热带连续层化海洋中的海底地形影响——海洋波动控制方程组

给出了可描述热带连续层化海洋中海底地形对海洋波动影响的方程组。方程组揭示，由于有限振幅海底地形的存在，线性系统中波模态不再相互独立；模态间的线性叠加已不能真实地反映海洋环流场的结构；另外，方程组揭示。

高雷诺数流动的控制方程体系和扩散抛物化Navier-Stokes方程组的意义和用途

在计算机发达的时代,高雷诺(Re)数绕流计算中有无必要使用简化NS方程组,本文讨论这个问题.主要内容如下:(1)高Re数绕流包含3种基本流动:所有方向对流占优流动、所有方向对流扩散竞争流动和部分方向对流占优部分方向对流扩散竞争流动(简称干扰剪切流动),3个基本流动的特征彼此不同且在流场中所占领域大小彼此相差悬殊,NS方程区域很小,它们的最简单控制方程组Euler、Navier-Stokes(NS)和扩散抛物化(DP)NS方程组的数学性质彼此不同,因此利用Euler-DPNS-NS方程组体系分析计算高Re数绕流流动就是一个合乎逻辑的选择,该法与利用单一NS方程组的常用方法可以彼此检验和补充.(2)流体之间以及流体与外界的动量、能量和质量交换,流态从层流到湍流的演化主要发生在干扰剪切流动中,干扰剪切流及其最简单控制方程——DPNS方程组具有基础意义;DPNS方程组笔者在1967年已提出.(3)诸简化:NS方程组:DPNS、抛物化(P)NS、薄层(TL)NS、黏性层(VL)NS方程组的发展、相互关系,它们的历史贡献和今后的用途;它们的数学性质均为扩散抛物型,但它们包含的黏性项彼此有所不同;从流体力学角度来看,它们中只有DPNS方程组能够准确描述干扰剪切流动.提出把诸简化NS方程组统一为DPNS方程组的建议.(4)干扰剪切流——DPNS方程组与无干扰剪切流——边界层方程组之间的关系以及进一步研究干扰剪切流的意义.

新书架

《全球数值天气预报谱模式技术》吴建平等著该书系统介绍了作者近年来在全球数值天气预报谱模式YHGSM上的最新研究成果,主要内容包括:基于气压混合垂直坐标的全球大气模式控制方程组,及其在采用静力与非静力平衡、干空气与全空气质量守恒、浅薄与深厚大气等情形下的表现形式;全球谱模式时空离散计算,与针对非静力谱模式的垂直方向高精度混合离散;尺度敏感的积云对流参数化、土壤水分平衡过程参数化与海表动力学粗糙度参数化.

竖壁膜状凝结扩展方程理论研究

在用边界层理论研究竖壁膜状凝结理论时 ,发现中小雷诺数下以及凝结前沿区误差较大 .为了解决这个问题 ,提出了扩展方程理论 ,并用于求解竖壁上的膜状凝结问题 ,得到了相应的控制方程组和换热准则 ,再与实验值和经验公式相比较 ,可见本方程得到的曲线与实验曲线非常吻合 .通过对扩展方程和热边界层方程无因次形式的分析比较 。

矿井火灾烟流滚退距离的数值模拟

根据质量、动量、能量和组分守恒原理建立了考察烟流滚退距离的数学模型,并采用计算流体力学方法进行了数值求解,求解结果与试验结果基本一致.以一个大规模火灾为例,考察了不同通风风速和火源热释放速率对烟流滚退距离的影响.结果表明:烟流滚退距离随通风风速的增加而显著降低,随火源热释放速率的增强而不断增长且在低热释放速率时增加幅度较大.

考虑背景孔隙的单开孔两空间结构的风致内压响应研究

风致内压对建筑结构的安全性有着显著的影响,在结构抗风设计时不容忽视。本文基于合理的假定,利用非定常伯努利方程、质量守恒定律和绝热气体状态方程推导了有背景孔隙的单开孔两空间结构的内压响应非线性控制方程组,并通过数值算例分析了背景孔隙对内压响应的影响。结果表明:本文导出的内压控制方程组可很好地分析有背景空隙的单开孔两空间结构的风致内压响应;无背景孔隙时,内侧房间的内压响应要高于外侧房间;背景孔隙所引入的附加阻尼使得两房间的内压响应均受到抑制。这些研究成果对结构风致内压有理论与实际应用的价值。

应用小波分析估计核磁共振测井信噪比

核磁共振的信噪比在T2谱反演中起着重要作用,但是常规的估计方法依赖于奇异值的截断值选取以及控制方程组的系数矩阵,因而给噪声方差的估计带来一定的任意性,并且不能自适应于信号的变化。提出了一种小波估计方法,该方法估计的噪声方差仅仅与信号有关,与控制方程组无关,并且能够自适应于信号的变化,由其给出的噪声信号具有高斯分布特性。

复合材料层合板的二次屈曲和二次分枝点分析

为了研究复合材料层合板的二次分叉特性 ,利用能量变分原理和非线性几何方程建立了具有弹性约束的复合材料层合板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程组。控制方程组用广义傅立叶级数法进行求解 ,并得到载荷 -挠度曲线。基于分叉理论中的 Lerray-Schaulder定理 ,采用小挠动法 ,直接导出了复合材料层合板的二次失稳方程。研究结果表明 ,非对称层板也可能存在分叉 ,弹性转动支持系数和铺层等因素对二次分叉有很重要的影响。随着弹性系数的增大 。

滑动轴承一维温度场稳态热效应研究

在二维温度场模型基础上,建立了滑动轴承一维温度场计算模型。首先忽略周向速度中泊肃叶流项,实现了广义雷诺方程和油膜温度场控制方程的解耦;然后假定二维温度场径向是三次多项式函数,控制方程径向积分,利用油膜和轴颈、轴瓦接触面处热边界条件,获得了周向一维油膜温度场控制方程组和轴瓦内表面温度解析表达式。算例表明,轴瓦内表面温度值与实验数据吻合,运算时间仅为二维模型的千分之一,适用计及温黏效应下油膜润滑特性的工程分析。

淹没水跃的数值模拟

本文通过求解时均 N- S方程 k-ε紊流模型 ,数值模拟了淹没水跃由静止到最终稳定的全过程。采用隐式非正交同位网格有限体积法离散控制方程组 ,利用动网格技术跟踪自由表面 ,并由 Orlanski开边界条件得到无反射的出口边界。文中给出了淹没水跃在不同时刻自由表面形状、内部流场结构和流速矢量的变化情况 ,并与试验资料进行了比较。结果表明 。

分块地形坐标大气环流模式的动力框架及其整体性质

介绍了分块地形坐标大气环流模式的动力框架及该框架微、差分方程组的整体性质。目前该框架水平分辨率为 4°× 5°,垂直分辨率有 9层和 2 1层两个版本。给出了该框架的控制方程组及其差分形式、边界条件、时间积分方案等。该框架的微、差分控制方程组均满足总质量守恒、平流项二次守恒、科里奥利力不作功和总有效能量守恒 ;且未引入虚假的源和汇 ,保持了该框架计算过程中的物理真实性。该模式框架在主流微机上能长时间稳定积分 ,并可作有关地形的数值试验。

非饱和土三维固结问题探讨

本文推导了非饱和土三维固结控制方程组，它由三个静力平衡方程、一个连续性方程和一个吸力状态方程组成，包含五个基本未知量（三个位移分量、一个孔隙水应力和一个孔隙气应力）．这是不同于前人思路的一种尝试，饱和度可用其它基本未知量表达，不作为独立变量而只作为方程中的可变参数出现．饱和土的Ｂｉｏｔ固结方程可作为该方程组的一个特例而存在．文中还就方程组求解、本构模型和参数测定等问题提出了一些设想．

腔室油池火轰燃前过程的尺度准则

以腔室油池火模拟受限空间的轰燃过程,建立了无量纲的腔室油池火控制方程组,通过分析浮力模型的不足,提出用热释放速率定义特征速度,进而建立腔室油池火的尺度准则.结果表明,为保持实验的相似性,应保持油池尺寸随腔室高度的3/4次方增长关系成立;通过油池尺寸为30,cm、60,cm和120,cm 3种尺度的模拟实验对比,发现无量纲温度和无量纲质量燃烧速率曲线吻合较好,实验结果能较好地满足尺度关系.

CFD方法与间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟

采用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设,建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型。采用交错网格离散化非线性控制方程组,编制了三维simple算法程序。对间接蒸发冷却器内的流场、温度场及浓度场进行数值模拟研究,得到换热器内的流体流动状态和热流分布,并分析了通道宽度变化对换热器内流体流动与换热的影响。

大型船舶空气尾流场防治新技术的数值模拟

大型船舶空气尾流场对海上飞机安全降落有重要的影响,因此对其进行有效防治技术研究在保障飞机安全、大型船舶海上活动等方面有重要意义。采用计算流体力学方法开展大型船舶空气尾流场特性及其防治技术的数值模拟研究,以带有Spalart-Allmaras湍流模型的Reynolds平均Navier-Stokes方程构建模拟平台开展数值模拟,得到大型船舶空气尾流场规律特性。在此基础上,提出主动补气防治新技术,分别阐述其理论基础、核心方法和技术方案;根据主动补气防治技术思想和理论,进一步开展数值模拟验证研究。结果表明,该技术能显著改善空气尾流场的流场品质,使流场趋于平稳均匀,减小对飞机海上降落的影响。该技术进一步完善了可实现工程应用,并保证飞机海上降落安全,有巨大的应用潜力。

四边简支矩形多层夹芯层板的弯曲、稳定和振动

者在文献中,已建立了具有n层板层,n-1层芯层的多层夹芯层板的分析理论,可用于分析板层和芯层均为正交各向异性,各层厚度不等,各芯层具有不同剪切角变形的问题。本文应用这一理论求解四边简支矩形多层夹芯层板的弯曲、稳定和振动。由于控制方程组的复杂性,仅以双层夹芯层板为例求解。根据多层夹芯层板控制方程组的特性,在此基础上,容易推广到更多夹芯层板的情况,应用计算机求解也是方便的。本文最后作了数值算例供参考。

伴随射流特性数值模似

本文在高Re下,采用标准k-ε模型,用SIMPLE方法,对轴对称伴随射流进行了数值模拟,得到了伴随流与主射流不同速度比λ的平均空气动力特性影响规律。

分析梁大变形问题的一种新算法

梁发生大变形时,在变形前的平衡位置建立平衡方程必然引起很大误差,因此除了考虑位移与变形之间的非线性关系外,几何非线性问题还需要考虑大变形所引起的平衡方程的变化。文中提出了一种在变形后的平衡位置分析几何非线性梁的新算法,建立梁发生大变形一阶微分控制方程的矩阵形式,结合迭代修正齐次扩容精细积分法和迭代优化算法进行求解。由于考虑大变形(挠度和转角)对平衡方程的影响,文中方法的模型较为精确,采用精细积分法可以实现高精度求解。以悬臂梁为例,验证方法的正确性和精确性。其方法求解简单,对于不同的边界条件,只需修改优化目标函数。

定容燃烧反应器中瓦斯爆炸反应动力学计算模型

为解释和验证定容定质量绝热反应体系中瓦斯爆炸反应动力学机理的计算模型,将定容定质量绝热反应体系定义为一个理想反应体系,反应体系中的所有反应都在定容燃烧反应器中进行,将瓦斯气体定义为仅含甲烷的单组分气体,运用数值分析和数学物理方程的推导方法,以及物理化学研究方法,对定容燃烧反应器中瓦斯爆炸反应动力学机理的计算模型进行了推导、细化和求证,研究结果中方程组的解(温度参数和组分摩尔分数参数)准确的描述了定容定质量绝热反应体系中瓦斯爆炸反应动力学的变化过程和变化情况,从而解释和验证了定容定质量绝热反应体系中瓦斯爆炸反应动力学机理的计算模型。

基于多物理场耦合的SF_6断路器冷态气流场仿真分析

准确地计算灭弧室内气流场特性对于SF6断路器优化设计具有重要意义。运用基于有限元计算方法的多物理场耦合分析软件,结合SF6气体属性,并与流场控制方程组联合求解,研究分析SF6断路器灭弧室冷态气流场的特性规律。高压断路器的气流场是一个跨声速、可压缩、有黏性、有源且具有复杂流路的变边界条件的流场求解问题,