平焰燃烧三维热态速度场的数值模拟

对试验炉型的平焰燃烧器速度场进行了冷态实验、冷态数值模拟,分析并验证了实验和数值模拟结果中速度场变化趋势的一致性和数值模拟结果的实用性。采用相同的模型,对加热炉内平焰燃烧的热态三维速度场进行了计算,分析了主燃烧区域轴向速度、径向速度和切向速度的变化规律,得出了热态速度分量的最大值沿射流方向衰减的无因次分布曲线。     

钢框架端板节点力学性能的数值模拟探讨

钢框架梁柱连接节点的力学性能直接影响结构的整体工作性能。本文对多高层框架结构中应用较多的螺栓端板连接节点的力学性能进行了数值模拟,采用ABAQUS建立了其理论分析模型,探讨了三维有限元建模过程中端板节点的单元选取、螺栓预紧力、接触模拟等关键技术。数值模拟结果与试验结果总体上吻合较好。本文结果可为进一步建立此类节点力学性能的数值模型和实用计算方法提供参考。     

基于CFD的轿车外流场数值模拟

利用UG对某一微型轿车进行三维实体建模,将其导入前处理软件Gambit,建立计算域后网格化。用CFD软件FLUENT对汽车模型的外流场进行了三维稳态流动数值模拟,得出了汽车模型的三维速度场和压力场,为获得最佳的空气动力性的轿车设计提供了直观依据。     

井地直流电法三维数值模拟及异常规律研究

在直流电法基本微分方程的基础上,采用有限差分法进行井地电法三维数值模拟研究。通过均匀二层介质中的数值模拟解与之对应的解析解对比,表明数值井地直流电法三维数值模拟计算方法是正确的。与以往井地直流电数值模拟不同,在数值模拟中对金属套管和井液进行了充填,这样就考虑了金属套管和井液对数值模拟结果的影响。通过模拟井中供电,改变地下的低阻体的埋深、尺寸、厚度、与围岩的电性差异以及利用重力勘探中位场异常处理技术,总结出了一些基本的异常规律。井地直流电法三维数值模拟,为井地直流电三维反演奠定了基础。     

柴油机高压进气流动模拟中的湍流模型应用研究

针对柴油机功率密度提高后,进气流动马赫数增大导致严重的流动分离现象,采用k-ε和k-ζ-f湍流涡粘度模型,对U型通道内的气流的运动进行了数值模拟.结果显示k-ζ-f湍流模型能更有效地捕捉到分离流动现象.建立了等效进气门模型,应用三维CFD技术模拟了进气流动速度场,与PIV试验结果对比表明,k-ζ-f模型能更准确地表征进气流动的旋涡和流动分离现象.选择k-ζ-f湍流模型对柴油机直进气道在高压差进气条件下的流量系数进行了模拟,与试验结果吻合良好.     

等离子体弧流数值模拟的研究进展

等离子体弧流的数值模拟研究对其在工业中的应用有重要的意义。详细阐述了等离子体弧流数值模拟研究的发展过程,主要包括自由等离子体弧流和约束等离子体弧流2方面的研究进展,对应用ANSYS等数值分析软件建立等离子体弧流数学模型求解流体的温度场和速度场的方法进行了描述,综合考虑等离子体弧流的流动状态和三维约束等离子体弧流的数值模拟可能是未来的重要研究方向。     

流体数值模拟中二维、三维模型结果比较研究

利用数值模拟方法对波纹管内流场分别进行二维和三维数值模拟结果的比较研究,分析其可行性和存在的问题.研究结果表明,波纹管内流场的模拟可以将三维模型简化为二维模型对流场进行定性分析;通过改变波纹管的结构尺寸,说明轴对称元件的直径越大,结构越简单,二维和三维的模拟结果越接近.     

CONCLAD填充过程三维有限元分析

在CONFORM的基础上建立了CONCLAD有限元分析模型，并利用商业软件DEFORM对CONCLAD过程进行了三维的数值模拟，分析了三维模型下，坯料变形的等效应力场、等效应变场及速度场，并给出了充腔过程中挤压轮扭矩与时间步数的关系图，与理论分析的结果符合较好。     

高大平房仓散装粮堆压力场FLAC~(3D)数值模拟

基于小麦三轴试验,计算得到了邓肯-张(E-B)本构模型参数,将该模型引入FLAC~(3D)软件进行二次开发,对高大平房仓散装粮堆压力场进行了数值模拟研究,探讨了仓壁摩擦力对粮堆底部压力的影响,以及粮堆压力与粮堆堆高的关系。将小麦三轴试验的FLAC~(3D)数值模拟结果和相应试验结果对比,初步验证了方法的有效性。然后,进行了高大平房仓散装粮堆压力场的FLAC~(3D)数值模拟,与试验结果进行了对比分析。结果表明:引入开发的邓肯-张(E-B)模型FLAC~(3D)模拟结果能够较好地模拟高大平房仓仓底压力不均匀现象,且具有较高的模拟精度;仓壁的摩擦力是粮堆底部压力呈现非均匀现象的关键因素。模拟结果可为多场耦合模型的建立提供压力场数据。     

基于FLUENT的喷气织机主喷嘴内部气流场三维数值分析

采用流体动力学计算软件FLUENT,对喷气织机主喷嘴引纬气流场进行较完整的三维数值模拟,与相关文献的实验值进行比较,结果证明了基于FLUENT软件对喷气织机主喷嘴的气流流场进行数值分析的有效性与可行性,而且数值仿真优点较试验更全面,可解释喷嘴芯出口处的压力降低等试验难以观察的现象,为主喷嘴的设计提供了理论指导.     

A three-dimensional coupled numerical model of nonlinear waves in a harbor

A 3-D time-domain numerical coupled model for nonlinear waves acting on a ship in a harbor has been developed in the present study. The whole domain is divided into the inner domain and the outer domain. The inner domain is the area around the ship, where the flow is expressed by the Laplace equation and numerically solved by the finite element method. The other area is the outer domain, where the flow is described by the higher-order Boussinesq equations and numerically solved by the finite difference method. The matching conditions on the interfaces between the inner domain and the outer domain, the procedure of coupled solution, the length of common domain and the mesh generation in the inner domain are discussed in detail. The other coupled model with the flow in the inner domain governed by the simplified linear Euler equations and relevant physical experiment are adopted to validate the present coupled model, and it is shown that the numerical results of the present model agree with the experimental data, so the present model can be used for the study on the effect of nonlinear waves acting on a fixed ship in a large area and provide a reference for the time-domain simulation of nonlinear wave forces on an arbitrary object in a large harbor and the 3-D district computation in the future. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 59979002, 50809008), the Hong Kong Research Grants Council (Grant No. HKU 7171/06E), the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 20060400972), the Project of the Educational Department of Liaoning Province (Grant No. 2005058) and the Dalian Science and Technology Foundation (Grant No. 2007J23JH027)     

逆向与正向结合的导叶式混流泵叶片系统反求设计

以某型混流式核主泵的叶轮叶片和导水机构叶片为研究对象,采用在逆向设计的基础上,正向设计校核迭代的技术来探索一条不破坏产品的前提下反求导叶式混流泵的复杂叶片系统的曲面几何数据方法。在不能获取叶片系统的完整曲面数据的情况下,采用叶片数字化设计方法建立沿回转流面上叶型曲线为参数线以便于修改控制的原始叶片系统的近似三维曲面几何模型,并将该模型与其他过流部件组成泵的全流道模型,在0.2~1.2Q_d（设计流量）范围进行泵的全流道流场数值模拟,预测计算出外特性,再与原泵的试验外特性对比,以评估反求的叶片系统流道曲面的准确性。工程应用实践表明,该方法既保证了反求精度又较好地解决了泵的叶片系统反求设计问题。     

阶梯式迷宫密封泄漏量和动特性数值研究

涡动转子与迷宫密封中的泄漏流体相互作用能产生诱发涡轮机械失稳的气流激振力。迷宫密封动特性系数能描述激振力的重要特性。传统的迷宫密封动特性分析方法基于整体流动理论,尽管求解迅速,但对工作在小间隙、高速、高压条件下的密封动特性预测精度不高,且不适用于求解复杂结构密封的动特性。为了提高迷宫密封动特性的预测精度,利用三维计算流体动力学方法模拟迷宫密封内部流动。这一方法适合于任意齿形和结构的迷宫密封,当仅计算泄漏量时采用轴对称模型,计算激振力采用三维偏心模型。计算结果与实验数据比较,表明计算流体动力学方法预测阶梯迷宫密封的泄漏量和动特性系数精度较高。     

具有自调节通风性能的大型永磁同步发电机内流热特性数值研究

为了探究具有自调节通风功能的结构紧凑型大型永磁同步发电机内部流体流变特性及温升分布规律,以一台6 MW永磁同步发电机为例,基于电机学和数值传热学理论,结合流-热耦合机理,根据电机实际冷却结构选择一个周期作为求解域,建立三维流体场与温度场耦合分析数学模型及物理模型. 采用有限体积元法对永磁同步电机三维温度场进行数值研究,对发电机定转子铁心、定子绕组与绝缘以及永磁体的温升分布特性进行详细分析. 通过与电机绝缘温升限值的对比分析,验证了其求解方法的合理性以及计算结果的准确性,为永磁同步发电机温升的计算及通风结构的设计提供参考依据.     

连续交通流模型的并行计算

为了降低连续交通流模型并行计算的实现难度,参考离散交通流模型并行计算的框架,提出了一套连续交通流模型并行计算的框架.该框架包括同步机制、基于网格的区域分解方法和边界缓冲模型,其中同步机制采用与离散交通流模型并行计算相同的主从结构的同步机制,基于网格的区域分解方法和边界缓冲模型分别用来实现任务的分解和提供仿真计算时所需的交互数据.实验中,选用了一个大规模路网进行验证,结果表明应用这一框架,可以方便地实现连续交通流模型的并行计算,提高连续交通流模型运算的速度,从而满足了智能交通系统中大规模交通路网实时、高效和动态仿真的需求.     

Numerical investigation of swash zone hydrodynamics

This paper presents a novel numerical model using a fully three-dimensional(3D),incompressible,two-phase flow NavierStokes(NS)solver,which are discretized by the finite volume method.A high-resolution STACS-VOF method is used to capture the interface between the air and water phases.The validity of the simulation following this model is examined through3D shear flow and collapsing cylinder of water.Then,this proposed model is adopted to simulate the dynamics of flow involved with surge bore propagating over a slope in the swash zone.The computed uprush shoreline motion and the tip of runup water surface agreed well with experimental data,which indicates that this model can describe the aerated flow accurately.Numerical analyses are also applied to the spatial and temporal distributions of free-surface,instantaneous flow field,and maximal bed shear stress in the bore collapse,uprush and backwash processes.The results from the analyses reveal that the flow dynamics is complicated after the bore breaks,and the proposed model can well capture the structure characteristics of sheet flow,which are better than the previous results.All these findings are of help to understand the pattern of sediment transport and coastal evolution in the swash zone.     

二维挟沙水流数学模型与地理信息系统的集成模型

通过对二维挟沙水流数学模型系统的详细分析,提出了二维挟沙水流模型与地理信息系统（ＧＩＳ）集成的数据集成模型及功能集成模型．     

3D mathematical model for suspended load transport by turbulent flows and its applications

In recent years, 1D sediment mathematical models have been widely applied in en-gineering practice. However, simulation results from such models provide limited tech-nical details and they cannot fully meet the requirements of engineering planning and design. Though 2D sediment mathematical models have been developing rapidly and already been used to solve the sediment problems in hydraulic engineering, the area near the main structure of a project has 3D problems of water flow and sediment m…     

一种3维光学图像加密方法

云计算、大数据等海量数据对高速、高安全、高效率密码方案的需求不断增加。本文提出的菲涅尔域的三维光学图像加密系统,利用基于智能深度反转模型的计算集成成像技术,在菲涅尔域实现对三维新媒体数据的加密与解密。集成成像器件的特性参数,入射光的波长,透镜的焦距等都能够作为密钥,从而,有效地增加密钥维度,拓宽密钥空间,增强系统的安全性和抗攻击性。所构建的系统使三维光学信息安全系统向实用化发展迈出了重要一步,该研究成果可以拓展应用于三维新媒体信息隐藏和数字水印领域,实现对三维新媒体的信息安全保护。     

高压SF6断路器三维动态电弧仿真

为了研究高压SF ₆断路器在短路开断过程中电弧的变化情况,建立了三维能量源动态电弧模型和三维气流场模型.考虑到电流变化对整个气流场中压力、温度以及电弧形态的影响,将电弧模型、旋气式断路器气流场模型以及触头的机械运动通过计算机耦合并行求解,对电弧与气流场的共同作用进行分析.仿真结果表明,该电弧模型可以反映出电弧从燃烧到熄灭过程的形态变化和能量逸散过程,得出了电弧和熄弧期间喷口压力的变化规律.