Johnson-Cook材料模型参数的实验测定

介绍一种通过Hopkinson拉伸实验、圆筒爆炸试验和计算机仿真来确定Johnson-Cook材料模型中相关常数的方法.

摄动有限差分方法研究进展

振动有限差分（ＰＦＤ）方法，既离散徽商项也离散非微商项（包括微商系数），在微商用直接差分近似的前提下提高差分格式的精度和分辨率．ＰＦＤ方法包括局部线化微分方程的摄动精确数值解（ＰＥＮＳ）方法和摄动数值解（ＰＮＳ）方法以及考虑非线性近似的摄动高精度差分（ＰＨＤ）方法。论述了这些方法的基本思想、具体技巧、若干方程（对流扩散方程、对流扩散反应方程、双曲方程、抛物方程和ＫｄＶ方程）的ＰＥＮＳ、ＰＮＳ和ＰＨＤ格式，它们的性质及数值实验．并与有关的数值方法作了必要的比较．最后提出值得进一步研究的一些课题．

高雷诺数流动理论、算法和应用的若干研究进展

在黏性流体力学的历史发展中，Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ（ＮＳ）方程组的简化理论、相应算法和应用构成了不同历史时期的学科前沿、核心内容的应用热点．以此为线索，简要评述经典边界层、多层（三层）边界层、干扰边界层、扩散抛物化（ＤＰ）ＮＳ方程诸理论、相应算法和应用的若干研究进展；诸理论之间以及他们与实验的关系；简化湍流计算的一点注释以及物理分析和数值模拟相结合的一些问题．

干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用

简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高Re数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.

气流化学激光理论研究的若干进展

以超声速HF/DF化学激光和超声速氧碘化学激光(COIL)为代表的气流化学激光(GCL),因其科学意义、军事和工业应用价值,近30多年来得到了突飞猛进的发展.由于超声速膨胀混合流在控制强放热反应动力学和热力学过程方面的特殊本领,使气体动力学在高功率GCL的发展中起着关键性的作用.高功率GCL性能的分析计算自然也沿用非平衡气体动力学的方法,假定气流(包括激光能级分子和原子)为连续介质,谱线为均匀加宽,并联立求解气体动力学方程组,增益动力学和基于光强迭加原则的辐射传输诸方程,称为速率方程(RE)模型. 20世纪70年代后期又提出和发展了GCL性能计算的半气体动理学(SGK)模型,在SGK模型中仍假定气流为连续介质,但同时考虑了激光能级分子微观热运动的贡献,谱线加宽的非均匀加宽效应,并用双参数摄动法求解激光能级分子速度分布函数方程组(即广义Boltzmann方程组),因此SGK模型是一个同时考虑宏观和微观尺度运动的跨尺度模型.本文综述RE模型和SGK模型以及用它们预测GCL性能的若干研究进展,同时简评等增益模型和腔模(模图样)理论研究的一些进展.最后从气体动力学的角度提出一些值得进一步研究的课题.

球面聚心气相爆轰波传播过程的数值研究

应用频散可控耗散格式对球面聚心气相爆轰波的传播过程进行了数值模拟研究．通过跟踪波阵面上压力和温度变化,分析这些参数在爆轰波传播过程中的演变规律,及其与几何尺度和初始条件之间的依赖关系．研究结果表明,仅在远场波面压力的变化近似只依赖于r／R,对称中心附近则需要考虑初始半径R的影响;波面压力与初始压力的变化呈线性关系;汇聚过程中温度升高比压力慢得多．

双曲守恒型方程的二阶摄动有限差分格式

对双曲守恒型方程,将其一阶迎风格式空间差商的常系数摄动展开为时间步长和空间步长的幂级数,通过确定幂级数系数而获得二阶精度的摄动有限差分(PFD)格式。进而从双曲守恒型方程的通量分裂型一阶迎风格式出发,通过类似的摄动展开方法,获得空间精度为二阶的通量分裂形式的摄动有限差分(FPFD)格式。这两类格式保留了一阶守恒迎风格式的简洁结构形式,使用三节点即可达到二阶精度,又避免了三点二阶格式的非物理数值振荡。并将这两类格式推广应用到双曲守恒型方程组,最后通过模型方程和一维激波管流动的数值算例验证了格式的高精度、高分辨率性质。

日本兵库县南部地震和关东地区强震前正负地震的演变特征及其对地震预测的意义

通过对日本兵库县南部７．２级地震和关东地区强震前的正、负地震演变过程的研究发现：大部分强震震源及附近地区内，震前某一时段、某一震级以上地震主要为正地震，形成正地震集中时段，主震一般位于正地震分布区内或边缘；在主震前数个月内一般发生负地震（不排除正地震），同时响应比值在震前存在降低的过程，这可能是孕震过程进入短期阶段的一种表现．这些特征对未来地震的发生区域和发生时间预测可提供一些参考，并对日本关东地区１９９６年９月１１日６．６级地震的发生区域和发生时间的特征进行了初步研究．

迎风紧致格式的混淆误差分析及其同谱方法的比较

对运用迎风紧致格式求解非线性方程时混淆误差产生的机理进行了研究 ,通过算例对五阶迎风紧致格式与谱方法进行了比较 ,发现在混淆误差的处理上迎风紧致格式优于谱方法 .

超声速氧碘化学激光的性能分析

通过对超声速氧碘化学激光 (COIL)的功率和效率计算 ,导出了适合于均匀和非均匀加宽效应同时起作用和非均匀加宽效应占优的情况 ,以及考虑频移效应的速率方程 (RE)模型 ,得到了温度、压力、碘浓度以及频移对 COIL的功率和效率的影响。

基于时空守恒元和解元(CE/SE)方法的孔隙介质多相流动计算

将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和液滴在重力作用下的运动和变形问题的数值模拟,验证了方法的精度和有效性.在此基础上,提出了一个新的孔隙介质两相流物理模型——双层流体顶盖驱动方腔流.

神经网络在DMMP红外光谱判别中的应用

介绍了神经网络在化学毒剂红外遥感监测领域应用的概况,探讨了反向传播人工神经网络分类器应用于红外光谱鉴别的可能性。用一个甲基膦酸二甲酯红外光谱数据样本集进行了实际的训练和鉴别性能预测。训练结果表明,这种分类器在一定条件下可以将95%以上的样本正确分离;预测结果表明,经过适当训练的神经网络分类器可以获得70%以上的鉴别率,具备了一定的识别能力。

强粘性层流理论及在粘性流计算中的应用

对高雷诺数流动计算 ,为了解决部分粘性项甚至全部惯性粘性项落入误差与流动物理尺度的关系问题 ,本文提出强粘性流动理论。强粘性流中至少有一个粘性项与惯性项同量阶 ,理论包含了物理尺度各向相同极限、经典边界层和多层边界层理论为其特例 ,给出了从经典边界层向物理尺度各向相同极限演化的尺度规律和粘性惯性诸项变化的量阶关系 ,阐明了粘性与惯性力强相互作用将在剪切层的法向以及流向同时“激发”小尺度结构。对粘性流计算 ,利用强粘性剪切流尺度律重新标度NS格式的修正微分方程 ,给出临界网格尺度与流动物理尺度和差分格式精度的关系 ,得到部分粘性项落入误差和计算结果为非物理数值粘性解的二个判据。并以流场中的边界层、驻点和分离点邻域计算为例说明理论的应用 ,对强粘性剪切流计算。

化学反应与饱和模型对化学氧碘激光性能的影响

将速率方程(RE)模型与化学动力学模型相结合,讨论了增益饱和模型与化学反应系统对COIL性能的影响。流动为预混的一维模型,考虑了10种成分和21个化学反应,分析计算了未分解碘分子,激发态氧产率,水含量以及温度等因素对COIL性能的影响。计算结果表明,碘流量过多,混合和反应过程中消耗大量能量;碘流量过低,导致粒子数反转和增益过低,对于能量的提取不利。

频散可控格式的一种推广形式及其在爆轰波马赫反射中应用

频散可控格式是高精度捕捉激波的新格式.对原有频散可控格式(DCD)进行了推广,给出了适用于网格点排列不规则情况下的DCD格式,使其具有更广泛的适应性,在此基础上构造了在非结构三角形网格下的DCD格式.用一些典型算例对推广后的DCD格式进行检验,结果表明该格式是合理和可靠的,并能够较好地保留原有DCD格式的二阶精度.把推广后的DCD格式和具有8种组分和20个化学反应的基元反应模型相结合,对氢氧爆轰波在直管道中的传播问题及楔面上马赫反射问题进行计算,计算结果和实验结果比较表明,在非结构三角形网格下的DCD格式能够有效地捕捉爆轰波,在爆轰波阵面上不会产生振荡或是抹平间断现象.

CMP流场的数值模拟及离心力影响分析

化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)是一项融合化学分解和机械力学的工艺,其中包含了流体动力润滑的作用.在已有润滑方程的基础上,提出并分析了带有离心力项的润滑方程.利用Chebyshev加速超松弛技术对有离心力项的润滑方程进行求解,得到离心力对抛光液压力分布的影响.数值模拟结果表明,压力分布与不带离心力项的润滑方程得出的明显不同;无量纲载荷和转矩随中心膜厚、转角、倾角、抛光垫旋转角速度等参数的变化趋势相同,但数值相差较大,抛光垫旋转角速度越大差别越大.

CMP润滑方程的Chebyshev加速超松弛法求解

化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)是一项融合了化学分解和机械力学的工艺技术,其中包含了流体动力润滑的作用.文中通过分析流场效应,建立了Sum在化学机械抛光实验基础上获得的润滑(Reynolds)方程,利用Chebyshev加速超松弛技术对润滑方程进行求解,得到了新的抛光液压力分布模型,给出了一些新的载荷及转矩在不同参数下的变化情况.

化学反应和球面聚心爆轰波的相互作用

考察球面爆轰波聚心传播过程中,波阵面附近压力和温度不断升高引起化学反应进程的改变;对比氢氧可燃气体与氮气的数值模拟结果,分析化学反应对波面温度和压力的影响,从而考察Zeldovich理论预测聚心爆轰波后参数的精确性.数值结果表明,爆轰波聚心传播初期,放热的燃烧反应对波后热力学参数起主导作用;传播后期,波阵面趋近于对称中心时,吸热的气体解离反应变得非常活跃,解离反应对后期的汇聚压力影响不大,但会在很大程度上限制汇聚温度的升高.

对LVDSMC方法的改进(英文)

最近,Homolle和Hadjiconstantinu提出了新的粒子模拟方法———LVDSMC方法[1],该方法采用了减少方差的思想从而提高了低速流动问题中的计算效率。本文针对LVDSMC方法提出两点改进:第一,除了方法中原来已采用的偏差粒子,在计算近自由分子流问题时建议额外地采用一些辅助粒子,从而可以约束计算过程中原始算法在生成偏差粒子时计算误差的累积效应;第二,提出一个可选的用于计算潜在Maxwell Boltzmann分布函数中的速度参数的增量,从而使得表面的应力及热流的计算变得简单。

磁性纳米颗粒对微槽道液体流动的混合增强作用

为了改进微流控芯片中液体混合效率,尝试在一种液体中加入磁性纳米颗粒,增强与另外一种液体混合。在外加磁场作用下,对Y型微槽道中磁性与非磁性液体流动混合进行了实验观测,所需混合长度较无磁场时缩短了约2个数量级。利用CFD软件进行数值模拟,验证了外磁场作用下纳米磁性液体对流动混合有着明显的强化作用。