脉管制冷机工作过程数值模拟的Lax-Wendroff算法研究

提出将Lax—Wendroff数值方法应用于脉管制冷机气体流动和工作过程的数值模拟。分析了属于Lax—Wendroff数值方法类型、具有2阶精度格式、2阶段MacCormack算法及其相应的离散格式和算法组织。所进行的研究表明，将Lax-wen-droff算法类型应用于数值计算脉管制冷机工作过程所伴随的强烈热交换和流动损失现象的气体流动，可以获得很好的数值稳定性。     

切换式脉管制冷机的性能分析

切换式脉管制冷机用于天然带压气源获取冷量，具有一定的优势。本文着重在理论数值分析上对其性能进行了研究，建立了切换式脉管制冷机的数学模型，对制冷机内部过程进行了数值模拟计算，并用实验验证数值分析的可靠性，计算结果揭主要结构参数和操作参数同性能指标的关系，理论数值分析的切换式脉管制冷机的进一步结构优化提供了具有重要的参考价值的依据。     

脉管制冷机的线性气流速度分析法

在焓流理论的基础上提出脉管制冷机的线性气流速度分析法，该方法着重求解脉管内气流速度的幅值和相位，给出的公式简单，概念直观，计算量少。对基本型、小孔型和双向进气型脉管进行了分析，获得的结果与数值模拟结果相似，说明了这是一种行之有效的分析方法。     

脉管制冷机的等效P—V图

在脉管制冷机线性气流速度分析法的基础上，提出了一种新颖的脉管制冷机等效Ｐ－Ｖ图制作方法，该方法直观，简便，宜于使用。将该方法运用到小孔型及双向进气型脉管制冷机的分析，得出了一些有益的结论。     

新型脉管制冷法

脉管制冷机由于具有结构简单、可靠性高、寿命长等优势，近年来发展迅速。本文综述了脉管制冷法的发展及其结构多样化的特点，采用数值模拟方法，分析了基本型、小孔型、双向进气型、多路旁通型、双活塞型和四阀型脉管制冷机的制冷机理。指出脉管制冷的关键在于脉管中气体压力和流速相位的匹配。     

脉管型斯特林制冷机的能量方程推导及性能分析

通过对脉管型斯特林制冷机的分析和讨论，提出了此类制冷机的物理模型，对能量方程进行了推导，并编制了程序。计算结果显示，脉管斯特林制冷机在较高的制冷温区比单纯的斯特林制冷机有更大的制冷系数和更高的制冷量。     

基于线性压机驱动的高频同轴脉管制冷机研究

介绍了基于线性压机驱动的高频同轴脉管制冷机的特点及同轴脉管制冷机与线性压机匹配时的设计思路,通过数值计算模拟了同轴脉管制冷机制冷性能和动态参数的关系。搭建了脉管制冷机试验台并介绍了测试系统的组成,最后对所设计的高频同轴脉管制冷机进行了初步试验研究。试验结果对进一步改进脉管制冷机的设计提供了有益的参考。     

脉管制冷机的分类

近１０年中，相移器的不断改进促进了脉管制冷技术的发展。相移器可以是第二进气口、热端膨胀活塞、四阀机构、主动气库、声阻管、内调相装置，或是第二小孔。为了满足多科应用要求，以其工作频率进行分类是选择脉管制冷机的一个好方法。论述了脉管制冷机的工作频率范围及其各种相移器的性能。１　前　言近１０年来，脉管制冷机（ＰＴＣ）研究取得了巨大进展，目前已经能够提供与其它低温制冷机，如斯特林制冷机、Ｇ—Ｍ制冷机等相当的制冷温度范围。单级脉管制冷机获得的最低制冷温度已接近２０Ｋ，而多级脉管制冷机的温度已低至２Ｋ。Ｒａ…     

脉冲管制冷机交变流动动态特性数值研究：第一部分;基本方程和数值方法

针对脉冲管制冷机的特点建立了数值模拟模型，采用改进的数值模拟方法对脉冲管制冷机的内部交变流动，换热以及制冷过程进行了详尽的数值研究，得到了脉冲管制冷机内部各参数的动态变化，并分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响。数值模拟分析与实验结果符合良好。该模拟方法从基本流动换热微分方程出发，尽可能多地考虑实际制冷机工作过程中的各种不可逆因素，包括实际气体的物性变化，各部件的流动阻力和传热损失。     

脉管制冷机研究进展

回顾了脉管制冷的发展简史，总结了最近１０年脉管制冷研究取得的突出成就及其水平，叙述了相移原理对了解脉管制冷机理及强化制冷效应的作用，指出了脉管制冷机发展的方向。有阀脉管制冷机有可能取代常规Ｇ－Ｍ制冷机，无阀脉管制冷机将成为空间用斯特林制冷机的竞争对手。最后讨论了可达到液氦温度的多级脉管制冷机的级联方法及相关的若干重要问题。     

一族无条件稳定的显式结构动力学算法

利用离散控制理论分析HHT-α算法,提出了一族具有可控数值阻尼的无条件稳定显式结构动力学算法—显式HHT-α法,用于线性和非线性结构动力学分析。新算法采用显式的位移、速度递推式。研究了所提算法的精度,稳定性,数值色散和能量耗散特性。研究表明该算法对于线弹型和刚度软化型非线性系统是无条件稳定的,算法数值阻尼由单个参数控制,对于特定的参数值,所提算法不会产生数值能量耗散。此外所提出的显式算法的数值色散和能量耗散特性与隐式HHT-α算法相同。数值算例验证了理论分析的正确性。     

结构瞬态响应数值积分法的稳定性

本文借模态分析方法,导出了多自由度系统数值积分中的判稳方法,并以常用的尤拉后差法、纽马克法、呼伯特法为例,阐述了这一通用的数值稳定性分析方法,并得到了一些对选择恰当的差分格式有用的结论.     

The Time-Marching Method of Fundamental Solutions for Multi-Dimensional Telegraph Equations

The telegraph equations are solved by using the meshless numerical method called the time-marching method of fundamental solutions (TMMFS) in this paper. The present method is based on the method of fundamental solutions, the method of particular solutions and the Houbolt finite difference scheme. The TMMFS is a meshless numerical method, and has the advantages of no mesh building and numerical quadrature. Therefore in this study we eventually solved the multi-dimensional telegraph equation problems in irregular domain. There are totally six numerical examples demonstrated, in order they are one-dimensional telegraph equation, one-dimensional non-decaying telegraph problem, two-dimensional telegraph equation in irregular domain, three-dimensional telegraph problem in cubic domain, three-dimensional telegraph equation in irregular domain and three-dimensional fixed boundary telegraph problem in irregular domain. All numerical results have shown good efficiency and accuracy of the algorithm, thus demonstrated the present meshless numerical method of the TMMFS is applicable for further applications in solving the multi-dimensional telegraph equation in irregular domain.     

Applications of the modified Trefftz method to the simulation of sloshing behaviours

This paper develops a modified Trefftz method (MTM) associated with the group-preserving scheme (GPS) to deal with the two-dimensional non-linear sloshing problem. For non-linear sloshing phenomena, the conventional numerical method may encounter numerical instabilities and numerical dissipation, as the coefficient matrix obtained from the conventional numerical method is ill-posed, and the free surface exhibits non-linear kinematics. To overcome these problems, we introduce the concept of controlled volume into the numerical procedure to prevent the elevation from vanishing, and we take the characteristic length into account to maintain the stability of the new numerical method. Moreover, the use of the GPS eliminates the need to use second-order derivatives, thus increasing the numerical efficiency, and weighting factors can be used to observe the vanishing of the velocity potential. Comparisons of results of the present study with those in the literature show that the numerical results are better than those obtained using previous methods. The method developed here is a simple and stable way to cope with the non-linear sloshing problem.     

对流扩散方程的特征线EFG算法

为了消除对流扩散方程因对流占优引起的数值震荡,本文首先将其转化为特征形式,并利用移动最小二乘基函数,构建了特征线无单元Galerkin方法．再对新建方法进行收敛性分析,分别给出关于支持域半径和时间步长的两种误差估计．最后,分别针对一维和二维算例进行了数值计算,并与有限元法进行了比较．数值结果表明,本文算法收敛性好,可以消除数值震荡,且通过选取合适的罚因子和支持域的无量纲尺寸,计算精度比有限元法更高,是求解对流占优扩散方程的一种有效程数值计算方法．     

DAA方法在商业有限元软件ABAQUS中的实现

介绍了双重渐近近似法(DAA)在商用有限元软件上的实现方法,对包括从基本理论到数值方法、编程实现及稳定性等一系列问题进行了探讨,并将一阶DAA方法在ABAQUS上实现.最后以弹性方板受水下爆炸时的响应作为算例,同纯有限元法进行了比较,表明所用方法是切实可行的.     

数值模拟在阴极保护中的应用进展

阴极保护是控制金属构件腐蚀的有效方法之一.随着阴极保护以及计算机技术的发展,数值模型在阴极保护体系设计和优化过程中得到了越来越广泛的应用.本文介绍了3种数值模型计算方法及有限元计算过程中边界条件的处理,综述了数值模型计算的发展现状以及面临的问题,阐述了有限元法和边界元法的优缺点.对比分析发现:边界元法可以使整个问题的维度降低一维,减少了计算量,提高精度,简化了建模过程.有限元法要求区域是有界的,可以对阴极保护体系进行三维分析,但计算量较大.边界元法适用于无限域、半无限域问题,有限元法的剖分灵活,更加适用于边界复杂以及求解域内电位场分布变化比较大的体系.在实际应用过程中,如何根据实际情况合理地采用有限元和边界元相结合的方法,发挥两种方法各自优点是阴极保护数值优化技术今后的一个发展方向.     

基于有限元的有限板面导纳的数值计算

利用有限元方法对有限薄板结构在均布力作用下的二维面导纳进行数值计算的方法。根据有限元模型的特点,利用有效点导纳的原理,推导出均布力作用下面导纳的计算方法。并将通过有限元方法获得的计算结果与同样模型条件下根据理论公式计算获得的结果进行比较,证明有限元方法简单可行。还研究有限元计算中一些主要参数对计算结果的影响,为今后进行同类有限元计算提供参数设置的参考依据。     

A new quadrature method for the computation of critical loads in problems of elastic buckling

Summary The computation of critical loads in problems of elastic buckling of bars and frames is generally reduced to the numerical solution of a transcendental equation. In this paper, we apply a new method, based on Gaussian quadrature rules, for the solution of transcendental equations to the determination of critical loads in buckling problems. Two such problems of practical interest are completely solved for the illustration of the method and numerical results are presented. The main advantages of the present method are its simplicity and the availability of closed-form formulae for the critical loads, from which the numerical results are obtained by using Gaussian quadrature rules. A comparison between the present method and the method of Burniston and Siewert is also made.With 2 Figures     

A stable numerical solution method for in-plane loading of nonlinear viscoelastic laminated orthotropic materials

In response to the tremendous growth in the development of advanced materials, such as fiber-reinforced plastic (FRP) composite materials, a new numerical method is developed to analyze and predict the time-dependent properties of these materials. Basic concepts in viscoelasticity, laminated composites, and previous viscoelastic numerical methods are presented. A stable numerical method, called the nonlinear differential equation method (NDEM), is developed to calculate the in-plane stresses and strains over any time period for a general laminate constructed from nonlinear viscoelastic orthotropic plies. The method is implemented in an in-plane stress analysis computer program, called VCAP, to demonstrate its usefulness and to verify its accuracy. A number of actual experimental test results performed on Kevlar/epoxy composite laminates are compared to predictions calculated from the numerical method.