固体物理中能带结构的可视化数值实验设计

考虑到常用的固体物理教材中缺乏对晶体能带结构在实空间的讨论,本文以一维周期性势为例,介绍在研讨课教学中针对任意周期性晶格结构的能带求解问题设计数值实验,以帮助学生建立固体能带形成的物理图像,对相关凝聚态理论课程很有参考价值.

高压SF_(6)断路器零区电弧等离子体调控数值实验研究

为分析高压SF_(6)断路器零区电弧等离子体调控数值,以Eindhoven微观电弧模型为研究对象,探讨不同条件下电弧特性参数的变化。分别针对不同温度、压力及粒子碰撞之间的不同对电弧等离子调控数值进行分析,结果显示随着气压的升高热导率的峰值相应地被推迟到温度较高的区域才出现,并且峰值变小。非平衡态时热导率的变化趋势与平衡态相同,且随着θ的增大,热导率降低。

岩石力学数值实验教学模式的改革与探索

正确处理科研与教学关系是高校教师的重要工作。对于工科专业,利用工程现场形成经典教学案例,可提高学生能动性和创造性,培养其解决现场问题的能力,加深其对工程问题和科学问题的思考。该文基于高校教学、科研一体化的模式,提出针对矿业类专业学生岩石力学数值实验课程的案例教学改革对策,指出经典工程现场案例教学和探讨式教学是岩石力学数值实验课程教学改革需要重点关注的。煤层水力压裂、开采扰动下工作面覆岩结构及矿压显现规律、露天矿高陡边坡稳定性等复杂工程问题可作为经典案例选取的对象。

量子力学中波包散射的可视化数值实验设计

考虑到常用量子力学教材中缺乏对波包散射问题的讨论,本文以一维δ势阱为例,介绍我们在研讨课教学中如何针对波包散射问题设计数值实验,以帮助学生自行建立量子散射的物理图像.

掘进巷道瓦斯分布数值实验研究

根据局部通风流场特点确定适合矿井局部通风掘进巷道工作面瓦斯与风流质量交换的数学模型,在近壁面使用标准壁面函数法解决近壁面的流动,在湍流充分发展区,使用RNG k-ε双方程湍流模型;讨论考虑巷道支护的情况下壁面粗糙度的影响,确定矿井掘进工作面局部通风模型网格划分的方法、掘进头瓦斯涌出的边界条件;利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对掘进工作面的风流与瓦斯的混合过程进行了模拟;得出不同瓦斯涌出量情况下掘进巷道工作面风流分布和瓦斯浓度的分布规律。研究表明:瓦斯涌出量和风速对流场分布有影响,随着瓦斯涌出量的增大和风速的降低,瓦斯对流场的影响越来越明显。

基于数值实验的岩石试样最佳长径比研究

通过颗粒流虚拟实现岩石单轴和三轴压缩试验,对不同设计长径比0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0的岩石试样进行不同围压下的数值压缩试验,分析长径比和围压对岩石试样破坏过程、破坏形态、应力–应变曲线和破坏过程中能量转移的影响。分析结果表明:利用力学指标研究岩石最佳长径比的试验数据离散性较大;利用能量研究最佳长径比,则试验数据离散性小。相对于力学指标研究方法,能量法的试验结果规律稳定。基于此研究认为,岩石试样的最佳长径比为3.0。

核查技术数值实验平台中的时间关联符合测量与中子多重性测量

为解决部件核查技术研究中实验数据较少、缺乏系统性的问题,建立了用于核部件属性认证的数值实验平台.该数值实验平台整合了用于模拟被动中子、被动γ射线、主动中子、主动高能光子、缓发中子探测方法的部件核查技术软件.平台新增了适用于时间关联符合测量和中子多重性测量的计算功能,该功能分别由DTB程序和NMC程序实现.本文主要介绍数值实验平台新功能的开发和应用,分别介绍这两种方法的物理原理与程序流程.对程序的验证由分别设计的两个数值实验完成.平台可以为利用统计方法研究核部件核查技术提供系统性的数据.

圆筒结构水下爆炸数值实验研究

采用大型有限元计算软件ANSYS/LS -DYNA对圆筒结构水下爆炸进行数值实验研究 ,对流场边界的约束进行讨论 ,并提出人工边界在确定边界约束上的应用 .数据实验的计算结果与海军工程大学的圆筒结构水下爆炸的试验数据进行对比分析 ,得出用在一定范围内ANSYS/LS

厚壁球冠结构焊接变形及残余应力数值实验研究

潜艇球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形及残余应力是关系到潜艇安全的重要指标.为了保证焊接构件的可靠性,准确推断潜艇球面艏端隔壁构件焊接过程中的力学行为,有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形及残余应力进行数值实验分析.该文在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,对焊接过程中结构的应力、变形进行了数值模拟;并将模拟结果与相关的理论值及实验值进行对比分析.对比结果表明,数值实验结果与理论结果基本吻合,可以满足工程要求.在此基础上,对厚壁球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析,得到了球冠结构焊接时的变形及残余应力的变化规律,为结构的加工工艺提供了可靠的依据.

凝胶推进剂弯管流动特性的数值实验研究

对9种弯径比的8 mm直径90°弯曲圆管,在7种雷诺数条件下的流动过程进行了数值实验研究,得到了弯管内流动的压力和速度分布以及局部阻力系数同弯径比和雷诺数之间关系的经验公式。结果表明,压力和速度在弯头部分沿轴线呈非线性分布,且随雷诺数增大非线性更加明显,而且这种非线性所表现出的压力损失是由于压力在弯头部分内、外壁面不一致分布造成的二次流所引起;同时,凝胶推进剂在弯管内流动的最大速度点出现在靠近弯管外壁,且沿着流动方向和流动速度的增大,最大速度点的偏离更加明显。因此,对于小雷诺数条件下的凝胶推进剂流动,需关注弯管内壁可能出现的胶凝剂沉降现象。

一种地方与区域地震震源机制反演技术:广义极性振幅技术(一)——原理与数值实验

基于数十年来已有的研究进展,提出了一种地方和区域地震震源机制反演技术——广义极性振幅技术(GPAT),并通过一系列数值实验检验了这种技术的可行性和抗干扰能力.首先,从地震波场概念出发,利用P波初动极性与广义震相振幅构建矢量,建立反演系统,并给出求解技术;然后,考虑影响反演结果的各种因素,包括台站布局、台站数目、随机噪声、震中位置误差、震源深度误差和速度模型误差,分别进行了单一因素影响测试;最后,同时考虑各种因素进行了综合测试.实验结果表明,GPAT是可行的,具有良好的抗干扰能力.需要强调的是,在众多影响因素中,速度模型误差对反演结果的影响最大.

超短波电波传播路径损耗中值公式的数值实验建模

在超短波30~88 MHz波段,路径损耗中值公式Okumura-Hata模型已远远不能满足实际工程对损耗计算的高精度需求,本文利用电磁数值仿真方法,建立真实城市环境中的电波传播模型,通过大量的多种背景模型和收发条件下的数值实验,拟合出适用于30~88 MHz波段的电波传播路径损耗中值公式,弥补Okumura-Hata公式在低端频段的空缺,有效地扩展了Okumura-Hata公式的应用范围,提高了它的实用性。

福建沿岸台风暴潮数值实验

福建沿岸风暴潮灾害严重,为研发具有快速预警能力的福建沿岸风暴潮漫堤预警辅助决策系统,建立了福建沿岸台风暴潮数值模型,并对31个历史台风引起的福建沿岸风暴潮进行了后报模拟,结果与实际较为吻合.进而分别就台风前期近中心最大风速、前期中心移动速度和前期中心移动方向对后期增水的影响进行了数值实验.结果表明:在预报的台风参数的可能变化幅度范围内,前期台风参数对后期增水的影响较小.实验获得的最大绝对差值均远小于一般的风暴潮后报误差.

三峡工程明渠导流通航及数值实验研究概述

通过三峡工程导流明渠导流通航研究及实践,在巨大导流流量和极高通航水流条件下,导流明渠满足了客货轮的通过能力,成功地解决了弯道上明渠导流及施工通航的关键技术问题。在对导流明渠的研究中,运用了小尺度自航船模试验、水流特性数值实验室模型等有关明渠导流及通航的创新技术,改进了明渠体形,解决了特殊情况下明渠通航条件问题。

三通道微波辐射计遥感大气中水汽、液水和电长度增量的数值实验

利用上海２、８月份各１００次探空资料，采用数值实验方法，研究了三通道（２３．８、３１．４和９４ＧＨｚ）微波辐射计地基系统遥感大气水汽和液态水总量的能力和修正大气电长度时所能获得的精度。

冬季中国海涡旋和逆风海流的数值实验

用一个正压太平洋区域模式做了些数值实验，考察了黑潮、海底地形和岛屿对中国海海流，特别是对南海暖流的影响。计算结果表明：在南海暖流和一些涡旋的形成机制当中，中国海的大陆架地形起着主要的作用。黑潮在巴士海峡的分支或入侵对南海暖流有着重要的影响，但并不是南海暖流得以形成的根本原因。另外，关于冬季南海暖流的驱动机制和水的来源问题，根据数值试验得到的一些结果也做了一些初步分析。

一维三体碰撞过程的数值实验研究

力学中常常将物体之间的相互作用描述为碰撞过程,两体碰撞模型广泛地运用于处理各种物理问题,然而现实世界中普遍存在着多体碰撞.文中建立了三体碰撞过程的动力学方程组,对一维完全弹性三体碰撞进行了数值实验研究.研究结果表明,三体碰撞物体的分离速度与物体之间相互作用过程的细节有关,一般情况下不能简化为相继的两次两体碰撞求解.

三峡船闸水力学数值实验室的研制及应用

阐述数值实验室的组成和结构,拓宽数值模拟的内涵,介绍相关的计算机图形及可视化技术在水利工程界的应用现状.将数值模拟技术和计算机图形处理及可视化技术紧密结合,研制了三峡工程永久船闸输水系统水力特性数值实验室.利用该数值实验室可以对三峡工程永久船闸输水系统任意运行工况进行实时数值试验,并以图形、图像、表格、动画等多种可视化方式给出数值试验成果.该成果表达形象直观,应用方便快捷.系统友好的界面使其能直接为工程设计和施工部门服务.

不可动水对土壤污染物运移影响的数值实验研究

考虑对流、弥散、吸附/解析、微生物降解等因素,建立了土壤中污染物运移的两区平衡吸附动力学模型.在该模型基础上,针对不可动水对污染物运移的影响进行了分析.分析结果表明:即使在孔隙水流速、含水率及其它参数相同的情况下,不同的iθm/mθ值也会导致不同的穿透曲线;不可动水所占的比例较大时,即使保证了孔隙流速、输入浓度、弥散系数等参数相同,不同的含水率也会导致不同的穿透曲线,但iθm/θm较小时,含水率的变化对浓度的变化几乎无影响.

梅雨末期暴雨过程中高低空环流的耦合——数值实验

一次梅雨末期暴雨过程的数值实验结果表明:模式较好地预报了西南涡的发展,暴雨区与高低空西风急流和南亚东风急流在空间上的联系。对流层上下层的耦合主要发生在低空急流和南亚东风急流之间。以北部上升,南部下沉的反环流为主要特征。无潜热加热模式也模拟出上述特征,说明梅雨期的大尺度环流系统一部分是斜压与大地形强迫的结果,而在暴雨区内的垂直耦合很弱,上升运动减小一个量级。潜热加热极大地增强了垂直反坏流。相应的对流层下层向北的横向运动增强低空急流,对流层上层向南的横向运动增强南亚东风急流。增强了的低空急流和南亚东风急流,通过动量-质量的调整,有利于反环流的维持。 梅雨末期的暴雨过程中,低空急流和南亚高空急流的耦合是重要的。而潜热释放增强了这种耦合。