基于Godunov格式的流域地表径流二维数值模拟

采用完整二维浅水方程组模拟地表径流运动时会遇到干湿转化处理的难题,为解决该问题,本文采用坡面流为均匀覆盖流域地表的片状薄层水流的概念开发完成了一套新的基于Godunov格式的地表径流二维水动力模型。模型中,采用三角形网格离散计算区域,修正的Roe格式计算界面通量,底坡项直接积分求解,对高度非线性的摩阻项进行半隐式处理。本模型的最大优势是干湿处理变得异常简洁,单元水面和地形均无需任何特殊处理。通过4个经典算例验证了该模型具有良好的精度和稳定性。最后将模型用于解家湾流域S曲线的计算和实测场次降雨径流过程的模拟,所得计算结果合理、可靠,表明本文模型具备模拟流域地表径流运动的能力,可为小流域汇流计算提供一种新的解决方案。

基于GIS泥石流二维数值模拟

为了模拟泥石流的运动规律,预测降雨诱发的泥石流到达距离和泛滥范围,减少和避免泥石流引起的灾害,给出了一个模拟泥石流运动的二维数值模型。由于GIS中的栅格网络数据可以直接作为有限差分的网格,二维数值模型可用有限差分来求解。模型应用于2003年7月20日发生在日本九州南部熊本县水俣市宝川区集村的泥石流。模拟再现了这个真实泥石流的传播和泛滥的过程,并与实际检测结果很吻合,验证了这个深度积分的二维数值模型的有效性和实用性。模型可用于预测泥石流的流动距离和泛滥范围,以及泛滥范围内的危险房屋和路段,也可以用于泥石流灾害的风险性分析。

卵形头部弹丸对混凝土靶板侵彻的二维数值模拟

采用新发展改进的 HVP数值软件 ,并嵌入含损伤的混凝土本构模型和新的材料单元破坏准则 ,对卵形弹丸侵彻混凝土靶的过程进行了二维数值模拟 ,并讨论了有关的计算结果 .计算结果和实验结果的良好符合表明 ,论文中的力学模型。

多孔介质燃烧的二维数值模拟

利用商业软件FLUENT6.2结合用户自定义标量和用户自定义函数,采用二维稳态模型和简单化学反应机理,对堆积床内丙烷/空气预混燃烧进行了数值模拟,并与实验结果进行对比.结果表明,由于壁面粘性和壁面散热的影响,多孔介质燃烧火焰呈现明显的二维结构.所以在实际的燃烧器设计中应考虑壁面带来的影响.

微波功率双极晶体管热分布的二维数值模拟及功率密度非均匀设计

利用双极晶体管的热电耦合模型对微波功率双极晶体管进行了二维直流稳态模拟 ,并且提出了功率密度非均匀的设计方法 .模拟和实验的结果说明 ,采用微波功率晶体管功率密度非均匀设计可有效提高器件电流密度的均匀性和结温的均匀性 ,从而整体提高器件的可靠性 .

不同上升时间快前沿电磁脉冲引起PN结失效、烧毁的二维数值模拟

利用半导体器件二维模拟软件数值模拟计算了不同上升时间的快前沿电磁脉冲对PN结的毁坏过程,对计算结果作了分析,得到了一维器件模拟无法得到的电流通道等其他二维效应,详细地给出了器件正常工作、失效直至烧毁的全过程。

钱塘江口涌潮的二维数值模拟

应用二维有限体积法、Ｏｓｈｅｒ格式及间断拟合法，计算了钱塘江河口涌潮产生、发展到消亡的全过程。该算法能保证水量和动量守恒，且能适应水深巨大变化和动边界。根据钱塘江涌潮的特点，可将其合理概化为一线潮。在网格尺寸较大情况下，计算的一线潮仍保持高分辨率，能准确满足水力学间断条件，且计算量小，可以在微机上实现。在对某实测半日小潮进行率定后，对随后的大潮进行了验证计算，涌潮的主要特征（如涌潮高度、移速、水位和流场等）与实测资料符合良好，证实了模型的合理性和模拟能力。

MOSFET单粒子翻转效应的二维数值模拟

用MEDICI二维模拟软件对MOSFET的单粒子翻转现象进行了计算 ,力图从理论上建立分析器件单粒子翻转的可靠手段 .通过输入不同粒子的线性能量传输值 ,得到了某一结构器件的翻转概率与线性能量传输值的关系曲线 .分析了不同结构参数的变化对单粒子翻转的影响 .模拟得到的结果与电荷漏斗模型相吻合 。

双层多孔介质内预混燃烧的实验和二维数值模拟

对双层多孔介质燃烧器内丙烷/空气预混燃烧进行实验和数值研究。实验对多孔介质燃烧器内固体温度场分布进行测量分析;数值计算利用商业软件FLUENT6.2,通过添加用户自定义标量方程和用户自定义函数,对有壁面散热的双层多孔介质内预混燃烧进行了二维模拟,并与实验结果进行了比较。结果表明,双层多孔介质燃烧器具有良好的稳定燃烧范围和较低的污染物排放;壁面散热对多孔介质燃烧的影响不可忽视。

n沟VDMOSFET单粒子烧毁的二维数值模拟

应用半导体器件二维模拟软件Medici对功率MOSFET器件单粒子烧毁SEB(Single EventBurnout)效应开展了理论模拟研究。理论模拟与以往的实验结果比较吻合,证明采取的物理模型的正确性。得到了SEB灵敏度与载流子浓度、基区宽度和发射结掺杂浓度等参数的变化关系,提出了改善SEB的几种加固措施。该模型对于评估器件SEB效应提供了理论方法。

新型等离子体平板显示器件放电过程的二维数值模拟

根据新型等离子体平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。

跌坎型底流消力池水力特性二维数值模拟研究

采用二维数值模拟的方法,模拟了表孔溢流坝及其末端的跌坎式底流消力池的二维流场。并分别从调整跌坎高度、在跌坎前增加水平段,以及改变出流角度3个方面对跌坎体型进行修改,通过各方案对比,得出消力池临底流速变化规律。可为工程设计和科学试验工作提供参考。

炸药圆柱体烤燃二维数值模拟

采用有限元方法编制二维烤燃程序，程序中加入了Frank-Kamenetskii零级反应模型、一级反应模型及McGuire-Tarver反应模型，对RDX炸药圆柱体的烤燃行为进行了数值模拟研究。

功率MOSFET抗SEB能力的二维数值模拟

在分析了单粒子烧毁(SEB)物理机制及相应仿真模型的基础上,研究了无缓冲层MOSFET准静态击穿特性曲线,明确了影响器件抗SEB能力的参数及决定因素。仿真研究了单缓冲层结构MOSFET,表明低掺杂缓冲层可提高器件负阻转折临界电流,高掺杂缓冲层可改善器件二次击穿电压,据此提出一种多缓冲层结构,通过优化掺杂浓度和厚度,使器件的抗SEB能力得到了显著提高。仿真结果显示,采用三缓冲层结构,二次击穿电压近似为无缓冲结构的3倍,负阻转折临界电流提高近30倍。

兰州地区山谷风环流的二维数值模拟

本文用一个二维数值模式模拟了兰州地区由于山谷之间热力差异造成的局地环流,所得结果与观测事实相符。

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响,分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。结果表明:火焰面的前缘呈抛物线形状,燃烧波波速在0.1 mm/s数量级;随着当量比增加,波速度减小,燃烧区域范围扩大;随着入口流速增大,燃烧最高温度升高,火焰面宽度变窄,燃烧波波速增大;随着氧化铝小球直径增大,火焰面厚度变窄,燃烧波速度增大;氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。

电磁量计随爆轰波运动惯性性质的二维数值模拟

利用二维非线性有限元动力分析程序，对金属电磁测速量计在爆轰波质速测量中随爆轰波运动的惯性性质进行了二维数值模拟。

开挖过程中遮帘式板桩码头结构变形二维数值模拟

借助大型通用有限元软件ABAQUS,以京唐港区32#通用散货泊位为工程实例,根据现场原型观测试验,对代表性断面进行选取、简化,建立相应的二维模型进行数值模拟计算,给出了遮帘式板桩码头开挖过程中变形形式的模拟方法,并将数值模拟结果与现场原型观测实验数据进行了对比。研究结果表明:1在不考虑剩余水头和堆载影响的情况下,数值模拟计算的变形结果与现场原型观测的变形结果比较接近,基本可以反映这种新型结构构件在水平向与竖向的变性特性;2两者对比的结果验证了本文所提出的开挖模拟方法的合理性。

沙漏计时原理二维数值模拟

提出沙漏计时二维数值模型,并用元胞自动机的方法对该模型进行计算机模拟.结果表明由于开口处沙粒的流动而引起的沙堆崩塌行为是一个准周期性振荡过程,开口大小与崩塌总时间近似成线性关系.特殊的开口位置会引起崩塌"拍",且随沙堆高度呈周期性变化.

埋沟CCD器件电荷处理容量的二维数值模拟

借助于二维器件模拟软件PISCES -IIB ,通过在某相CCD电极下的耗尽区注入数量可控的电子电荷 ,对埋沟CCD器件电荷容量进行了定量分析。采用此方法对一种沟道宽度为 7μm的CCD信道电荷容量进行了瞬态模拟 ,对不同结深、不同沟道掺杂浓度对CCD电荷容量的影响进行了讨论。得到了此结构工艺参数的初步优化结果 ,即CCD沟道表面掺杂浓度为 3× 10 16cm- 3、结深为 1μm时 ,埋沟CCD的电荷容量可达 6× 10 4 /μm。文章提出的方法适用于其他CCD单元结构电荷容量的模拟。