三维方腔拖曳流的数值模拟

本文推导出一种适用于定常和不定常粘性不可压缩Navier-Stokes方程的分裂步方法。采用Taylor-Galerkin有限元格式进行求解，对有限元等式中关于速度的时间项进行三点向后差分，深入考虑粘性不可压缩流Navier-Stokes方程中对流项的作用，利用二阶Taylor展开完成时间项向空间项的转化，采用张量分析的方法推导了N-S方程分裂步方法的有限元离散格式，并采用低Reynolds数三维方腔拖曳粘性流^[23][24]作为基本算例，检验了这种分裂步方法的稳定性和有效性，同时与大涡模拟相结合对Reynolds数为10000的三维方腔拖曳湍流流场进行了相关的分析，进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律，显示了该方法与大涡模拟相结合能够有效地捕捉涡系及其时变过程。     

槽道中方形障碍物绕流的大涡模拟

本文应用二阶全展开ETG有限元离散格式与大涡模拟相结合的方法对固定在槽道一侧的方形障碍物的绕流进行了数值模拟，计算了雷诺数为40000的湍流情况下的绕流流场，将模拟结果与实验结果及他人的数值结果进行了对比，符合较好，表明大涡模拟与所论的具有较高精度的数值算法相结合，适合于具有大尺度涡的绕流运动流场的分析。     

大口径光学透镜瞬态温度场模拟

为考察热辐射效应对光学元件稳、瞬态温度场的影响,给出了考虑辐射和导热耦合换热情况下复杂几何结构光学透镜稳、瞬态热特性的适体坐标下离散坐标法.对喷管形和圆柱形介质进行计算并与其他方法比较表明,建立的适体坐标系下辐射与导热耦合换热计算方法精度较好.对两端为球缺中间为圆柱的大口径透镜内的辐射与导热耦合换热过程进行了数值模拟.计算结果表明,为了精确地预测半透明介质如透镜内的温度分布,应该考虑辐射与导热耦合作用,且应当考虑介质的光谱特性.     

管网直联泵站水锤的数值模拟

用数值模拟方法对管网直联泵站停泵水锤问题进行了研究 ,涉及到数学物理建模过程中的管网简化、边界条件、终端泄流节点模拟元件处理等若干重要问题 ,并给出了部分计算结果。     

极限减阻状态速度波动的统计特征

在分析溶液中大分子运动状态的基础上,对减阻液非牛顿层流的速度波动成因提出了理论模型,并建立了波动统计参数的基本方程。根据极限减阻状态的实验资料,对方程进行了求解。所得结果对于从亚微观层次解释减阻机理有实际意义。     

高分子减阻液的非牛顿过渡过程

利用可控频率与振幅的人工扰动装置全面研究了高分子稀溶液的非牛顿过渡现象。除了Virk已经总结出的三种过渡方式而外,实验发现了还存在一种未见报道的类型,并根据哈佛小组的减阻理论对各类过渡的性质作了机理性解释。     

粘性流体圆柱绕流的有限元模拟

对粘性流体圆柱绕流进行了数值模拟。根据三阶Taylor展开弱解的概念,在二阶分裂步Taylor-Galerkin有限元法基础上,采用时间推进和张量分析的方法推导了对流扩散通用微分方程的ETG有限元离散格式。对Reynolds数为32、102和250的粘性流体圆柱红流流场进行了数值仿真,数值模拟结果与实验结果吻合良好。表明隐含流线迎风耗散作用并具有三阶部分展开的Taylor-Galerkin有限元法稳定性好,精度较高,可用于计算包含对流扩散耦合传递动量的绕流问题及类似的流动问题。     

二阶全展开ETG有限元方法在方腔自然对流模拟中的应用

应用二阶全展开ETG有限元方法离散求解N-S方程和能量方程，并以零初值方腔自然对流问题为例进行了数值模拟。计算了不同瑞利数条件下方腔自然对流的流场和温度场，最终达到的稳态结果与标准数值解符合很好，并且较好地反映了流场和温度场的时间演化过程，特剐是捕捉到了分叉前后流场中涡结构的变化。结果表明二阶全展开ETG有限元方法有较好的稳定性和较高的精度，在计算温度场和流场的时间演化过程方面有一定优点。     

Analytic study on the optimal control of water hammer waves in pipes

To realize the accurate control of water hammer in pipes by valve stroking, based on basic differential equations of water hammer subjected to initial and boundary conditions, the traveling solution of wave equations in finite region was applied to the linear water hammer problem. With the given velocity function at the valve and the introduction of curve integration independent of integral path, the exact analytic solution of dimensionless water hammer pressure was obtained in the course of valve closing. Based on the definition of eigen wave height, optimal eigen wave height and observation time, the control goal of water hammer pressure and the judgment rule of the optimal eigen wave height were determined, then the optimal velocity function in the calculated example was derived, which can reduce the water hammer pressure maximally. According to this function, a valve closing program was set, and the optimal control of water hammer could be realized.