球形吸附剂颗粒扩散方程的数值求解

对于速率控制的变压吸附过程而言，吸附剂颗粒上的扩散方程求解十分关键．采用有限差分法数值求解扩散方程，分别利用等距网格和等体积网格划分计算区域．结果表明，当网格节点数较少时，等体积网格比等距网格具有更高的计算精度．当球形计算区域网格节点足够密时，节点在计算区域的分布对计算结果影响小大，从而等距网格和等体积网格都可以达到较高的计算精度．     

均匀流场中串列双圆柱水动力特性的数值实验研究

采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及St数随Re数的变化趋势.稳态力及St数的数值计算结果与实验结果吻合较好.     

混流式水轮机转轮紊流流场的计算机仿真

基于雷诺时均N-S方程和Realizablek-ε紊流模型,采用有限体积法,在拼片式块结构化网格上建立离散方程,选择二阶中心差分及二阶迎风差分格式作为空间离散格式,采用全隐式时间积分方案进行时间域离散.用全隐式多网格耦合技术求解离散方程.用CFX-TASCflow流体流动分析软件,对一个混流式模型转轮进行了三维非定常紊流计算,数值模拟了转轮内部三维紊流流场,得出了设计工况下的三维流场分布.应用计算机仿真技术对转轮进行流态分析,可以减少模型试验的次数,提高转轮的性能,从而缩短设计周期,降低成本.     

混流式水轮机转轮紊流流场的计算机仿真

基于雷诺时均N—S方程和Realizable k-ε紊流模型,采用有限体积法,在拼片式块结构化网格上建立离散方程,选择二阶中心差分及二阶迎风差分格式作为空间离散格式,采用全隐式时间积分方案进行时间域离散．用全隐式多网格耦合技术求解离散方程．用CFX-TAScflow流体流动分析软件,对一个混流式模型转轮进行了三维非定常紊流计算,数值模拟了转轮内部三维紊流流场,得出了设计工况下的三维流场分布．应用计算机仿真技术对转轮进行流态分析,可以减少模型试验的次数,提高转轮的性能,从而缩短设计周期,降低成本．     

离散格式对辐射换热有限体积法精度的影响

采用有限体积法计算了轴对称圆柱形介质以及立方体简化炉膛内的辐射传输问题,计算结果与离散传递法、蒙特卡洛法的结果相吻合.重点分析了不同网格离散划分方法(FVM1,FVM2和FVM3)对温度场、投射热流、净热流分布等计算精度的影响,同时考察了不同的角度离散格式(天顶角均匀划分法FA1,天顶角余弦均匀划分法FA2和圆周角4n式划分法FA3)与计算精度的关系.结果表明,采用FA3划分方案得到的计算结果较精确,而FA1和FA2方案结果误差较大,因此建议采用FA3方案进行角度离散.     

内燃机工作过程三维两相反应流数值模拟

针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过Lagrange方法求解.对液滴追踪采用了一种快速的颗粒追踪方法,考虑了液滴相与气相的完全双相耦合情况,采用Spalding模型描述液滴蒸发,同时采用涡破碎(EBU)模型计算化学反应速率.对TBD620发动机工作过程进行了数值模拟,数值计算结果分别与理论值和实验值吻合良好,压力峰值处误差在2％以内,验证了程序的可行性,并通过不同网格模型证明了程序的网格独立性.     

有限体积法求散射性介质辐射传递及耦合换热

由于对不规则边界适应性强及处理各向异性散射方便等优点，有限体积法近年成为求解复杂几何形状、散射性介质内辐射传递的有力方法之一。利用有限体积法计算了一维各向异性纯散射介质内的辐射传递，其结果与理论解吻合较好。此外，借助该有限体积法模型，计算了吸收、散射性半透明介质内的导热和辐射耦合换热温度场，分析了散射相承数对温度分布的影响，与各向同性散射相比，前向散射使介质低温侧的温度升高，而使介质高温侧的温度降低，而后向散射的作用相反。     

三维地铁隧道土壤温度预测模型

为了合理预测土壤温度变化,确定地铁环控系统冷热负荷,在考虑气固耦合传热、地下水渗流以及双洞温度场叠加等因素的基础上,提出了三维地铁隧道土壤温度预测模型.利用有限差分法对该模型进行数值离散,并采用Fortran语言编写求解程序.为了使网格划分方便,计算域采用适体坐标系、地下水运动方程以及传热方程在两套网格上进行离散差分,从而避开了适体坐标中插值的困难.利用建立的数值模型对假定条件下地铁土壤温度进行求解,分析了各种因素对土壤温度分布以及土壤吸热量变化的影响.实验结果表明,地下水热迁移以及双洞叠加效应对土壤温度均有较大影响,在地铁环控设计中应该考虑土壤蓄热作用.     

贴体坐标系下复杂形体介质内辐射传递研究

为了解决复杂几何形体介质辐射传递的求解问题，推导了贴体坐标系下有限体积法的计算公式，编制了计算程序，并与射线踪迹法、离散坐标法及其他方法进行了比较，结果表明，该方法计算结果准确．以椭圆柱腔体内辐射传递为例，研究了衰减系数对温度场的影响，衰减系数较小时，随衰减系数的增加，对温度场的影响也增加；考察了各向同性散射及各向异性散射条件下，反照率等对壁面热流的影响，对于各向异性散射，衰减系数较大时，反照率对于壁面热流的影响较大．     

基于CFD的低比转速离心泵叶轮切割性能分析

根据现行的低比转速离心泵切割定律,对MH-46-100型低比转速离心泵叶轮外径进行3次切割,以分块非结构六面体网格划分计算区域。采用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用RNGk-ε湍流模型结合SIMPLEC算法求解,对各个模型进行了叶轮和蜗壳相耦合的数值模拟。对性能预测结果与现行的低比转速离心泵切割定律进行对比,证明了切割定律的准确性和基于切割定律的各模型流动的相似性。同时得到了低比转速离心泵叶轮外径减小而效率升高的特点,并对比分析各个模型的流动状况。     

Finite element analysis for radiative heat transfer in multidimensional participating media

A finite element model is developed to simulate the radiative transfer in 2D and 3D complex-geome-tric enclosure filled with absorbing and scattering media. This model is based on the discrete ordinates method and finite element theory. The finite element formulations and detailed steps of numerical calculation are given. The discrepancy of the results produced by different space and solid angle discretization is also investigated and compared. The effect of the six-node quadric element on the accuracy is analyzed by a 2D rectangular enclosure. These results indicate that the present model can simulate radiative transfer in multidimensional complex-geometric enclosure with participating media effectively and accurately.     

RSSI位置指纹的定位误差分析与仿真

为了确立RSSI位置指纹定位技术中定位误差与影响其主要参数的关系,提出了表示定位平均误差的数学模型,通过计算整个定位区域误差的期望,公式化地表达了接入点个数、接入点摆放位置、采样点间距、最邻近点个数各因素取值不同对定位精度的影响.通过对实验数据的统计分析,仿真结果表明:接入点个数取4个可满足定位要求,当选择多于5个接入点实现定位时,可以不考虑接入点摆放位置,采样点间距取1 m可满足定位要求,K的取值对定位精度影响不明显.     

剪切稠化流体在偏心圆环通道中的流动特性研究

本文以幂律因子n>1剪切稠化流体为研究对象. 针对剪切稠化流体的表观黏度随剪切速率变化呈现高阶非线性特性的问题,在非结构化网格中运用基元中心法对非线性粘性系数进行离散,并采用有限体积法对剪切稠化流体在偏心圆环通道中的充分发展层流进行数值计算. 结果表明,流体的幂律因子增大,会使基于达西摩擦因子(f)表示流体流动特性的fRe(Re为雷诺数)数值显著增大. 流体通道偏心率的增大会使流动分布不均,且fRe数值会随着通道偏心率的增大而减小,增大半径比会使流体通道的流速增大,但对fRe数值的影响却很小.     

离散坐标法及其在加热炉中的应用

阐述了含吸收散射性介质三维空腔内辐射传递方程的离散坐标解法.讨论了假散射和射线效应对解精度的影响.对三维矩形炉膛内辐射传递过程进行了数值模拟,并与区域法进行了比较.结果表明,离散坐标法具有较好的精度,是辐射传递过程数值模拟的一种较好的方法,并将它应用于加热炉中钢坯的加热,得到了较好的结果.     

采用GMM方法分析聚集粒子的辐射特性

采用广义多粒子M ie理论(GMM)研究了由球形微粒组成的聚集粒子的衰减因子、散射因子、散射相函数等辐射特性参数,考虑单元粒子之间的相互作用,与M ie理论计算的辐射特性参数(不考虑单元粒子之间的相互作用)进行分析比较.结果表明:考虑相互作用与不考虑相互作用所得的聚集粒子辐射特性存在着差异,这种差异随着粒子间的距离、尺度参数的变化而改变,并且具有一定的规律.同时,分析了聚集粒子与等效(等体积或等面积)单粒子之间的辐射特性差异对辐射传输计算的影响,研究发现:考虑相互作用的聚集粒子组成的粒子系与等效球粒子系的温度场之间有明显的差异,相对偏差的最大值约20%,因此,在计算聚集粒子组成的粒子系的温度场时不能忽略粒子间的相互作用.     

LS—SVM算法在光伏短期功率预测中的应用

以光伏阵列为研究对象,分析了辐照强度、温度以及日类型对光伏阵列出力的影响。建立了光伏短期功率预测最小二乘支持向量机LS-SVM模型。依据实验数据对模型进行了验证计算．并与BP神经网络模型做了比较,其中LS-SVM模型最大相对误差值为10．54％,平均绝对百分比误差（MAPE）为8．18％,绝对误差平方和平均值的均方根（RMSE）为0．4884,表明模型预测值离散化程度较小,所有预测点均与实际值非常接近,模型具有较好的拟合效果和泛化能力．可以有效地预测短期光伏发电功率。     

基于SOM-RBF神经网络的用电量预测模型研究

随着我国电网建设的高速发展,从日常电力负荷变化趋势剖析未来年度用电量已经成为电网建设的关键问题之一。根据1997~2016年湖北省年用电量及其10个影响因子的数据作为样本,提出了一种自组织特征映射神经网络(Self-organizing Feature Maps,SOM)与多变量的径向基函数(Radial Basis Function,RBF)结合的人工神经网络预测模型新方法。采用先聚类、再分类预测的方法,解决了由于RBF神经网络对于少量样本和训练样本点分散所导致的预测精度降低的问题,改进的神经网络泛化能力有所提高。结果表明:通过SOM-RBF组合算法进行预测,其相对误差维持在3%以下,平均相对误差为1.88%,预测效果较BP神经网络和RBF神经网络有较大的提升。这表明SOM-RBF组合算法可有效的用于用电量预测,具有较高的实用价值。     

抽水蓄能电站水力瞬变的有限体积法建模模拟

针对抽水蓄能电站管道内水力瞬变问题,采用二阶有限体积法(Finite Volume Method, FVM)Godunov格式进行数值建模和模拟。首先根据有限体积法将数学模型的控制方程进行离散,采用Riemann求解器进行通量计算。为了得到二阶精度的Godunov格式,避免数据重构时产生虚假振荡,引入并分析比较了3种不同的斜率限制器。机组全特性曲线采用改进的Suter变换,在边界处加入虚拟边界,并与机组边界控制方程相结合,实现了管道内部控制体与边界处计算的统一性。将本研究所建数学模型计算结果与传统特征线法(Method of Characteristics, MOC)计算结果、实测值进行对比,并分析了相关参数的敏感性。结果表明：在库朗数等于1时,二阶FVM与MOC计算结果相同,当库朗数小于1时,FVM计算结果比MOC更准确、更稳定;针对抽蓄机组甩负荷过程,二阶FVM的机组转速计算值与实测值基本吻合,且比MOC计算结果更接近实测值;在抽水蓄能电站水力瞬变计算中,MOC需要对不同特性的管道内水锤波速进行调整,不仅增加计算复杂性,也会产生计算误差;而FVM只需降低库朗数,计算简单方便,且精度...