求解渗流方程的一种修正的中心型有限体积法

针对数值求解渗流方程时, 使用标准有限体积法出现数值界面不能有效向前传播的“数值热障”现象, 提出一种修正的有限体积法, 该方法扩散系数的取值采用密度变量在两个相邻单元的代数平均值. 数值实验结果表明, 新格式可有效避免“数值热障”现象.     

流体动力学中不连续源项大Reynolds数问题的有限体积法

讨论不连续源项大Reynolds数问题,引入2种非均匀网格技术,应用有限体积法构造了数值方法:Sh-ishkin型有限体积法和多过渡点型有限体积法.数值实验显示,2种方法都较好地模拟了边界层和内部层的性质,具有一致收敛的计算效果;多过渡点型有限体积法明显优于Farrell所提出的Shishkin有限差分法.     

改进的有限体积法扩散项离散格式

分析了传统的有限体积法求解扩散问题中,当扩散系数在有限控制体界面两侧差异较大时,扩散通量在界面附近出现的数值振荡现象.根据界面两侧扩散通量相等和有限控制体内变量线性变化假设,推导了改进的有限体积法扩散项离散格式.数值算例表明：由2种扩散项离散格式计算得到的变量及其梯度分布很接近,而改进的扩散项离散格式消除了扩散通量的振荡问题,计算结果更加准确,能应用于扩散系数剧烈变化时的扩散问题求解.     

二阶奇异摄动问题的高阶有限体积法

建立一种奇异摄动两点边值问题数值求解的高阶Hermite型有限体积法,给出该体积法的1个简单的计算格式,在较弱的条件下得到最佳阶的一致收敛性估计,并用数值实验验证该有限体积法的合理性和方法的有效性.结果表明,有限体积法和Galerkin方法几乎具有相同精度,最优收敛阶的实际值与理论值很接近.     

基于四边形剖分的多尺度有限体积方法

在一类多尺度方法（heterogeneous multi-scale method,HMM）的基础上,结合有限体积方法（finitevolume method,FVM）,提出多尺度有限体积方法（HMM-FVM）,用于数值计算一类多尺度抛物型偏微分方程,同时给出相关误差估计.计算结果表明,多尺度有限体积方法比传统的有限元法、有限体积法有效,既节省计算量,又有较高的精度.     

一种新的混合有限体积元法求解一维多孔介质问题

针对一维多孔介质问题用标准混合有限体积元法求解时会出现数值解波阵面不能向前传播的现象, 提出一种新的混合有限体积元法求解退化问题, 其中流变量仅包含原始变量对空间变量的导数. 结果表明, 该方法可避免数值解波阵面不能向前传播的现象, 并能很好地捕捉数值解界面. 数值实验验证了该方法的有效性.     

一种新的混合有限体积元法求解一维多孔介质问题

针对一维多孔介质问题用标准混合有限体积元法求解时会出现数值解波阵面不能向前传播的现象, 提出一种新的混合有限体积元法求解退化问题, 其中流变量仅包含原始变量对空间变量的导数. 结果表明, 该方法可避免数值解波阵面不能向前传播的现象, 并能很好地捕捉数值解界面. 数值实验验证了该方法的有效性.     

一类复杂型腔内聚合物充模过程的数值模拟

基于一类厚度不均衡的三维复杂型腔,对聚合物注射成型的充模过程进行数值模拟.型腔不规则边界的处理采用区域扩充法,拟建立Navier-Stokes方程和Level Set方程耦合的两相流体模型,采用同位网格有限体积法及SIMPLE算法对模型分别进行离散和求解.基于上述模型和算法,对复杂型腔内熔体的流动和前沿界面的发展变化进行有效模拟,捕捉这类厚度不均衡型腔充模过程中的"跑道效应"与"喷泉效应".数值结果表明区域扩充法与有限体积法结合是有效的,能够模拟相对复杂型腔内聚合物熔体的充模过程.     

小清河滞洪区洪水演进数学模型的研究

随着我国经济的发展,蓄滞洪区的开发和建设越来越受到人们的关注,对滞洪区进行洪水演进数值模拟研究非常必要.本文采用有限体积法建立了二维洪水演进数学模型,并对洪水演进的水量平衡计算模式进行改进,提出单元水量出流修正法,消除了有限体积法单元体内出现负水深,产生虚假流动的现象.将该研究成果应用于小清河滞洪区洪水演进的数值模拟,采用实测资料,对小清河滞洪区50年一遇洪水演进进行验证和模拟,从而得到泛区内洪水形势及淹没情况,为滞洪区分洪调度提供理论指导.     

导热问题中4种有限体积方案对比

为研究平面导热问题中常用的3种有限体积方案(FVM2、FVM3、FVM4)和新提出的方案(FVM1)的精度差异问题.采用理论推导和实例验证的方法,对解算区域进行三角形网格划分,建立了平面导热问题有限体积法数学模型,推导出了有限体积法解决平面温度场问题的线性方程组,分析了各种有限体积法方案以及有限单元法计算公式的类似性和公式中参数的差异.编制了数值计算软件,结合特例,解算出不同有限体积方案的温度分布,并与理论解进行了对比.研究结果表明:方案FVM1与FEM精度相同,且与理论值基本一致,为最优方案.在不考虑第三类边界情况下,FVM4的精度也与FEM精度相同.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

基于重度增加法的岩坡破坏过程流形元分析

考虑岩体边坡滑动大变形破坏特性和现有研究分析手段,提出利用第一作者团队开发研制的Geo SM A-3D,在现场岩体结构信息采集的基础上,建立岩体边坡空间数值模型,实体表征岩体三维模型;利用现代数值流形法(NMM)模拟岩体大变形破坏分析手段,在块体理论的基础上,运用有限元分析中经常用到的重度增加法,不断增加岩体的重度,直到岩体边坡中的"关键块体"产生滑动,使边坡发生大变形破坏;同时以最危险"关键块体"水平位移随重度增加发生突变为破坏依据,对边坡的安全系数进行评定.实例分析某边坡工程的破坏过程,实现了岩体边坡大变形数字表征,为边坡支护提出解决方案,为工程施工和边坡灾害的处置提供参考和借鉴.     

立轧板带翘曲现象的有限元模拟及解决方法

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,采用显式动力学有限元法模拟立轧板带成形过程中存在的问题并提出解决办法。结果表明,采用显式动力学ANSYS/LS—DYNA模块模拟金属成形是一种极为有效的数值模拟方法位。     

复杂介质中地震波传播的数值模拟

提出了复杂介质中地震波传播数值模拟的有限体方法,有限体方法具有与有限元方法相同的网格剖分的灵活性,但计算工作量和存储量少得多。数值结果表明了算法的有效性。     

求解多尺度双曲型问题的一种新方法

建立了有限体积非均匀化多尺度方法（Finite Volume Heterogeneous Multi-scale Method,FV—HMM）,将其应用于二阶多尺度双曲型问题的求解。该方法分别在宏观尺度和细观尺度上建立原方程的差分格式。通过不同尺度间的耦合．有效地减小了计算所需代价。数值实验结果表明：FV—HMM比传统的有限体积法有效,既大大地节省了计算量,又有较高的精度。     

有限体积法和有限元方法之间的比较

有限体积法现在已经成为和有限元方法并驾齐驱的一种求解偏微分方程的数值方法。与有限元方法相比,有限体积法保持物理量的局部守恒性质,并且计算更加简单。本文主要介绍有限体积法和有限元法之间的一些相同点和不同点。     

用有限元法解热水驱油数值模拟问题

在热水驱油中，地下油藏的温度场，油、水的压力场以及它们的饱和度场均随时 间变化，并相互影响。为有效的对场变量进行数值计算。具体地建立了热水驱油的数 学模型并进行了数学处理，提出了适于迭代计算的泛函，并作了有限元离散和构造了 算法，编制了计算程序。通过一定的数值计算，说明有限元法能很好的解决油藏数值 模拟问题。