特征正交分解在数值模拟中的应用

本文针对一二维对称扩压器进行POD分析。采用非定常技术计算定常,对Re=114的情况下进行数值模拟并进行POD分析,研究表明此方法能够捕捉流场特征,和直接解符合很好,但节省了CPU及计算时间。     

不可压定常湍流数值模拟的预处理方法

本文探讨了一种求解二维原始变量湍流模型方程组的预处理的方法，依据这种预处理方法，采用交错网络和对角化隐式近似因子分解格式就驱动驱动腔进行了数值模拟。数值结果表明，这样的预处理可适当放宽时间步长，加快数值收敛。     

两类谱表示法模拟风场误差对比分析

摘要：对原型和POD型谱表示法模拟多变量正态风场时的随机误差进行了对比分析。给出了原型、POD型谱表示法的风场模拟标准算法,以及使用这套标准算法模拟风场时所产生随机误差的解析计算公式。基于此解析解,以总体随机误差和根方差相对随机误差为标准,比较了两类谱表示法在模拟一个64点简单风场时的随机误差。数值分析结果表明：相对于原型谱表示法,POD型谱表示法的模拟随机误差较小而且空间分布更加均匀,模拟时应优先选用。此外,还研究了频率采样点数对误差的影响;给出了控制模拟随机误差的方法。     

新型等离子体平板显示器件放电过程的二维数值模拟

根据新型等离子体板显示器结构的对称性，利用二维数值模拟方法计算了该结构的放电过程，介绍了计算过程及某些参数的确定，给出了电场随时间的变化情况以及各种粒子浓度分布随时间的变化情况，由此可清楚地看到整个放电过程。     

零方程湍流模型在列车车厢内气流数值模拟中的应用

采用k-ε湍流模型对列车车厢内气流进行数值模拟需要消耗大量的计算时间，为此，提出了采用零方程湍流模型对列车车厢内的气流组织进行数值模拟；分别采用零方程湍流模型与k-ε湍流模型对列车车厢内的空气流动及传热进行了数值计算，经分析比较可知，该两种湍流模型的数值计算结果吻合程度较好，采用零方程湍流模型可大大缩短计算时间，利用其简单、快捷的特点，可以为列车空调系统的工程设计提供简便的数值模拟方法。     

基于本征正交分解的波浪力随机场降维模拟

基于平稳多变量随机过程理论,推导了基于正交随机变量的本征正交分解(POD)公式,在此基础上,通过定义POD公式中正交随机变量集的随机函数形式,建议了平稳多变量随机过程模拟的POD-随机函数方法。该方法与传统基于随机相位角的POD都是基于正交随机变量POD的特例,然而该方法仅需两个基本随机变量即可实现对平稳多变量随机过程的精细表达。根据线性化的Morison方程,推导了波浪力多变量随机过程的功率谱密度函数矩阵,利用POD-随机函数方法,实现了波浪力多变量随机过程模拟的高效降维。最后,结合P-M波浪谱,给出了水平向波浪力多变量随机过程的功率谱密度矩阵,并对水平向波浪力随机场进行数值模拟分析。算例表明,该方法所需的基本随机变量最少,生成的代表性样本数量少且构成一个完备的概率集,在模拟精度方面亦具有显著优势。     

基于双POD模型的空间相关三维随机风场数值模拟

POD法提供了一种高效、准确的风荷载模拟方法,通过对风场的功率谱密度矩阵进行Schur分解,得到一系列的特征值和特征向量,选取主要的几阶特征模态进行计算就可以得到比较精确的结果。该文讨论了具有空间相关性三维随机风场的数学模型,利用双POD模型和蒙特卡罗模拟法,详细描述了空间相关三维风场的数值模拟方法。通过大跨越输电塔三维风场的数值模拟研究表明,模拟的顺风向、横风向、竖直向风速的功率谱密度函数与理论值较为符合,并且具有较好的随机性。证实了该文提出的方法是一种高效、准确的结构三维风场模拟方法,并可应用于大跨空间结构、高层建筑及大跨度桥梁等结构之中。     

水射流冲击平板问题分析

为了加深对水射流冲击平板问题的理解,将该问题简化为二维模型,并对此二维模型进行了理论分析和数值模拟。理论分析采用理想流体模型,并在忽略重力条件下运用流体连续性方程、动量方程和能量方程对该问题进行了研究。此外,采用fluent软件中的VOF模型对该问题进行数值模拟。最后将两种方法获得的平板受力和流量分配情况进行对比,两者吻合良好。     

基于Brown构形场方法的二维收缩流模拟

本文结合同位网格有限体积离散,应用Brown构形场方法对二维粘弹性流动问题进行了数值模拟.首先,通过对平面Couette流的数值模拟验证了Brown构形场方法求解简单流动问题的有效性.其次,应用Brown构形场方法对二维收缩流问题进行了数值模拟,分析了We数对流动特征的影响.数值结果表明,该方法具有高效、稳定性强和对流项处理简单的优点.另外,采用方差缩减技术能很好地抑制收缩口附近产生的非物理应力振荡.     

间接驱动,高收缩内爆实验的数值模拟

给出了二维Ｌａｒｅｄ－Ｉ程序对Ｎｏｖａ激光聚变装置进行的若干间接驱动高收缩内爆实验的数值模拟结果，并与实验观测结果以及ＬＡＳＮＥＸ程序的数值模拟结果进行了对比，结果符合得相当好。     

激光驱动内爆二维数值模拟方法及其程序(Lared-I)的研究

为惯性约束聚变（ＩＣＦ）研究提供了激光驱动内爆二维数值模拟方法及其２Ｄ３ＴＨＬ应用程序。该模拟方法扫描的主要物理过程包括质量守恒、动量守恒以及电子温度、离子温度、光子温度脱离和真实状态方程的二维可压缩辐射流体力学方程组，自变量采取二维平面价值（ｘ，ｙ）和手维柱坐标（ｘ，ｚ）。程序设计采用模块式结构，具有良好的前处理、后处理、网格重分和滑称、自动移心、自动选取时间步长等多种功能。     

斜拉索风雨激振的数值模拟研究

为研究斜拉索风雨激振的发生机理,该文对带固定水线的斜拉索二维模型进行CFD 数值模拟,得到了气动力系数随上水线位置变化的曲线,并分析了上水线对拉索气动特性的影响。将CFD 计算得到的气动力系数曲线代入风雨激振二维两自由度模型中进行数值求解,实现了对风雨激振现象的完全数值模拟。然后对比风雨激振人工模拟降雨风洞试验测得的结果,分析了平均风速和脉动风速的影响。研究表明,上水线的振荡是诱发风雨激振的主要原因,且考虑风速脉动后的斜拉索振动及水线振荡更接近试验结果。     

基于风洞试验和数值模拟的双矩形断面涡振气动干扰研究

采用节段模型风洞试验和CFD数值模拟对宽高比为5∶1的双幅矩形断面涡振气动干扰进行了研究。分析了不同水平间距对双矩形断面竖弯和扭转涡振响应的影响。在水平间距比为1.2时进行了动态压力测试,并分别对竖弯和扭转涡振风速下的脉动风压场进行POD分析。结果表明双矩形断面间存在显著的气动干扰,且一般而言下游断面的涡振响应大于上游断面。前两阶本征模态与双矩形断面涡振相关联,由前两阶本征模态可重构脉动风压场。CFD数值模拟的结果表明双矩形断面的涡振符合“撞击剪切层失稳机制”,且一个周期内上游断面下风向以及下游断面上风向区域的流动变化较为显著。CFD模拟与POD分析的结果相符合,两者相结合可用于分析双矩形断面的涡振现象。     

真空辅助成型工艺的数值分析与模拟

真空辅助工艺是一种双移动边界的工艺过程，既有厚度方向的压缩，又有平面内的树脂流动，利用通用有限元软件难以实现模拟分析，本文借助达西定律，建立了压缩模型和渗透率模型，并与专业数值模拟软件相结合，实现了简单2．5维薄壳结构的流动模拟，模拟结果与分析结果相吻合，对于生产工艺具有一定的指导意义。     

半球状食品解冻时间的数值模拟与实验研究

食品内部在解冻中温度的变化和食品解冻时间的预测对饮食服务领域有着非常实际的意义．文中采用数值模拟的方法，针对半球状食品的解冻时间及其中心温度变化情况进行数值计算和分析，并通过实验进行验证．结果表明，数值模拟方法得到的结果与实测结果基本吻合，最大偏差在6．7％，证明数值计算在处理食品解冻问题中具有一定的实用价值。     

封闭三角形通道内热管的自然对流换热研究

论述和分析了封闭腔内自然对流换热的研究进展,运用Fluent软件对封闭三角形通道内的热管与壁面的二维散热问题进行了数值模拟,模拟了封闭腔内空气自然对流换热的温度场和速度场。     

盒形件拉延成形的刚塑性有限元数值模拟

本文采用刚塑性有限元理论，开发了一个二维数值模拟程序系统，对盒形件拉延成形中的法兰变形区进行了较全面的数值模拟，研究了冲压成过程中法兰变形区的金属流动规律。     

新型槽形彩色等离子体显示板放电单元结构对放电特性影响的研究

采用二维数值模拟方法，对新型槽形彩色等离子体平板显示器放电单元的结构形状进行了设计。研究了在不同形状结构情况下，该新型槽形彩色等离子体平板显示器放电单元的放电特性以及相关性质。分析给出了不同放电单元形状结构情况下，各种粒子平均浓度随时间的变化情况，设计了一个较好的放电单元结构，还讨论了金属隔断的高度和宽度的变化对该结构整屏放电均匀性的影响。     

爆破振动对新浇混凝土灌注桩影响的数值模拟

采用数值模拟方法，对新浇混凝土灌注桩在爆破振动作用下的动态响应进行了分析。考虑到混凝土的徐变、自身体积变形及弹性模量随时间的变化，计算了在温度变化和爆破振动荷载作用下，混凝土及周围岩体的应力分布情况。     

混凝土裂纹扩展过程模拟的扩展有限元法研究

扩展有限元法(theextendedFiniteElementMethod,XFEM)为数值模拟结构裂纹扩展过程提供了一条有效途径。该文介绍了用扩展有限元法对混凝土结构裂纹扩展过程进行数值模拟的实现方法。采用虚拟裂缝模型模拟混凝土非线性断裂行为,针对二维四边形单元推导了详细的有限元列式。采用3种方案对非线性方程系统进行求解,分析了其求解思路并概括了其求解步骤。通过对带初始边缘裂纹的单向拉伸混凝土板的数值模拟,对3种求解方案的计算结果进行了分析和讨论。