算水滴运动过程的传质传热特性。采用本文方法对液滴在3 m×2 m结冰风洞中运动及传热传质过程进行了模拟,分析了导致液滴沉降的原因,总结了影响液滴温度和直径变化的因素,得到了液滴在运动过程中沉降和蒸发的基本规律,为深入开展结冰风洞喷雾特性研究打下了较好基础。     

水平轴风力机结冰及其影响计算分析

针对过冷水滴在风力机表面撞击结冰现象,建立适合于计算水平轴风力机结冰过程的三维数值方法。该方法包括计算空气流场的多参考坐标系(MRF)方法、结冰面水滴收集率计算的欧拉方法以及结冰的三维模型及其相应的数值求解算法3部分。采用该方法对某1.5 MW级水平轴风力机结冰进行计算,总结结冰的基本特征,分析结冰对风力机气动特性的影响。研究表明:冰主要结在叶片前缘,从叶尖到叶根,冰越来越薄;轮毂、叶片根部及其附近区域、结冰很微弱,可忽略;在叶尖结明冰的条件下,随着展向位置向叶根移动,冰的外形会逐渐趋向规则,明冰向霜冰转变;结冰对叶片根部附近的压力载荷分布影响不大,但对叶尖附近区域的载荷改变明显。