应用于地下水模拟的多尺度有限体积元方法

应用多尺度有限体积元方法模拟地下水流动问题,其中地下渗透场系数采用二维对数正态随机场.与传统的有限体积元法相比,多尺度有限体积元法的基函数具有能够反映单元内参数变化的优点,所以这种方法能在大尺度上捕捉解的小尺度特征获得较精确的解.文中算例分别对均匀、各向同性和各向异性对数正态随机场的二维地下水流动问题用传统数值模拟方法和多尺度有限体积元方法进行了计算.计算结果表明多尺度有限体积元方法收敛,且与传统数值模拟方法相比,多尺度有限体积元方法既节省计算量,又有较高的精度.     

Maxwell流体不可压缩流动稳定性的多尺度分析与数值模拟

本文对Maxwell流体小尺度不可压缩周期流,通过多尺度分析获得控制扰动流的大尺度均场方程和紧凑形式的四阶有效张量.对稳态平行流,通过对均场方程中均匀化算子的特征值进行理论分析,得到控制大尺度扰动流稳定性的临界粘性系数.然后对不同参数和初始条件,采用基于同位网格改进的SIMPLEC算法对均场方程和大尺度扰动流控制方程进行数值模拟,验证了多尺度理论预测的正确性,从而说明了本文所用多尺度分析方法和数值算法的有效性和可靠性.     

对流-扩散-反应方程的变分多尺度解法

根据变分多尺度的思想求解了对流项和反应项占优的对流-扩散-反应方程.在变分多尺度思想的理论框架内,推导了附加于Galerkin变分弱形式的稳定化结构和具体的稳定化系数;阐述了这种稳定化结构和经典的SUPG稳定化结构之间的关系;数值算例表明,该稳定化系数可以适应均匀和非均匀的计算网格.通过网格的恰当加密,变分多尺度方法消除了算例中的数值伪振荡.     

带有矩形嵌件薄壁型腔内熔接过程动态模拟

为了准确模拟具有对称结构的带有矩形嵌件的薄壁型腔内熔接线的动态形成过程,采用Level Set/Ghost方法追踪充填阶段聚合物熔体前沿界面。引入具有高阶精度且数值稳定无振荡的5WENO（the fifth order weighted essentially nonoscillatory）格式对Level Set/Ghost方程进行数值求解,耦合求解物理量控制方程的一般差分格式实现熔接过程的动态模拟。数值算例对整个流场的压力、温度及速度进行了分析和讨论,并将熔接区域的压力、温度和非熔接区域的压力、温度进行了比较。数值结果与理论分析结果一致,且与前人数值结果相比有很好的精度。     

基于Leonov模型的纤维悬浮聚合物流动的数值模拟

基于Leonov本构模型,建立了与悬浮纤维取向描述相耦合的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型。该模型包括在热力学基础上建立的描述非等温聚合物熔体性质的Leonov本构模型、增强纤维尺度上表征悬浮纤维的纤维取向模型和对宏观流场进行描述的守恒方程组。文中使用该数学模型对纤维悬浮聚合物熔体在4∶1平板收缩腔中的流动进行了数值模拟,并对增强纤维产生的应力分布和热力学Leonov本构模型中的应力结果进行了分析。数值结果表明,对于纤维增强聚合物复合材料成型过程的数值模拟,基于Leonov本构模型而建立的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型合理有效。     

基于Brown构形场的有限体积法在聚合物流动模拟中的应用

本文基于微观-宏观方法,提出了模拟聚合物流动的FVMBCF (Finite Volume Method Based on Brownian Configuration Fields)方法.为了验证该方法的有效性和计算结果的可靠性,基于Hooke哑铃模型,模拟了平面Poiseuille流动；同时,基于Hooke、FENE...     

求解对流占优高阶非线性偏微分方程的迎风无单元Galerkin方法

数值求解对流占优的高阶非线性偏微分方程存在近似高阶导数和抑制数值振荡两方面的困难.本文采用容易近似高阶导数的无单元Galerkin方法,并借鉴迎风稳定化方法的思想,建立了基于偏心支持域的迎风无单元Galerkin方法.为保证无单元Galerkin方法在近似高阶导数时形函数满足一致性条件,本文在构造形函数时采用了一种定义在局部坐标中的平移多项式基函数.数值结果表明,使用平移多项式基函数的迎风无单元Galerkin方法在求解对流占优的高阶非线性偏微分方程时,具有精度高、稳定性好和实施简单的优点.     

非结构网格上多介质可压缩流模拟的RKDG方法

针对一般方法模拟具有运动界面的多介质可压缩流动问题计算量大、实施复杂的缺点,本文发展了一种基于非结构网格的数值模拟方法.该方法采用RKDG(RungeKutta Discontinuous Galerkin)方法的弱形式求解Euler方程,用强形式求解可压缩流场模拟中的Level Set方程,并用Simple Fix方法耦合两套方程的数值求解.二维多介质可压缩流的模拟表明:该方法成功地抑制了界面附近的非物理振荡,计算量小、实施简单,并可有效求解具有运动界面的多介质可压缩流动问题.     

激光合成Ni-Cr-Al+12%TiC涂层的显微组织及耐磨性研究

在不锈钢基材上通过激光合成Ni-Cr-Al-Co-X(X=Mo、W、Nb、Ti、C) 12%TiC粉末制备出组织均匀且与基体间完全冶金结合的无缺陷的涂层,其中组织主要为金属间化合物Ni3Al-Ni0.58Al0.42及其增强相TiC.利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和磨损试验机对涂层的组织、相结构、硬度及耐磨性进行了分析和测试.结果显示:复合材料涂层的主要组织为TiC增强相、金属间化合物Ni3Al及大量Ni0.58Al0.42相;其组织均匀,与基体之间为完全冶金结合,具有硬度高、抗粘着摩损能力强的特点,在滑动干摩擦实验条件下表现出优异的耐磨性.     

纤维悬浮聚合物熔体中纤维影响的数值模拟

采用一种多尺度模型研究了纤维悬浮聚合物熔体的流动过程,通过宏观流体的流动状态、纤维所在尺度上的纤维取向表征和聚合物溶液大分子哑铃模型尺度上的哑铃概率分布三尺度信息,实现了纤维悬浮聚合物熔体流动控制方程和本构关系的三尺度共同表征。使用SIMPLER-FDMS算法对多尺度控制方程组进行了求解,并通过4∶1等温平板收缩流的数值模拟验证了该多尺度模型的有效性。通过对纤维浓度、纤维间相互作用以及纤维长径比的分析,研究了纤维参数对聚合物基熔体悬浮体系及纤维取向的影响。