空气中TNT爆炸的数值模拟

为了研究TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播规律和预测不同比例距离的超压峰值,应用LS-DYNA有限元软件模拟了7.5 kg TNT爆炸的冲击波传播过程,揭示其能量衰减规律。并用2种经验公式计算不同比例距离的冲击波超压峰值。对数值模拟结果、经验公式结果和已有的实验数据进行对比。结果表明:数值模拟结果与实验数据吻合较好,误差在10%以内,证明了计算模型和参数的合理性。2种经验公式,叶晓华推荐的经验公式与实验数据的误差相对较小,距爆心3.5 m处,误差仅为0.66%。说明叶晓华公式相比Henrych公式更为可靠。但随着爆距的增大,误差也明显增大。建议此公式在比例距离小于2.6 m/kg1/3时采用。     

颗粒团聚分布的复合材料数值模型

目的 提出颗粒团聚分布的数值模型参数化建模方法,以高效建立颗粒有序分布的复合材料微观构型。方法 以颗粒尺寸、颗粒团聚区域的半径以及团聚区域局部体积分数和整体体积分数的比值作为表征颗粒团聚结构的基本建模控制参数,首先建立了圆形/球形区域内的Voronoi多胞元结构,其次编写基于Python语言的接口程序,根据角点坐标和几何拓扑关系将多胞元结构导入有限元软件中,并对每个胞元按团聚区域局部体积分数进行缩放,形成了圆形/球形区域的颗粒团簇,最后使用随机顺序吸附算法将团聚颗粒在代表单元内周期性随机投放,生成了颗粒团聚分布的复合材料二维/三维微观构型。结果 使用不同控制参数进行数值建模测试,生成一个颗粒数目在1 000以内的二维/三维颗粒团聚微观构型仅需要数分钟,验证了本文方法的有效性。使用二维模型对单轴拉伸进行数值模拟,结果表明,材料宏观塑性随着颗粒团聚程度的增大而降低。结论 本文建模方法可以为复合材料结构设计提供有效的数值仿真支撑。     

微通道气体滑移流动的压力分布

针对微通道中发生滑移流动的气体提出了一种滑移边界条件,用一个关于克努森数（Knudsen）的函数取代了传统滑移边界条件中的克努森数.此函数满足两个必要条件,首先当克努森数较小时,它与克努森数同阶;其次当克努森数趋于无穷时,函数值趋于1.采用该滑移边界条件推导了微通道中气体滑移流动时的压力分布解析式,并与文献中报导的实验值进行了比较.由于压力分布以通道出口处的压力作为均一化的标准,故出口处的无量纲压力值为1,进而对推导出的压力分布公式进行了修正,由修正公式计算出的结果与实验结果吻合得更好.     

气体稀薄流域的流动模型研究

研究气体通过漏孔的泄漏过程,建立气体在稀薄领域里的统一流动模型,可以避免对流态判断的困难,方便工程应用.气体稀薄流域的统一模型适用于从粘滞流到分子流的全部流态的数学模型.从N-S方程出发,利用滑移边界条件以及修正黏度推出统一流动模型,进而建立漏孔漏率与压力边界之间的关系式,引出稀薄气体流域下的经验公式,并通过试验可确定其待定系数.而且利用四极质谱法和压升法试验验证了模型的使用性及正确性,为今后的研究应用提供了参考依据.     

MHD流动的有限元数值模拟?

磁流体在地球物理、天体物理、受控热核反应等领域有重要的应用。本文研究磁流体(MHD)方程组的数值求解方法,在流体不可压缩、有粘性的、导电的、流动为层流情况下,基于Shercliff逼近,采用有限元方法对通过管道的稳态磁流体进行求解。在不同哈特曼数、不同边界条件、不同外加磁场的情况下对磁流体流动进行了数值模拟,并给出哈特曼数、边界条件、外加磁场对边界层的影响。     

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟Ⅰ.传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟,研究了硅单晶Czochral-ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性.假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,熔体为不可压缩流体,Cz炉外壁温度维持恒定,模拟结果表明:熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关,设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型.     

气辅共挤出流道中聚合物流动过程的数值分析

建立了气辅条件下两种聚合物在矩形流道中共挤出流动的三维非等温数值分析模型。用粘弹性流体模型(PTT模型)描述熔融聚合物的特性,Arrhenius方程表示流动对温度的依赖性,并且考虑聚合物相对于流道壁面的滑移以及不相容聚合物熔体间滑移的边界条件。用有限元方法数值模拟了聚合物成型过程,将计算结果与普通共挤出成型流动进行了对比分析。结果表明,气垫层的加入,将使聚合物熔体的压力降减低20%～40%;使流道出口处的速度场分布均匀,速度场的最大值下降约50%;气垫区聚合物的自由流动还将对共挤出界面的形状和位置有一定的影响。     

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟I．传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟，研究了硅单晶Czochral—ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流，熔体为不可压缩流体，Cz炉外壁温度维持恒定，模拟结果表明：熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关，设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型．     

关于静液挤压过程中挤压压力的数值模拟研究

采用大变形弹塑性有限无理论,用ANSYS5.5软件对不同模具参数下钨合金静液挤压过程进行了数值模拟研究,得出了挤压压力随模具参数的变化规律,并与光刻网格的挤压结果进行了比较,说明有限元法的计算结果和实验结果符合很好.     

气体涡轮流量计流道压力损失的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)的方法对一口径为80mm的气体涡轮流量计进行工况条件的数值模拟研究.通过计算,分析了流量计在不同流量下,各部件包括前整流器、前导流器、机芯壳体、叶轮支座、叶轮和后导流器对压力损失的影响,给出了各部件的流量与压力损失的关系曲线及其压力损失比例.数值模拟结果与实验结果相符,进而从流道内的压力分布和流场分析压力损失原因并提出减少压力损失的改进思路.     

Behavior of Granular Material in Packed Bed Under Influence of Gas Injected Through a Nozzle

Cavity size hysteresis is an important phenomenon that affects the aerodynamics of any packed bed reactor significantly. Using the discrete element method approach, the mechanism of cavity size hysteresis in the presence of gas flow has been studied. The modeling results on cavity size have been compared with experiments and show a reasonable agreement. It is found that bed history, interparticle interaction forces, and gas drag all play an important role in the formation of cavities. The bed porosity in the decreasing gas velocity case was always found higher than the increasing gas velocity. The net gas drag at any location above the gas injection point in the bed decreases as the gas velocity is increased. It is also found that the change in interparticle interaction forces with gas flow rate is a major cause of the hysteresis phenomenon.     

Flow Control Through the Use of Topography

In this work, optimal shaft shapes for flow in the annular space between a rotating shaft with axially-periodic radius and a fixed coaxial outer circular cylinder, are investigated. Axisymmetric steady flows in this geometry are determined by solving the full Navier-Stokes equations in the actual domain. A measure of the flow field, a weighted convex combination of the volume averaged square of the L₂-norm of the velocity and vorticity vectors, is employed. It has been demonstrated that boundary shape can be used to influence the characteristics of the flow field, such as its velocity component distribution, kinetic energy, or even vorticity. This ability to influence flow fields through boundary shape may be employed to improve microfluidic mixing or, possibly, to minimize shear in biological applications.     

非线性拟双曲方程的有限元配置法数值分析

基于有限元配置法,采用分片双三次Hermite插值多项式空间作为逼近函数空间,本文对粘性振动及神经传播过程中涉及的一类非线性拟双曲方程的初边值问题建立了二维半离散和全离散格式.并对两种格式证明了数值解的存在唯一性,应用微分方程先验估计的理论和技巧得到了L2模最佳阶误差估计.数值实验结果表明:所提方法在保证整体误差估计要求且不增加计算量的前提下,比传统有限元方法有更高的逼近精度,并扩展了配置法的应用范围.     

填充床潜热储热数值模型研究进展

填充床潜热储热技术广泛应用于太阳能热利用和供热通风与空气调节等领域。由于不同应用环境下的填充床潜热储热系统具有复杂的瞬态特性和较高的实验成本,在研究不同因素对储热系统性能的影响时,研究人员开发了相关数学模型,并采用不同数值计算方法进行分析。对常见的填充床储热过程数值模型进行分类,详细分析不同模型的特点与适用性;对比了模型的计算效率和误差;最后,总结了不同数值模型在潜热型填充床储热技术中的应用特点,可为同类模型的开发与应用提供依据。     

裂缝孔隙介质中驱动问题的特征交替方向有限元方法及分析

本文考虑裂缝孔隙介质中驱动问题的数值方法及理论分析。我们分别对压力方程采用混合元方法,对裂缝系统上的浓度方程采用特征线交替方向有限元方法,对岩块系统上的浓度方程采用交替方向有限元方法,证明了交替方向有限元格式具有最优L~2-模和H~1-模误差估计。     

粘性不可压流动的全离散非线性Galerkin方法

这篇文章讨论了有限元情形下，粘性不可压流动的全离散非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法，此外，给出了用非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法进行的数值试验结果，和通常的Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法比较，非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法是一种稳定性好，计算量少以及逼近精度高的数值方法。     

颗粒流的离散元法模拟及其进展

颗粒流问题是众多工农业生产领域中的常见问题,然而人们至今对颗粒流机理认识不深。目前一种基于离散元的数值模拟方法被用以模拟和分析颗粒流问题,研究实践表明该方法是散体力学分析的一种有效的工具。本文介绍了颗粒流研究的背景以及离散元法的发展过程,概述了颗粒流动力学研究的动理论模型和摩擦塑性模型,综述了离散元法的理论和各种颗粒作用模型及其在粉体工程领域的应用,讨论了颗粒流研究的主要困难和离散元法发展中亟待解决的问题。