基于统一场景的重力坝极端动力灾害链传递混合模拟方法

针对水电工程多灾害耦合效应连续模拟数据传递困难且缺乏全过程顺次模拟工具等问题,结合灾害链传递过程中的关键节点及参数,提出了多种数值模拟工具和物理引擎耦合的动力灾害链传递混合模拟方法。该方法采用数值模拟工具得到结构强度、变形等物理场及破坏模式,通过二次开发将物理场变量及结构破坏模式映射进入物理引擎,基于计算流体力学方法和物理引擎模拟方法顺次混合模拟结构损毁后的块体运动、库水下泄和洪水演进过程,从而实现极端动力灾害链传递的全过程模拟。某重力坝枢纽极端爆炸毁伤事故动力灾害链传递验证结果表明,该方法克服了单一数值模拟工具的局限性,实现了从原生灾害的结构响应到次生灾害演进全过程的集成一体化仿真预演,在计算精度和效率方面均达到工程应用尺度上较为理想的效果。

混合模拟方法模拟电子在固体表面的背散射

将电子输运的直接模拟方法和压缩历史方法相结合,建立能量为50 eV～1 GeV范围的电子在介质中输运的混合模拟蒙特卡罗方法.通过调整散射角参数和损失能量参数控制单次碰撞发生的次数,输运过程中单次碰撞采用直接模拟,在两次直接碰撞之间使用压缩历史方法模拟发生的多次小碰撞过程.利用该方法模拟电子在固体表面的背散射过程,探讨不同计算参数对计算效率和结果的影响,计算不同能量电子在固体表面的背散射系数和出射电子能量分布,计算结果与实验数据符合较好.

基于RANS/LES混合方法的三维L型弯管流场特性数值模拟

L型弯管是船用典型部件,可实现流体质量输运和热量交换等功能。由于弯曲段曲率的影响,其内部流动十分复杂。传统的雷诺平均方法(RANS)无法模拟弯曲段的复杂流动,而大涡模拟方法(LES)则计算量太大。为此,采用RANS/LES混合方法对经典L型弯管进行数值模拟研究,该方法在近壁面区域采用RANS方法,在湍流核心区采用LES方法,不仅可保持模拟精度,而且网格需求量较低更适用于工程应用。针对商软中的2类RANS/LES方法——脱体涡方法(IDDES)及应力混合涡模拟(SBES)方法,比较分析其在L型弯管内部流场仿真方面的优劣,并同时考虑流向曲率修正的影响。结果表明:SBES方法对弯管内二次流(迪恩涡)的预测能力优于IDDES方法,且曲率修正模型可进一步改善SBES方法的仿真结果。

光栅扫描显示器中视频模拟混合方法

现代雷达光栅扫描显示器在显示二次信息的同时，仍然保留原始雷达回波等一次信息，需要在同一屏幕上混合显示一次和二次信息的视频信号，这是实现中的一个难点。该文在充分利用计算机资源和增强通用性的基础上，提出了一种模拟混合的方法。

含内壁缺陷容器的实验—数值混合方法应用研究

文中利用现代光测技术确定容器的表面位移场,采用非线性结构力学有限元数值计算方法和数学规划法,建立一种容器确定内壁缺陷和应力分析的实验—数值模拟混合方法。通过一种特定实验模型的试验验证,在一定程度上表明工程中存在的这类反问题,可利用实验和数值模拟混合方法解决。

LES/RANS方法混合函数特性研究

将两方程k-ωSST湍流模型和Sagaut的混合尺度亚格子模型通过一个混合函数相结合,构造出一种混合大涡/雷诺平均N-S方程模拟方法(hybird large eddy simulation/reynolds-averaged navier-stokes,HybridLES/RANS),采用这种混合模拟方法结合5阶WENO格式对Ma=2.8平板湍流边界层进行了数值模拟,并在计算区域上游入口处采用"回收/调节"方法生成湍流脉动边界条件,通过考查RANS区域向LES区域的过渡参数及网格分辨率对这种混合模拟方法进行了评价.计算结果表明:该文采用的混合模拟方法可以捕捉到湍流边界层中的大尺度结构且入口边界层平均参数不会发生漂移,混合函数应当将RANS区域和LES区域的过渡点设置在对数律层和尾迹律层的交界处,而过渡应当迅速以获得正确的雷诺剪切应力分布,在该文采用的模型及数值方法的条件下,流向及展向的网格小至与Escudier混合长相当时,能够获得可以接受的脉动速度的单点-二阶统计值.

应用于蛋白质折叠模拟的三种新蒙特卡罗方法的比较

新蒙特卡罗方法是一类随机算法的统称.这类算法已被应用于蛋白质折叠的模拟计算,并取得了较好的结果.该文将并行回火与遗传算法的混合算法、群体模拟退火方法以及群体模拟退火方法与遗传算法的混合算法这3种改进的蒙特卡罗方法应用到蛋白质折叠模拟计算,并就二维网格模型比较了这3种方法搜索最小能量构象的能力以及计算了得到最小能量构象所花费的时间.计算机模拟计算的结果表明,3种方法对于短序列蛋白质折叠结构的预测都较为有效,而群体模拟退火方法与遗传算法的混合算法则比其它两种算法所花费的计算时间要少,也就更为有效.

有限元法与伪谱法混合求解弹性波动方程

在地震波场数值模拟中,有限差分法、有限元法和伪谱法都是常用的基本方法,但它们各有不同的适应性和优缺点,如有限差分法、有限元法都存在减弱网格频散和提高计算效率的矛盾,而伪谱法的网格频散小且计算效率高。有限差分法和伪谱法在处理地表结构复杂或地表剧烈起伏以及地下结构复杂的情况时存在较大的难度,而有限元法可较为理想地拟合起伏地表和任意弯曲界面,且可方便地处理自由边界条件和界面边界条件。尝试将有限元法和伪谱法相结合,形成地震波场数值模拟的一种混合方法,利用二者的优点,克服二者的缺点,达到既减弱网格频散又提高计算精度和效率的目的。并采用所谓的'过度区域'技术解决两种不同算法的衔接问题。模拟实例表明,给出的混合模拟方法不失为弹性波场数值模拟的一种有效方法。

流体在纳米通道中流动分子动力学研究进展

分子动力学方法及分子动力学和计算流体力学混合的模拟方法是研究纳米通道中流体流动的重要手段。简要分析了纳米通道中流体流动的各种新特性及其出现的原因;针对不同流体模型的建立、不同流动过程的实现、不同模拟方法的使用和相近模拟过程结果的比较四个方面,介绍了应用分子动力学方法或混合方法模拟流体在纳米管道中流动的研究现状;最后从作用势函数、计算简化和模拟软件角度展望了分子动力学模拟技术的发展趋势,并从模拟方法、流体模型、热边界和势函数角度总结了分子动力学方法在模拟纳米通道中流体流动方面的改进趋势。

二维进气道不启动流场非定常特性的混合LES/RANS模拟

采用一种混合大涡模拟/雷诺平均Navier-Stokes(LES/RANS)方程模拟方法结合5阶WENO(weighted essentially non-oscillatory)格式对马赫数为3的来流中、内收缩比为1.5的不启动状态下的二维进气道进行了计算,再现了不启动进气道中的非定常流场.计算结果表明:所采用的模拟方法对入口处的平均绝热壁温、摩擦速度和雷诺应力的计算精度较好,进气道不启动流场中激波波系和分离区存在大时空尺度的低频运动,其占主导的特征频率和典型的激波/湍流边界层干扰问题中激波和分离区的低频频率接近,且进气道出现了间歇性的启动状态.

圆截面闭端型旁支管流致声共振数值模拟研究

核电站主蒸汽管道内,高压汽流通过各管路部件,特别是流经由安全卸压阀形成的旁支管腔时,会引发流致声共振。流致高声强声波传播至蒸汽干燥器,会引起该部件声疲劳破坏。该文以系列圆截面闭端型旁支管流道为研究对象,采用CFD软件FLUENT和声学软件ACTRAN,基于CFD/CAA(DES/Lighthill)多步骤混合方法,数值模拟了各种旁支管腔引发的涡流场、等效声源场和声场,得出了流速、旁支管长度、旁支管间距、旁支管数目、旁支管与主管接口倒角等主要因素对流致声共振的影响规律,并分析了内在机理。通过与实验测试结果的比较分析,证明了所采用的流动噪声数值预报方法的适用性;同时也证明了基于该方法做系列数值计算得出的声源强度、共振频率随流道、声道和流动参数的变化规律,具有进一步应用的价值。

通过熵产率构建的两类损失模型计算精度比较

本文采用雷诺平均及雷诺平均-大涡模拟方法对一直叶栅进行数值模拟,分别对比分析了两类基于熵产率构建的损失模型结果。一类为假设模拟结果的湍流耗散等于湍流生成构建的模型,称为Moore模型;另一类为通过湍流模型参数直接求解湍流耗散率构建的模型,称为K-B模型。经过对比4°攻角下当地损失系数及2°、4°、7°攻角下积分损失可发现,无论是雷诺平均还是雷诺平均-大涡模拟方法模拟,Moore模型均与K-B模型在定性及定量上有一定差距。