航道工程泥沙数学模型的研究（Ⅰ）——模型的建立

针对航道工程的特点，建立了一、二维泥沙数学模型，给出了一维非均匀全沙模型的基本方程、辅助方程和关键问题的处理方法．针对河道长宽相差悬殊的特点，提出了平面二维贴体正交曲线坐标系下紊流全沙模型的控制方程，采用控制体积法及相应的动边界技术数值求解了水流泥沙运动方程．     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点，建立了1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法，并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟，进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

一维全沙泥沙输移数学模型及其应用

研究一维全沙泥沙输移(悬移质泥沙和推移质泥沙)数学模型及其应用．中对比了国内外常用模型的特点,结合笔在一维全沙泥沙输移数学模型计算中的经验,分析各模型的差异,特别是针对模型中有关参数的选择进行讨论和分析,在此基础上建立一维全沙泥沙输移数学模型SFST—1D．并将该模型分别应用于深圳河治理环境评价、波迪一科西工程沉沙池计算等工程实例之中。     

黄河口泥沙异重流的数值模拟

将已被广泛应用的一维泥沙异重流控制方程推广到平面二维情形,构成一组四方程模型,并对方程中重要参数的取值作了讨论。而后针对黄河口泥沙异重流的发生和演变受潮相控制的特殊性对其进行数值模拟。在泥沙异重流的基本控制方程中加入了潮汐影响项,采用ADI法对黄河口的潮流控制方程与有潮汐影响的泥沙异重流控制方程进行半耦合求解。模拟结果与实测结果基本吻合。     

二维不可压Navier-Stokes方程的特征混合有限元算法

针对二维不可压Navier-Stokes方程的特点，对流函数方程及漩涡度方程采用混含有限元方法离散，避免了处理漩涡度边界的困难，同时，对漩涡度方程的对流项，使用了沿特征线离散技术，提高了计算效果。     

曲线坐标下平面二维污染物扩散输移的代数应力湍流模型

对浅水流动的控制方程和深度平均的污染物扩散输移的控制方程进行坐标变换，湍流的模拟采用各向异性代数应力湍流模式，建立了曲线坐标下平面二维水流计算和污染物扩散输移的代数应力湍流模型。采用具有浓度实测值的实验室连续弯道进行模型验证，对本模型计算的浓度分布与k-ε模型进行比较，结果显示了本模型在处理各向异性明显优于k-ε模型。     

单颗粒煤／氧反应动力学分形模型推导

在多孔介质缩核反应模型基础上，运用分形理论建立了单颗粒煤／氧反应体系的分形动力学模型。分别推导吸附膜控制、氧化煤层扩散控制和表面反应控制3种状况下的反应时闻和转化率表示的动力学方程。分析了煤粒的表面分形维数对反应过程的影响。结果表明煤粒表面分形维数越大，反应时间越短，氧化效率越高。对模型的推广和应用进行了讨论，针对不同的体系，只需对边界条件和体积单元辅加变化。即可适用子大多数多孔分形介质的气—固反应。     

气体密封动力特性数值分析

针对气体密封的二维动力学模型,由其控制体的4个控制方程入手,通过无量纲化及摄动分析,将其分解为零阶及一阶无量纲方程.由零阶方程求得定常流场,并确定流场是否发生阻塞现象,继而求解一阶方程得到密封的动力特性系数.针对阻尼密封控制体模型的特性,在静子表面采用粗糙圆管湍流的摩擦系数模型,而在转子表面采用光滑圆管湍流摩擦系数的Blasius模型,并且通过矩阵形式得到了更为清晰的模型及更为简洁的算法.最后与一般气体密封的计算结果进行比较,体现了阻尼密封在稳定性方面的优越性.随后分析了几种密封参数对其动力特性的影响,揭示某些规律并给出一些建议.     

二维不规则域内紊流有限体积解

本文针对M.Faghri等计算某一类二维不规则域内层流方法在工程中应用范围窄的特点,结合本文推出的物面正交曲线座标系中的控制方程,用代数变换法发展了一个二维不规则域内紊流的计算方法。它既达到了适用范围广,同时又避免了数值求解偏微分方程生成适体坐标的目的。采用紊流K-ε两方程模型并用有限体积法进行方程离散化。文中最后通过若干算例对该方法进行说明。计算与实验结果比较表明,二者吻合较好。     

相变蓄热装置传热模型的建立

提出了一种采用新型相变材料的内通流体并联螺旋盘管相变蓄热装置,针对所设计相变蓄热式装置的传热特点,在对其传热过程进行合理简化的基础上,提出了相应的相变换热的二维非稳态焓法模型,并对传热基本控制方程进行了空间和时间上的离散化,从而提出了内通流体相变蓄热装置的数值模拟方法。     

航道工程泥沙数学模型的研究(Ⅱ)——模型的验证与应用

针对调（引）水对下游航道影响、水库对下游航道影响的评估和典型浅滩整治工程的方案优选等航道工程问题,给出了一、二维全沙数学模型的验证及应用情况,这些研究成果为南水北调中线工程、北水南调工程、三峡工程等规划、论证及初步设计提供了依据．     

航道工程泥沙数学模型的研究(Ⅱ)——模型的验证与应用

针对调（引）水对下游航道影响、水库对下游航道影响的评估和典型浅滩整治工程的方案优选等航道工程问题,给出了一、二维全沙数学模型的验证及应用情况,这些研究成果为南水北调中线工程、北水南调工程、三峡工程等规划、论证及初步设计提供了依据。     

用相场方法模拟纯物质在过冷状态下的二维枝晶生长

通过相场理论建立了纯物质镍在过冷溶液中枝晶生长的相场模型．把相场方程和温度场方程进行耦合，建立了相对应的相场模型．该模型以熵增加函数为基础，通过熵增加函数推导出热力学一致性的相场控制方程．利用上述的模型和方法在计算机上编制二维组织凝固模拟程序得出结论：网格精度影响模拟过程的精确度；各向异性强度影响枝晶尖端生长速度。     

基于微元指数拟合的湍流控制方程离散格式初探

针对Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程及各种湍流模型之控制方程的数值解，提出了微元指数拟合的概念，并以ｋ－ε模型为例建立起了一个新的离散格式。     

三维Boussinesq方程有限元格式的POD降维模型

针对帝国理工大学三维海洋模型(Boussinesq方程)的无结构有限元格式,用特征正交分解方法(POD)得到了降维模型.并且给出了POD降维模型的误差估计.最后,通过数值算例验证了POD方法的可行性和有效性.     

一维和二维溃坝波的混合有限分析解

针对水深平均二维浅水方程高分辨率模型，采用非交错网格下的二维对流扩散方程的混合有限分析法，运用SIMPLE算法结合Rhie and Chow的动量插值技术计算二维溃坝水流．一维理论解和其他格式的二维数值结果符合良好，表明非交错网格下的混合有限分析法能正确有效地求解溃坝问题．进而对部分溃决情况下的溃坝波传播和绕流问题进行了数值模拟，给出了精细的数值结果，揭示了复杂的运动特性，进一步表明混合有限分析法具有较强的溃坝波的捕捉能力，是求解溃坝流动的有效方法之一．     

对溶质运移模型的并行化处理

在了解和广泛收集前人研究资料的基础上,将并行算法引入到求解首采区卤水动态二维模型中关于溶质运移的问题中.把溶质运移方程按时间分裂法分成5个子方程,针对这5个子方程讨论了全域精细积分和子域精细积分的并行算法,给出了对流和扩散方程的子域精细积分并行算法.子域精细积分考虑了精细积分法高精度的特点,又避免了全域积分的大矩阵运算,其精度优于单点精细积分法.     

振荡流底边界层运动的数值研究

将大涡模拟法简化为二维形式,利用SGS格子涡模型封闭二维Navier-Stokes方程水流运动方程组,得到平底振荡流动边界层立面二维水流数值模拟,控制方程采用SMAC法求解,计算结果与水槽实验的实测资料比较较表明,该模型能够模拟振荡流边界流动特性,并进一步讨论了振荡流边界的紊动特性沿垂线分布和随相位变化的情况。     

基于耦合动力学的直线氢内燃机工作特性研究

根据活塞动力学方程和热力学方程,建立了直线氢内燃机零维数值计算模型,获得了直线氢内燃机活塞运动学特点.通过耦合零维动力学模型和燃烧室动网格模型,建立了直线氢内燃机燃烧过程CFD模型,对比传统氢内燃机和直线汽油发动机,分析了直线氢内燃机工作过程性能状况.仿真计算结果表明:与传统氢内燃机相比,直线氢内燃机燃烧持续期较长,最高燃烧压力和平均温度均较小,这有利于控制NO排放,但燃烧等容放热量较少,后燃较严重,指示效率较低;相对于直线汽油机,直线氢内燃机燃烧过程火焰传播速度快,燃烧持续期较短,指示效率较高.     

平面二维水质模型浓度场可视化研究

以平面二维水质模型为基础，研究了二维水质模型浓度场的实现模式．技术特点在于：利用非规则网格描述复杂地形边界，采用有限元法离散求解模型方程，引入二次网格分割技术生成等值线等．以此为基础，自主开发了平面二维可视化水环境模拟软件，实现了浓度场的可视化动态演示，直观地展现了浓度场的变化过程，从而使决策者和研究人员易于从庞杂的数据中，整体把握污染物的迁移转化过程．