基于流体方法的排队系统容量设置研究

在日益多变的市场环境中,提升服务质量对于各大企业来说至关重要。迫于资源有限、需求不定,服务系统常常超负荷运转,导致顾客无效等待严重、服务质量不佳。因此,本文基于容量可变的拥挤型服务系统,考虑顾客多行为模式的存在,构建了基于流体方法的排队系统容量设置模型,以最优化服务质量。通过算法求解及数值分析,验证了该模型对于服务质量提升的价值,并为企业运营提供了指导方向。

模拟多介质界面问题的虚拟流体方法综述

虚拟流体方法为模拟具有清晰物质界面的多介质流动问题提供了一种简便途径.尤其基于多介质Riemann问题解的修正虚拟流体方法及其变体,能够真实考虑到界面附近非线性波的相互作用和物质性质的影响,可以有效解决各种界面强间断等挑战性难题,具有巨大的工程应用潜力.文章重点回顾了虚拟流体方法的发展历史,总结和对比了各种代表性版本在模拟可压缩多介质流时的界面条件定义方式和多维推广方式,并介绍了该方法的设计原则和精度分析方面的研究进展.文章还回顾了该方法在其他更广泛和更具挑战性典型科学问题中的最新应用进展,并对方法的优势和特点进行了总结.

弹性板水下爆炸冲击载荷的修正虚拟流体方法分析

研究非接触水下爆炸中板结构厚度和密度对冲击载荷和空化演变的影响.将近期发展的修正的虚拟流体方法推广应用于处理可压缩流体与弹性板结构的非线性相互作用.研究发现,假设结构不发生断裂破坏,较小的板厚度或密度可以减弱爆炸波对结构的冲击,冲击载荷随着厚度或密度的增大非线性地趋向于固壁边界下的结果.而且较小的板厚度或密度可以促使空化较早形成,产生较大的空化区,并推迟和减弱空化破裂对结构的二次冲击.

虚拟流体方法的设计原则

研究模拟可压缩多介质流的虚拟流体方法,建立一般状态方程下定义虚拟流体状态的基本原则.根据波系结构和使用的自由变量分别推导虚拟流体状态的定义方式.结果表明在这些方式下求解多介质Riemann问题理论上完全精确.进一步总结几种简单有效的虚拟流体方法,这些定义方式不依赖于虚拟流体区域可能产生的波系结构.其中一种类似于反射边界条件,只是界面速度需要首先精确预测出来.数值算例验证了研究结果的合理性.

虚拟流体方法的显隐算法

基于算子分裂,把欧拉方程分裂成对流项和非对流项两部分,建立一种基于原始变量的二阶显隐算法.由通常的虚拟流体方法显式地预估流场,用隐式的压力修正对预估解进行修正.计算结果表明,这样可以有效增大时间步长,提高计算效率.

虚拟流体方法中界面处Riemann问题定义方式的改进

对RGFM中定义Riemann问题的方式进行改进,取距离界面适当远处的插值点处的状态作为Riemann问题的初值.并用数值算例对改进前后的RGFM进行比较.

基于虚拟流体方法数值模拟作用在水—弹性固体界面的强激波（英文）

文章对强激波与水—弹性固体界面的相互作用进行了数值模拟。基于欧拉方程和弹性动力学方程推导了一个用于处理流固界面的近似黎曼关系。耦合流体区域的欧拉网格和固体区域的拉格郎日网格,用水平集方法追踪流固界面的位置。并分别用五阶WENO和双特征线格式离散流体控制方程和固体控制方程及捕捉强激波在流体和固体中的传播。流固界面附近的网格节点用虚拟流体方法求解。文中还将数值结果和强激波作用在水—固壁界面,水—可压缩固体界面得到的结果进行了对比分析及验证。数值模拟结果也表明了推导的近似黎曼关系和虚拟流体方法可很好地适用于水—弹性固体耦合问题。

二维可压缩多介质流动问题的虚拟流体方法

由于虚拟流体方法(GFM)采用统一的数值格式计算多介质流动问题中的不同介质,并且无需显式的追踪界面的位置,自1999年由Fedk iw等人提出后得到了广泛的关注,并发展出几种改进的方法。本文旨在检测两种改进型的虚拟流体方法MGFM和RGFM在模拟气-液流动问题中的表现并对两种方法的结果进行比较。

光滑粒子流体动力学方法在饱和边坡地震滑移大变形中的适用性研究

地震作用下饱和边坡破坏会产生滑移大变形行为,一般难以采用有限元等网格方法进行分析,而光滑粒子流体动力学方法可以轻松处理大变形问题。基于此,通过在光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)中加入瑞利衰减阻尼,基于有效应力本构模型改进了SPH方法的运动方程,建立了用于饱和边坡地震滑移大变形的数值计算方法;之后与饱和土样的空心圆柱扭剪试验获取的有效应力路径和剪应力-应变滞回曲线进行了对比,取得了较为一致的结果,验证了本改进方法的可行性。最后采用建立的数值计算方法,分析了不同SPH粒子密度下饱和边坡的地震滑移行为并与Newmark方法进行了对比。研究发现,改进的SPH方法确定的饱和边坡地震滑移临界面形状与Newmark方法对数螺旋滑移面形状吻合较好;因此改进的SPH方法能较好的再现饱和边坡地震作用下的滑移大变形过程,但该方法中边坡地震滑移大变形分析结果受设置的粒子密度影响。

环庆区块长8低阻油层常规测井定性识别方法研究与应用

环庆区块长8发育低阻油层区,低阻油层储层流体纵向分布关系复杂,油、水重力分异弱,储层非均质性和隐蔽性强,储层流体性质判断难,准确识别低阻油层流体性质,对环庆区块下步勘探工作具有极为重要的意义。本文针对低阻油层的特点,通过开展长81低阻油层流体识别方法研究,总结建立了一套适合环庆区块低阻油层的常规测井定性识别方法,提高了测井解释精度和解释符合率。

考虑等待提示策略的呼叫中心流体近似方法

向顾客公布需等待的排队时间用以缓解系统拥挤是目前呼叫中心运营管理的重要手段之一。为了有效刻画等待提示策略下顾客行为变化对呼叫系统性能的影响,采用流体近似方法建立了呼叫排队系统模型。首先,通过排队分析构造等待提示影响下排队行为框架,包含带有心理行为变化特征的多种行为要素概率函数;其次,利用流体方法构建了考虑顾客重拨影响的连续排队模型,并求解了稳态条件下的系统性能指标;最后,通过与仿真模型的对比,验证了该流体近似方法的有效性与精确性。研究结果对于带有等待时间提示的呼叫中心运营具有重要指导作用。

计算流体力学中的LBGK方法

用全新的方法重新检讨了格子波尔兹曼方法 ,清晰地揭示了速度族的选择、平衡态分布函数的形式和宏观 N-S方程三者之间的关系 。

外力场中不可压缩格子玻尔兹曼方法边界条件的改进

格子玻尔兹曼方法是一种介观尺度的计算流体力学方法,它使用格子玻尔兹曼方程而不是宏观尺度的浅水方程或NS方程作为计算域的控制方程。在格子玻尔兹曼方程中,基本变量是流体粒子的密度分布函数,而宏观的水力学变量则被表示为密度分布函数的矩。

两流体方法相间界面力模型参数敏感性分析研究

基于两流体方法对动量传递模型中各界面力模型和关键参数进行了参数敏感性分析,研究了界面力模型和关键参数对轴向和加热段末端径向参数分布的影响程度和规律,并借助整体效应实验结果对结算结果进行了对比分析。研究表明,在轴向参数影响方面,不同曳力模型由于基本假设不同,对轴向平均空泡份额会产生一定影响,非曳力模型对轴向参数分布基本无影响。在径向参数分布影响方面,曳力模型对其基本无影响,非曳力中湍流分散力和升力对于近壁区域的空泡份额峰值和对径向空泡份额分布具有显著影响,壁面润滑力对壁面空泡份额峰值具有一定影响。虚质量力对轴向和径向参数分布均无显著影响,在流动过冷沸腾计算研究中可予以忽略。

上浮气泡与自由表面相互作用的ISPH-FVM耦合方法模拟

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,ISPH)方法与有限体积法(finite volume method,FVM)相结合提出了一种ISPH-FVM耦合方法.在ISPH-FVM耦合方法中,粒子和网格之间的信息交互是通过核近似插值技术实现,并将连续表面应力模型(continuous surface stress,CSS)引入当前耦合框架中以评估相界面处表面张力效应.此外,CSS模型通过FVM网格上定义的体积分数进行离散和计算,并且网格上的体积分数是通过网格支持域内ISPH粒子的核近似插值获得的.随后,利用ISPH-FVM耦合方法模拟了平衡状态下圆形气泡振荡以及单气泡上升,并将模拟结果与其他数值方法结果进行比较,验证了当前耦合方法中表面张力模型的收敛性以及界面追踪的准确性.为测试ISPH-FVM耦合方法模拟涉及复杂拓扑变化气泡流的性能,对上浮气泡与自由表面相互作用的动力学行为进行了分析,并且研究了不同韦伯数(We)以及雷诺数(Re)对气泡与自由表面相互作用的影响.研究发现,随着We数增加上浮气泡与自由表面相互作用时界面将发生大的畸变并且产生的夹带液滴数量也相应增加,然而上浮气泡与自由表面相互作用的过程并没有随Re数的增加而发生明显差别.

虚拟流体方法在动边界问题中的应用

研究笛卡尔网格下求解动边界问题的虚拟流体方法.根据波系结构的不同形式推导虚拟流体状态的所有合理定义方式.并进一步推广两种简单有效的虚拟流体方法,不依赖于虚拟流体区域可能产生的波系结构.一维数值结果表明只要虚拟流体状态的定义符合推导条件,求解动边界条件下的可压缩无粘流问题理论上完全精确.二维算例表明虽然对虚拟流体状态的定义方式不同,但是获得的两种虚拟流体方法在实际应用中几乎具有完全相同的效果.

鲕滩储层预测技术、流体识别方法在川东北地区飞仙关组天然气勘探中的应用

川东北地区鲕滩储层主要是飞仙关组鲕粒坝(滩)经云化及溶蚀作用改造后形成的残余鲕粒云岩类孔隙性储集体,具有高孔、高渗的特征,储层分布明显受沉积相控制。早期通过"亮点"预测技术的应用发现了渡口河、铁山坡和罗家寨气田。近年来,西南油气田分公司结合国内多家单位的技术优势,从构造落实、储层预测、流体识别等方面开展了进一步的攻关研究。通过加强叠前资料处理,提高地震资料的信噪比和分辨率,努力做好地震资料的叠加成像以及偏移成像工作,地震资料品质明显提高;应用速度、密度、孔隙度、吸收参数等多种反演技术,进一步深化鲕滩储层分布预测,实践证明方法可靠;通过AVO、压力梯度、动态流体等技术的应用,在储层流体识别方面取得进展。这些成果认识对深化勘探具有指导意义。

虚拟流体方法在自由面流动问题中的应用

在诸如大密度比的水-气两相流动问题中,压力在自由面处不连续。传统的模拟方法难以处理压力跳跃条件,使得自由面处的压力梯度计算不准确,并出现虚假速度。论文基于开源代码平台OpenFOAM,在船海水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU中引入虚拟流体方法,自主开发了适用于大密度比两相流动的压力-速度修正模块,并将其与VOF方法相结合,在非结构化网格上准确模拟压力跳跃条件。斜坡流动和波浪传播问题中的计算结果表明,采用虚拟流体方法能在自由面处获得清晰的压力突变,并能有效改善界面附近存在虚假速度的状况。

基于VOF方法的可调参数对气泡聚并过程计算精度与成本的影响

气泡聚并通过改变气液两相间界面面积,影响相间的传热和传质,而聚并时间和液膜厚度是描述2个气泡聚并过程的重要物理参数。采用流体体积(VOF)方法对气泡聚并过程进行数值模拟时,合理设置计算流程中可调参数(例如网格尺寸、最大库朗数以及方程循环次数等),有助于提高求解过程的收敛性、节省计算时间。因此,本文基于OpenFOAM开源软件,采用VOF方法与自适应网格相结合的方法,以同轴两气泡聚并过程为例,探究最大库朗数Co_(max)、相方程循环次数nα和控制方程循环次数n_(pimple)这3个参数对气泡聚并过程数值模拟的计算量与计算精度的影响,同时,得到气泡间液膜厚度在可调参数不同取值时随时间的变化规律。研究结果表明:气泡间液膜的变薄速度与最大库朗数Co_(max)成反比,与相方程循环次数nα和控制方程循环次数n_(pimple)成正比,这主要是由于减小最大库朗数Co_(max)以及增大相方程循环次数nα和控制方程循环次数n_(pimple)提高了计算精度,改善了流体在网格单元上移动滞后的现象,加快了两气泡聚并以及液膜减薄过程;综合考虑计算精度与计算成本,得到了基于VOF方法的气泡聚并数值模拟较优的可调参数组合,即(Co_(max),nα,n_(pimple))=(0.05,3,8)。

三维空间二阶精度流体体积界面重构方法

给出三维空间网格模板含81个单元的最小二乘流体体积界面重构方法,并和Youngs方法及网格模板含125个单元的最小二乘流体体积界面重构方法进行比较.静态和动态的测试例子均表明:该方法能精确重构任意方向的平面界面,对C2光滑曲面它能达到二阶收敛精度.和网格模板含125个单元的最小二乘流体体积界面重构方法相比,在达到同样网格精度的条件下,减少了计算量,节省了计算时间,提高了计算效率.