热传导方程解的稳定性以及Matlab数值模拟

应用能量估计方法,分析一类热传导方程的解对初始数据的连续依赖性,再应用Matlab中的偏微分方程工具箱PDE Toolbox对一类特殊的热传导方程进行建模求解.通过数值模拟观察温度场的分布和梯度方向的变化,结果显示,靠近热源一侧的分子最先被加热,温度由高温的一侧向低温一侧变化,在经过一段时间后,整个温度场将逐渐趋于稳态.

风力机风场模型的研究及紊流风场的MATLAB数值模拟

讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理论,确定利用速度谱求风速的紊流部分的算法,并用MATLAB编程实现了风力机紊流风场的数值模拟。

用Matlab数值模拟非线性电路混沌实验

该文简单介绍了非线性电路混沌实验的实验原理，并用Matlab软件对非线性电路混沌实验进行了数值模拟，指出了数值模拟的重要意义。

光的干涉和衍射的Matlab数值模拟

利用Matlab数值模拟杨氏双缝干涉、单缝衍射和光栅衍射的图案和光强分布曲线,并讨论了光的非单色性对干涉条纹的影响。

二维热毛细对流的MATLAB数值模拟

热毛细对流随着近年来空间材料科学和微重力流体力学的发展引起广泛的关注.通过建立界面有相变时二维热毛细对流的数学模型,用MATLAB编程进行二维数值模拟,得到液体区温度和速度与有关无量纲参数(Ra,Ma,Pr,Bi)的内在关系,绘出了等温线分布和流函数图,证明了表面有相变对热毛细对流的影响-促进计算区域内流体的流动与传热.

基于有限元结合MATLAB数值模拟的铀矿山氡扩散迁移研究

运用有限元法与MATLAB软件相结合的方式,建立核素氡迁移扩散数学模型,使其迁移扩散可视化。分别对铀矿山巷道壁与矿房氡浓度进行了数值计算和二维数值模拟。在数值计算中运用有限元结合MATLAB编程得到了半无限介质和无限延展介质中氡浓度一维曲线图;在二维模拟中利用MATLAB中的PDE TOOL工具箱将半无限大介质和无限延展有限厚介质分别转化为具体的巷道壁和矿房中的氡浓度析出,得到巷道壁的氡浓度和矿房中的氡浓度具体图像。该模拟结果可为降低矿山中氡及氡子体的浓度找到更好的解决办法,提出相应的氡防护措施,为矿山工作人员提供良好的生产环境。此外,研究结果对氡防辐射具有重要的实践意义,可以供铀矿区辐射防护作参考。

探究机械波的衍射和干涉现象的MATLAB数值模拟

机械波的衍射和干扰现象,是常见的波传输问题,也是机械波检验分析的主要内容。基于此,本文结合机械波的衍射和干扰现象的理论,着重运用MATLAB数值模拟,对机械波的两种传输状态进行论述,以实现机械波检验综合分析,物理动能准确探究的目的。

基于MATLAB数值模拟的局域表面波探究

基于打靶法和光束传播法,用MATLAB数值模拟了光折变晶体界面局域表面波的形成和稳定性。结果表明,传播常数增大时,波模的横向宽度变小,局域表面波的振幅与能量单调递增。而且,局域表面波可在线性电介质与光折变晶体界面稳定传播。

机械孤波的MATLAB数值模拟及实验研究

针对一种产生机械孤波的多摆耦合系统建立了动力学模型,利用MATLAB进行了数值模拟并搭建装置进行了实验.模拟显示系统存在多种形式的孤波解.在实验中也发现了机械孤波,而且实测孤波速度与驱动强度的依赖关系定性上与数值模拟结果一致.

利用MATLAB数值模拟计算数模竞赛题

实际中的物理问题,不能或很难用解析方法解决,这篇文章以一道物理问题为例,说明如何用 MATLAB 数学应用软件进行数值模拟计算。

激光轰击金属液面溅射过程的数值模拟

目前,极紫外光被认为是制备特征尺寸小于7 nm芯片所必备的光源,激光轰击液态金属锡靶是其产生的主要方式之一.采用体积分数(volurne of fluid,VOF)方法建立了激光轰击金属锡液面产生溅射的模型,并对液料溅射和雾化的演化过程进行了数值模拟,研究了冠状水花的产生机制以及雾化时的流场变化.在此基础上,进一步研究了金属液态锡在不同的能量、光斑直径和脉宽的激光轰击下溅射产生的冠的宽度和高度随时间演化情况.研究表明:在激光辐照产生的高压等离子体的高速冲击下,液膜经历快速运动、冠状射流和雾化3个阶段,液膜生长主要原因是惯性力作用;液膜上下两端存在较大的速度梯度是射流形状发生变化的主要原因;冠边缘处雾化现象的产生是由Rayleigh-Taylor和Plateau-Rayleigh不稳定性共同作用的结果.在激光轰击下,冠的高度和宽度随激光能量增加而增大,但随着时间推移,冠宽和冠高的增长速率逐渐减小;激光光斑和脉宽对冠宽及冠高的影响较为复杂,在前期影响较小,在后期冠宽及冠高随它们数值增加而减小.

UUV水下动态布放回收流体动力性能数值模拟

UUV与水下对接装置对接的过程中存在双体干扰问题,非线性特征强烈。为了探明UUV在对接过程中流体动力随着对接姿态以及运动距离变化规律,本文借助Fluent软件中的动网格技术开展非定常工况下UUV动态回收过程的数值模拟研究。系统分析UUV运动速度、运动姿态(主要是攻角)对其流体动力性能以及流场结构的影响。本文研究成果可为后续样机试验提供技术指导和理论支撑。

深层地热花岗岩体地震波数值模拟及传播机制

深层地热资源是一种可再生的、蕴藏巨大能量的清洁能源,但其地球物理响应特征不明确,中深层地热探测成功率较低。为了研究地震波在深层地热岩体中的传播规律与波场特征,建立两种深层地热花岗岩模型,并使用等效交错网格有限差分法实现声波与弹性波的数值模拟。结果表明:地热花岗岩体速度在温度的影响下要高于围岩的,会产生高速屏蔽现象,使得透射波能量变弱,限制了地热岩体下部地震波传播能量;相比于声波,弹性波具有更丰富的波场信息,波型与能量转换使得弹性波地震记录也比声波地震记录复杂。

超重力强化分离铜渣中铜的数值模拟及辅助工业设计

由于当前铜冶炼工艺产生的铜渣铜含量比较高,采用传统的电炉贫化技术分离铜液滴时间长、回收率低,因此引入超重力技术对贫化过程进行改善。采用数值模拟的方法,以卧式离心机为模型基础,选用转炉铜渣作为试验对象进行研究,借助COMSOL Multiphysics软件构建模型,模拟铜渣中铜液滴的沉降过程。根据计算结果分析重力系数(G)、温度(T)对不同粒径铜液滴沉降行为的影响。结果表明,在T=1300℃、G=1的条件下,粒径低于80μm的铜液滴无法自由沉降;在恒定温度下,重力系数以及铜液滴粒径的增加均有利于铜液滴在铜渣中的沉降;温度升高会降低铜渣和铜的黏度,促进二者分离。最后,根据铜液滴的沉降数据,对离心机半径、给料速度等工业参数提出优化建议,以提升铜的回收率,降低企业生产成本。

柔性表皮与鲨鱼体表粘液耦合作用减阻效果数值模拟

本文采用粘流数值模拟方法,通过Workbench搭建双向流固耦合求解器,对粘液析出的柔性平板减阻效果进行数值模拟研究。结果表明,耦合粘液析出与柔性覆盖层可进一步提升减阻效果。粘液与柔性平板耦合之后,起到了进一步减阻的作用。从减阻效果来说,粘液与柔性平板的减阻技术可行,能在粘液减阻基础上进一步减少16.3%~21.20%。

基于CFD的LNG储罐瞬时大风环境数值模拟研究

为分析不同大风风速下储罐迎风侧和背风侧压力分布情况和风场特点,采用k-ε湍流模型,建立液化天然气(LNG)储罐区瞬时大风环境模型。利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对LNG储罐风环境进行模拟,利用软件分析模块生成储罐压力云图和风速矢量图。研究结果表明:LNG储罐在迎风侧承受压力高于背风侧,压力呈现对称分布;储罐前端与两侧易产生气体漩涡,但总体速度曲线较为规律,无混乱复杂的速度曲线。研究结果可为LNG场站抗灾韧性增强、极端大风天气应急疏散路径规划等多方面提供理论参考,对LNG储罐区安全建设具有重要指导意义。

WE43镁合金SLM成形数值模拟及试验验证

目的研究WE43镁合金激光选区熔化(SLM)成形过程、成形后变形及应力分布的变化规律,得到SLM态WE43常温拉伸力学模型。方法采用SLM方法制备了WE43镁合金悬臂梁及拉伸试样,通过对比悬臂梁局部切割翘曲试验结果与数值模拟结果,得到WE43镁合金固有应变模型,实现WE43镁合金SLM成形过程的模拟及变形预测;对SLM态WE43镁合金开展拉伸试验,使用金相显微镜及扫描电镜进行微观组织及断口形貌观察;采用Normalized Cockcroft&Latham模型对拉伸试验进行模拟,实现SLM态WE43常温拉伸过程分析。结论常温SLM态WE43的抗拉强度为313 MPa,屈服强度为236 MPa,延伸率为7.6%,试样中存在不规则孔洞缺陷;在SLM成形过程中,WE43镁合金固有应变值exx、eyy、ezz分别为−0.0025、−0.0025、−0.0115,悬臂梁最大翘曲高度为1.99 mm,模拟结果显示未切割悬臂梁最大等效应力为12.3 MPa;当NC&L断裂准则临界损伤值为0.1时,WE43常温拉伸过程模拟结果与试验结果最为接近,预测准确率为93%。

渤海氮磷营养盐和叶绿素浓度时空分布数值模拟与富营养化评估

当前渤海富营养化风险仍居高不下,严重制约了环渤海社会经济可持续发展。开展近海富营养化评估与趋势分析是国家生态安全保障的需求,其难点在于富营养化评价要素长期演变进程高质量数据的获取。基于HAMSOM海洋生态模型,通过修正溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)的难/易降解组分降解动力学形式,构建了适用于富营养化评估与趋势分析的渤海三维水动力/生物地球化学耦合模型。利用2019年渤海春、夏、秋、冬四个季节DON、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、溶解无机磷(dissolved inorganicphosphorus,DIP)和叶绿素a(chlorophyll a,chl a)调查结果,对模型进行了校正,并利用1980年至2020年的长期调查结果进行了验证,模拟结果与调查结果相比较,在数值大小和变化趋势上均吻合较好,相对标准偏差、相似性系数和Kappa系数分别为24%、0.77和0.60。利用模型模拟计算的DIN、DIP、DON和chl a长期演变进程数据,计算了营养状态质量指数(nutritional quality index,NQI)。结果表明,当前渤海富营养化状态整体上处于贫营养状态,但在渤海湾、辽东湾和莱州湾湾底近岸海域处于富营养状态,季节上5~10月份处于中等富营养化状态,从长期变化趋势看,渤海整体上富营养化状态趋于改善。与复合富营养化指数(compound eutrophication index,CEI)对比表明,渤海富营养化评估按NQI计算结果与按CEI计算结果相当吻合,相似性系数为0.83。文章建立的渤海富营养化评估方法具有较高可靠性,可用于渤海富营养化评估。

障碍物数量对含尘瓦斯爆炸特性影响的试验和数值模拟研究

为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应,运用中尺度激波管道和激光纹影系统,对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化,分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸,对试验结论进行补充说明。结果表明,障碍物对爆炸火焰的加速作用在单一瓦斯参与下更加强烈。煤尘的加入使得流场湍流度增大,混合爆炸释放更多能量,激波强度增大,爆炸压力提升。障碍物对火焰的影响仅在其附近有效,障碍物下游最大超压明显提升。随障碍物数量的增加,激波反复振荡、叠加,使得压力升高,湍流度增加,火焰形成射流并加速燃烧。火焰传播速度和最大超压与障碍物数量呈正相关关系。

滨海核电厂液态流出物间歇排放数值模拟分析

应用非结构化网格MIKE 21水动力模型及对流扩散模块,针对某滨海核电厂工程海域建立液态流出物排放数学模型,对核电厂运营期间液态流出物中核素在等浓度排放条件下4种不同典型潮时(涨憩、落急、落憩、涨急)起始的间歇排放进行数值模拟,并与连续排放进行比较,给出了不同工况下液态流出物在环境水域中全潮平均相对浓度分布及影响范围、不同半径海域内核素的平均相对浓度以及取水相对浓度特征值。对比分析显示,滨海核电液态流出物在受纳水体中的输移、扩散主要受潮流影响。落急时刻起始的间歇排放方式总体上在环境影响和取水浓度方面均具有显著优势。计算结果可为核电厂液态流出物排放方式的优化及海洋环境影响评价提供了依据。