纳米铜单晶及双晶静拉伸二维力学行为的原子模拟

用分子动力学方法模拟了纳尺度铜单晶与铜双晶的 (111)面原子的静拉伸力学行为。模拟结果表明纳米铜晶体的静拉伸变形过程中 ,原子系统的排列结构在弹性阶段没有变化 ;在塑性阶段铜单晶出现两个方向的交错滑移 ,铜双晶的塑性变形机制远比铜单晶复杂从而导致两者应力应变曲线的差异。模拟还发现纳米铜晶体具有良好的塑性变形自组织能力。

基于二维水动力学模拟弯道河段进水河道水力流态研究

弯道河段进水河道地形复杂、水流湍急,导致其水流流态分析变得极为复杂。文章通过划分弯道河段进水河道网格和二维水动力学模型的设计计算,确定了水流流态边界条件以及断面流速均匀度,以此实现弯道河段进水河道水流流态分析。测试结果表明:基于二维水动力学模型对监测点1的水流流态分析结果为,最大流速为2.25m/s,流速平均为1.8m/s,结果符合实际情况。证明基于二维水动力学模型的弯道河段进水河道水流流态研究能够精确模拟弯道河段的水流运动,有助于深入理解弯道河段的水流特性。

水体叶绿素二维生态动力学模型研究

针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。

基于Riemann解的二维流体力学Lagrange有限点无网格方法

在高维流体力学计算中,对于多介质大变形等一类问题,采用有网格方法常遇到较大的困难.针对二维问题,研究了一种无网格方法———Lagrange有限点方法:在求解区域上设置适当的离散点集,视其中每一点为流体力学Lagrange点;对于点集的任一点,确定邻点集合,并基于该点同邻点集合的联系,应用Godunov方法将流体力学Lagrange方程进行离散;考虑到算法的稳健性,方法中可设置较多邻点并采用最小二乘法.将该方法应用于典型的数值算例,取得了良好效果.

无网格方法在二维弹性力学计算中的应用

通过选取合适的权函数和基函数,将无网格局部伽辽金法用于二维弹性力学计算.计算中,积分都在规则形状边界子域上完成,因而容易实现;通过罚因子添加本质边界条件,从而使得到的刚度矩阵是正定对称矩阵.将计算结果与ANSYS有限元法的计算结果进行比较,结果表明,无网格法用于二维弹性力学计算具有精度高、稳定性好和适应性强等优点.

干旱半干旱地区湖泊二维水动力学模型

为研究干旱半干旱地区湖泊水动力学的特殊性,本文以位于我国北方河套灌区中的草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测的湖泊流量、流速、水深监测数据与空间数据结合,以湖泊水平面二维水动力学模型为基础,考虑旱区特殊的水文气象因素,主要包括蒸发与风速,建立适合旱区湖泊水动力学的模型。模型求解采用有限差分法中的交错格点显式差分法,利用人为控制入口、出口边界,并在模型的参数选择上采用实测的气象资料进行逐日输入,从而提高了模型结果的精确度。经实测资料验证表明,所建模型对于干旱半干旱地区将蒸发、风力因素考虑进模型中是合理的,能够更准确地描述该地区中湖泊的水动力过程,可应用于对湖泊污染过程水质变化的定量研究。

基于特征理论的二维无粘Lagrange流体力学有限体积法

提出一个求解二维无粘Lagrange流体力学方程的中心型有限体积方法.采用特征理论求解网格节点处的速度及压力,并利用这些物理量更新节点位置及计算网格界面通量.方法适用于结构网格与非结构网格.典型数值实验的结果表明,格式具有较好的收敛性、对称性、能量守恒性及鲁棒性,且能自然地求解多物质流动问题.

基于σ坐标变换和水位函数法的立面二维水动力学模型

根据近年来计算水力学在计算方法上的最新成果,提出了一种用于计算水流运动沿水深方向变化动水压力条件下的立面二维水动力学模型。模型中,采用基于Boussinesq假定的不可压缩牛顿流体的Navier-stokes方程作为控制方程,并对其做σ坐标变换,简化了计算区域。数值方法上,通过有限差分法离散控制方程,采用矩形交错网格,利用水位函数法求解自由水面流动,通过分步解法在交错网格上求解速度项和动水压力项。用该模型模拟了微幅波运动,并对模型计算结果与微幅波运动解析解进行比较,结果表明该立面二维水动力学模型具有良好的精度。

基于二维连续位错动力学模型的超声软化机制研究

基于位错动力学理论,通过研究位错间的相互作用,建立了二维连续位错动力学模型。基于此模型,以纯铝400℃恒应变速率下的变形为研究对象,对位错密度、位错组态和流动应力随时间的演化进行了模拟,分析了变形过程中各种位错花样的形成原理。结果表明,较大的应变速率会增大材料流动应力和位错密度,强化位错墙结构,细化位错胞结构,通过与文献中的实验数据进行对比,验证了模型的可靠性。在此模型的基础上,考虑了施加超声振动外场的影响,通过模拟位错组态演化,对超声软化作用和晶粒细化现象进行了定量预测,结果表明,施加超声振动后,材料流动应力、位错密度和晶胞尺寸均降低。

二维三温流体力学数值模拟程序的并行化

基于消息传递 ,通过设计并行算法和组织网格划分 ,实现了二维三温流体力学La grange数值模拟串行程序 (Lared Ⅰ )的并行化。结合物理问题特性和程序的执行特征 ,设计了动态负载平衡方法 ,进一步提高并行计算性能。并给出两个并行计算环境上的数值实验结果。

一种新的用于二维弹性静力学的快速多极边界元法

快速多极边界元法(fast multipole BEM)是近几年发展起来的边界元新型算法。本文提出了一种新型的适合二维弹性静力学问题的快速多极边界元格式,并用于含有多个夹杂的二维复合材料的应力分析。数值结果表明这种方法非常适合解决大规模问题。

二维水动力学洪水风险分析平台设计与研发

在已有大量研究成果的基础上,结合全国洪水风险图编制试点,基于.Net平台,利用最新软件技术及面向对象方法,研发了二维洪水演进模拟的洪水风险分析平台。洪水风险分析平台统一设计了网格对象模型,在非结构网格有限体积计算方法、网格自动生成、GIS数据接口、大容量计算网格的展示与用户交互、用户编程接口等关键技术方面进行了探索和研发。研发的平台初步应用于沂河左堤洪水风险图编制试点,对江河堤防(段)洪水风险图编制进行了有益的探索。

二维三温辐射流体力学拉氏计算中的子网格压力方法

研究对应于电子压、离子压、光子压的扰动隅角力的计算方法,提出二维三温辐射流体力学拉氏计算中的两种子网格压力方法,即基于状态方程和基于几何的方法.数值试验表明,这两种方法均能很好地抑制二维三温辐射流体力学拉氏计算中出现的网格非物理畸变.

基于二维离散位错动力学的颗粒强化机制建模

基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ′沉淀相的镍基合金为研究对象,根据材料实际的晶体结构建立了相应的模型。研究了颗粒体积分数与平均半径对金属及合金强度的影响,实现了材料临界分切应力的预测。为了使有限元模型与实际Ostwald熟化晶体中的颗粒分布更为接近,模型考虑了颗粒的LSW分布规律。此模型中颗粒简化为球形,其在三维空间中的体积分数分别为5.5%、8%和10.5%,平均半径分别为16b、25b和36b(b为位错的柏氏矢量大小),位错与颗粒之间的交互作用基于位错切过机制。结果表明,欠时效状态下γ′沉淀相的体积分数或平均半径的增大都会导致镍基合金的临界分切应力增大。临界分切应力一定程度上体现了材料强度,临界分切应力越大,材料强度越高,因此可以通过增大颗粒体积分数和平均半径提高材料强度。

土石混填路堤沉降特性二维地质力学模型试验

采用二维地质力学加载系统,模拟土石混填路堤在施工过程中路基沉降变形发展规律和工后沉降的时空变化特征,为土石混填路堤沉降计算和预估提供依据。

二维水动力学模型在商合杭铁路淮河大桥洪水影响评价中的应用

为分析商合杭铁路淮河大桥对淮河干流、寿西湖行洪区及董峰湖行洪区的行洪影响,基于MIKE 21软件建立淮河正阳关至峡山口段二维水动力学模型,选用非结构化三角形网格模型进行洪水演进模拟。确定该大桥修建后,虽干流主槽流速大小局部改变,但河段过流能力变化甚微,雍水影响有限,绕流滞流范围小,对河段行洪影响总体可控,为大桥设计提供了理论依据。

基于二维离散位错动力学的双位错与沉淀相交互作用建模及性能预测

基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ’沉淀相的镍基合金为研究对象,建立了双位错运动模型,模拟了位错与沉淀相的交互作用。模型中,位错的运动取决于滑移面上位错点的局部受力平衡,位错的受力考虑了双位错间的相互作用和位错自身的作用力。分析了沉淀相体积分数、平均半径以及反向畴界能对材料临界分切应力的影响。结果表明:在欠时效状态下,材料的临界分切应力随着γ’沉淀相的平均半径、反向畴界能、体积分数增大而增大,其中平均半径影响较小,反向畴界能的影响很大,当体积分数增大到一定程度,临界分切应力增长趋于平缓。相比于单位错模型,模拟结果与实验的数据更接近。

淡水河一维-二维耦合水动力学模型构建及应用

对淡水河干流、主要支流、淡澳分洪河采用一维水动力模型建模,对惠阳主城区进行二维水动力模型建模,利用河道两岸进行一维、二维水动力耦合,模拟淡水河溃漫堤洪水演进过程。结果表明:除桥南排涝站到淡水站河段,水面线误差在20cm以上外,其余河段水面线偏差均在20cm以内,一维-二维水动力学模型计算的淡水河的洪水演进过程总体较为合理。研究成果对于流域防洪风险图的绘制具有重要参考价值。

二维可压缩流体力学Lagrange有限点方法

提出二维可压缩流体力学问题的拉格朗日有限点方法,将求解区域离散为适当的点集.在每个时间步,每个离散点与其周围适当的五个邻点组成一个基本计算单元.在每个计算单元上,利用有限点方法中的典型微分算子的五点近似公式直接离散流体力学方程中的微分算子,并在每个方程中加上一个人为拉普拉斯粘性项,达到稳定格式的目的.给出时间步长的自动选取算法.数值算例结果验证了算法的有效性,初步展示了其计算大变形流体问题的良好发展潜力.

二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算中的人工粘性分裂技术

针对使用边粘性和张量粘性进行二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算时激波处离子温度出现非物理尖峰的问题,提出一种人工粘性分裂技术,将人工粘性耗散能量按照电子压和离子压的比分成两部分,并分别加在电子内能和离子内能上.在二维三温辐射磁流体力学程序MARED上实现该技术,并对Z-pinch的内爆动力学过程进行数值模拟.消除了模拟结果中激波处离子温度的尖峰.