渗流问题数值模拟计算的新方法

采用边界拟合坐标系，取渗流区域的边界为坐标线（二维问题）或坐标面（三维问题），用 Ｔｈｏｍｐｓｏｎ法将不规则渗流域转变为规则域，从而在规则域上求解转变后的渗流方程．避免了在不规则域上划分单元及迭代运算中生成新网格的繁琐过程，尤其对三维有自由面的无压渗流问题，本方法具有精度高而工作量小等优点。     

边界拟合坐标在有限单元法中的应用

本文介绍用边界拟合坐标将一个不规则区域变换为一个矩形区域的方法;导出了在边界拟合坐标变换下求解弹性力学平面问题的有限单元法计算式.这种方法在计算劲度矩阵时,被积函数大为简化,因而具有实用意义.文中的算例进一步验证了该法的简便性和计算结果的精确程度.     

虚边界元多连通区域边界离散及边界条件分析

针对多连通区域,利用虚边界元思想进行程序实现时,数据文件的准备工作十分重要.多连通区域数据文件输入时,虚、实边界的外、内边坐标点及实边边界条件的正负号应严格保证正确性.本文用FORTRAN语言实例分析承受均匀内、外压的厚壁圆筒,虚体积力等额配点离散其边界,提出边界离散坐标点输入及实边边界条件正负号的处理方法.     

锥形渐扩管内逆压梯度紊流场的数值仿真

用DLR（近壁低雷诺数）型k-ε紊流模型.BFC（边界拟合曲线坐标变换）法,对总扩散角为8°,扩散度为4的锥形渐扩管内充分发展的不可压粘性紊流进行数值仿真,研究不同数值入流边界条件对计算结果的影响以及整个流场主要流动参数的分布特性。     

基于卫星位置与速度的北斗卫星广播星历拟合

提出基于卫星位置与速度的广播星历拟合算法,给出了该拟合算法的计算过程,并对传统坐标拟合算法与坐标+速度拟合算法的拟合精度及外推精度进行比较.结果表明:基于位置+速度的拟合算法是有效的,且与传统坐标拟合算法相比,该算法能显著提高拟合的速度精度,且坐标精度也略有提高.此外,在卫星轨道数据已知历元数较少时,采用坐标+速度拟合算法优势更明显.     

边界拟合坐标法的应用：长江口南支非恒定流计算

为了既能精确地拟合不规则区域边界,又使有限差分的计算能在规则的网格上进行,在长江口南支河段非恒定流的平面二维数值模拟中,采用了近年来得到广泛注意的边界拟合坐标法,为了提高计算的稳定性,本文引用了二维人工粘性项和人工光滑的方法。计算结果与实测资料相当吻合。计算结果还表明,在同样的网格密度下,使用边界拟合坐标的差分计算的CPU仅比使用昔通网格的差分计算略有增加。所以,在二维水流计算中,这是一种值得推荐的方法。     

近海水域温排水对流扩散数值模拟——差分有限元破开算子法

本文提出一种模拟近海水域在河流与潮汐共同作用下,温排水对流扩散问题的新的数值方法.此法将有限单元法和边界拟合坐标差分法结合起来,我们称为差分有限元破开算子法.计算结果表明,这是一种很有效的数值模式.     

二维不可压N-S方程二次四边形单元有限元解

粘性不可压流体问题是众多工程中重要的力学问题.数值求解Navier-Stokes方程会遇到两大困难:非线性和不可压性.针对二维不可压Navier-Stokes方程的特点,建立了以流函数为求解变量的四阶微分控制方程,有效地避免了处理涡量边界的难题.采用8节点二次四边形单元,单元基函数为2次非线性高阶函数,建立了求解二维不可压N-S方程的有限元方程,并自主开发了二次四边形单元有限元程序.数值实验结果验证了该方法的精确性和可靠性.因此,该方法在计算流体力学中有较好的应用前景.     

在S2局部坐标下的二维不可压Naiver-Stokes方程

考虑S2局部坐标系下的二维不可压Naiver-Stokes方程的表达式及其在S2+局部坐标系下解满足的能量等式.利用黎曼度量,结合流形上的几个微分算子,推导在S2局部坐标下的Naiver-Stokes方程的具体表达式,并结合二维不可压Naiver-Stokes方程在R2中的能量守恒得到了在S2+中的能量等式.     

同轴度误差最小包容圆有限元后处理算法

针对工作状态下机械零部件同轴度误差数据采集难的特点,结合有限元后处理,提出了一种通过求解一组投影圆心坐标的最小包容圆(最小外接圆)来实现分析同轴度误差的计算方法.将轴套分为n段,将每段内边界变形后的节点坐标向同一平面投影,采用最小二乘法拟合成圆,即可获得n个圆心坐标.为求这平面点列(n个有限点)的最小包容圆,将问题转化为非线性约束最优化问题.通过分区优化搜索算法求解目标.同时采用了遗传算法来验证,两者计算结果一致.     

宽顶堰紊流场的数值模拟

本文采用k-τ紊流模式求解完整的Reynolds方程,模拟了有坎宽顶堰自由堰流.在求解中,发展了一套用边界拟合坐标、控制体积法求解二维恒定有自由表面紊流的数值方法,提出了分区光滑变换、反馈迭代等新概念.结果表明,本文提出的计算堰流的数值方法,计算量较小,具有良好的稳定性和收敛性,能够满足工程实际需要.     

正交曲线坐标系下二维浅水方程的变换

在平面二维明渠非恒定流的研究中,常采用边界拟合坐标技术建立二维正交曲线网格,但是直接推导坐标变换后在正交曲线坐标系下的二维浅水方程比较困难.本文给出了一种应用张量分析的推导方法,利用该方法简单、准确地给出了正交曲线坐标系下的二维浅水方程的具体形式,该方程已经广泛地应用于明渠水流计算中.     

分布式光纤裂缝传感技术的试验研究

为探讨光纤-混凝土复合体在开裂过程中形成的力学-光学本构关系,本文采用模型试验方法对混凝土裂缝监测的分布式光纤传感力学-光学本构关系进行了实测标定,将试验结果中的混凝土裂缝宽度和光损耗值绘于坐标图上,分别采用半对数坐标幂函数拟合和普通坐标的多项式拟合2种方法建立了二者之间的函数关系。2种拟合方法结果的比较表明,普通坐标多项式拟合法优于半对数坐标幂函数拟合法。     

跳绳曲线的数值解及误差估计的间接判定法

跳绳曲线的微分方程是不可积方程，而且其边界斜率的倒数为无穷大。因此，必须用中插法求其坐标的数值解；此外，用直接数值分析的方法，不能得到准确的误差估计值。作者用曲线与坐标轴所围面积的数值解与其实际值的误差，来间接判定曲线坐标数值解的误差估计值，准确度高．     

水库二维水流泥沙数学模型及应用

建立水库坝区平面二维水流泥沙数学模型,考虑了悬移质非均匀,非饱和输沙特性,采用正交曲线坐标拟合复杂边界、ＳＩＭＰＬＥＣ程式离散求解及动边界技术。用该模型对白沙水库流场和河床变形进行了数值验证,计算了典型年条件下,水库取水口附近流场和河床局部形态。结果表明,坝前取水口漏斗基本保持稳定状态。     

粘弹性三维点辐射无限元

提出粘弹性三维点辐射8结点无限元模型,以坐标原点为极点,以球面为人工边界,用边界点的坐标和位移表示无限元内部任意点的坐标和位移.坐标映射函数和位移函数简单明了,能够方便地反映无限域内位移场的衰减特点.推导了辐射无限元的辐射阻尼矩阵.该模型能较好地模拟弹性半空间的弹性恢复力和辐射阻尼,数值计算时只需对边界进行无限元的单元划分,无需基本解.算例结果表明,本文方法具有良好的精度.     

GPS大地坐标向地方坐标转换的实用方法研究

讨论了WGS-84坐标系统和地方坐标系统之间坐标转换的数学模型.研究了坐标转换数学模型的简化公式,在对其精度分析的基础上,对简化公式的适用性进行了论证.根据若干个已知点在两个坐标系统中的坐标值,利用最小二乘法拟合了回归曲面.提供了坐标转换的一种可行方法.     

基于三次样条的偏心改正算法

通过坐标转换结合三次样条插值函数来拟合道路边线数据,并通过偏心改正来计算出道路边线采集点相对应于道路中心线上的点坐标.     

河道二维非恒定流计算

本文采用边界拟合坐标系统把物理上不规则域变换成平面上的矩形域,从而克服了天然河道边界形状复杂及长宽比相差悬殊所带来的困难.还探讨了用算子分裂法把二维问题分解成若干个简单的一维问题求解,指出该法只适用于小Courant数,否则会引起严重的"轴化"效度.在此基础上提出了合适的分步及求解方法,并用Delft弯道模型试验资料作了验证.本文还对基本方程组作了修正,修正后的方程组能近似地考虑河道弯曲时环流所引起的横向动量交换,计算结果有很大改善,与实测资料吻合得较好.     

风力机叶片三维模型的计算机绘图法

根据风力发电机组叶片的结构特点,在三次样条插值函数拟合叶片翼型曲线的基础上,提出一种利用计算机建立叶片截面与三维模型的程序设计方法.该方法应用插值拟合理论求解叶片截面翼型曲线离散点的坐标,应用点的坐标变换理论求解各离散点空间实际位置的坐标,应用三维几何建模理论建立叶片模型.最后给出一个仿真实例.