二维欧拉多介质流体力学数值模拟-TVD＋VOF方法

用TVD格式结合VOF界面处理方法编制了二维多介质高分辨欧拉程序，以解决冲击波和多介质界面处理。程序包括单介质网格高精度流体力学计算、多介质网格内界面重构、各种介质输运和压力驰豫平衡过程。其中单介质网格的计算采用Harten二阶TVD格式结合MacCormark方法计算含有源项的非齐次守恒定律方程组，通过4节点限制函数保证格式单调。多介质网格采用Youngs方法构造界面，采用x，y方向分裂格式计算体积份额输运，再根据体积份额输运计算质量、动量和能量的输运，最后利用等熵条件计算各种介质的压力驰豫平衡过程。     

靶球压缩二维数值模拟比对研究

利用轴对称二维数值模拟程序Ｌａｒｅｄ－Ⅰ,对两端单环激光入射产生的辐射场驱动下的靶球进行了数值模拟,给出了靶球二维变形的计算结果。随着入射激光焦斑位置的改变,辐射场在靶球表面的温度分布随之相应改变,驱动靶球内爆压缩氘气区分别成为铁饼形、香肠形或球形。将数值模拟结果与美国ＬＬＮＬ实验室的实验结果及其Ｌａｓｎｅｘ程序的数值模拟结果进行了比对,得到了定性上完全相同的结论和接近的数值结果。从数值模拟结果可以看出,在单环入射的情况下,尚无法消除辐射场的高阶不对称性,无法满足球形对称均匀压缩的要求。     

二维二相不规则网格的油藏数值模拟

本文采用不规则网格的差分方法,对平面油水模型进行了数值模拟,并用IMPES方法计算了两个实例。例1的计算结果与精确解吻合良好,比Pedrosa的局部加密网格法使用的网格数少而且计算更简便。例2为矩形网格难以计算的问题,应用本文方法也得出了较好的结果。这表明本文的不规则网格差分方法是可靠而简便的,它可以有效地应用于复杂外边界和复杂地层结构的油藏模拟问题。     

双层钨衬套Z箍缩内爆数值模拟

 介绍了在强脉冲电流的作用下双层钨衬套Z箍缩动力学过程的数值模拟,计算了一个双层钨衬套模型,分析了双层衬套的碰撞过程,指出了双层衬套下电磁内爆的现象和特点,给出了碰撞后电流在内外衬筒上的分布,并对箍缩功率和箍缩产生的能量进行了预估。     

用ALE方法数值模拟气缸内三维气体流场的研究

用数值模拟的方法研究气缸内气体流动的全貌以探求合理组织气流的途径，这是当前国内外研究的重要课题，在开发ＫＩＶＡⅡ程序的基础上研究适合该问题的三维ＡＬＥ方法，并利用此方法数值模拟了一模型问题。     

移动网格方法求解二维流体力学方程组

移动网格方法是求解发展方程的一种方法，它根据物理解的变化，随时调整网格的疏密。在流体力学问题中，由于激波、接触间断等变化剧烈的区域在全流场中只占很小一部分，使用移动网格方法可以在不减少计算精度的情况下，较大地减少计算量。     

沙漏计时原理二维数值模拟

提出沙漏计时二维数值模型,并用元胞自动机的方法对该模型进行计算机模拟.结果表明由于开口处沙粒的流动而引起的沙堆崩塌行为是一个准周期性振荡过程,开口大小与崩塌总时间近似成线性关系.特殊的开口位置会引起崩塌"拍",且随沙堆高度呈周期性变化.     

损伤度函数模型用于三种钢层裂的二维数值模拟

中外学者（董玉斌和Raul Cortes等）曾用损伤的概念来解释材料的动态断裂，并取得了不错的效果，但受计算方法及计算机发展的限制，大都采用一维数值模拟，一维计算虽然具有运算快、精度高的优点，但应用范围有限，二维数值模拟更能反映实际问题，可以为分析实际问题提供更多信息，应用范围更广。     

MHD数值模拟中清除伪磁场散度方法

针对全MHD (Magnetohydrodynamics)数值模拟中存在伪磁场散度的问题,发展了如下计算方法:基本格式基于八波对称形式方程组,补充相关源项以保持方程组守恒性,并采用投影方法辅助清除伪散度.投影方法中,基于有限体积方法求解三维Poisson方程.算例显示,对于光滑解析磁场,伪磁场散度得到有效清除;对于带激波高超声速MHD流动,全局投影下自由来流区域误差增大.提出一种局部投影方法,在高磁场散度区域进行投影.结果表明,最终流场收敛稳定,高磁场散度得到有效清除,而低散度区域散度不受影响.     

常压DBD二维流体模型的FCT方法数值模拟

根据常压介质阻挡放电流体模型的物理方程,采用固定网格有限差分算法,分别用四阶和六阶相位误差FCT方法模拟求解二维流体连续方程.在均匀的初始条件下研究放电雪崩过程中电子密度的时空演化,具体分析和比较两种算法的差异.FCT方法模拟求解得出的计算结果与气体放电理论吻合较好,是一种具有较好的准确性和高精度的算法.     

二维等离子体电弧随时间演化的数值模拟

采用交错均匀网格、全隐欧拉后差格式,对二维轴对称等离子体电弧进行随时间演化的数值模拟.得到了平衡时的稳态温度场、电流场和随时间演化的气流速度场.发现其中有周期性传播的磁流体激波,激波速度各点不等,约为700～1000m/s,这与实验观测到的等离子体电弧不稳定性现象是一致的 关键词：     

Z箍缩内爆的MARED程序数值模拟分析

MARED程序是模拟Z箍缩内爆过程的二维三温辐射磁流体力学程序,它适用于不同装置条件和不同负载参数.利用MARED程序对Z箍缩内爆进行模拟,结合丝阵Z箍缩实验分析表明:相同负载质量条件下,钨丝阵内爆产生的X射线辐射功率远大于铝丝阵产生的X射线功率;相同负载电流条件下,负载质量越大,计算得到的X射线功率越低;X射线功率随着负载电流增加而增加.MARED程序能够较好地反映Z箍缩内爆动力学过程,特别是不稳定性发展的二维图像,能够给出与不稳定性简化模型的理论分析及实验结果定性一致的演化规律.MARED程序模拟丝阵填充泡沫形成辐射场的初步计算得到了与Sandia实验室模拟Z装置上丝阵填充泡沫定性一致的结果.     

点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程数值模拟

为满足分层掺杂点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程物理分析的需求,在激光聚变二维总体程序LARED集成上发展了辐射输运建模下的多介质ALE方法-RTALE(Radiative Transfer Arbitrary-Lagrangian-Eulerian)。为提高多介质ALE方法的健壮性,发展了驰豫网格重构算法,该重构算法生成的新网格能自适应流场的变化。数值模拟了激波与气柱相互作用的RM不稳定性实验,模拟的气泡变形程度与试验结果基本一致,其中驰豫网格重构算法中的驰豫因子能够很好地反映流场密度梯度。基于辐射多群输运建模的LARED集成程序能够完整模拟辐射驱动不对称性条件下掺杂点火靶二维内爆过程,克服了传统ALE方法计算不下去和算不好的困难,界面变形程度也符合物理分析。     

一种二维自适应网格构造方法及其实现

讨论了一种二维自适应网格的构造方法,在二维插值法的基础上做出了自适应网格。最后利用自适应网格技术对一个二维流体力学问题的实例进行了计算。     

点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程数值模拟

为满足分层掺杂点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程物理分析的需求,在激光聚变二维总体程序LARED集成上发展了辐射输运建模下的多介质ALE方法-RTALE(Radiative Transfer Arbitrary-Lagrangian-Eulerian)。为提高多介质ALE方法的健壮性,发展了驰豫网格重构算法,该重构算法生成的新网格能自适应流场的变化。数值模拟了激波与气柱相互作用的RM不稳定性实验,模拟的气泡变形程度与试验结果基本一致,其中驰豫网格重构算法中的驰豫因子能够很好地反映流场密度梯度。基于辐射多群输运建模的LARED集成程序能够完整模拟辐射驱动不对称性条件下掺杂点火靶二维内爆过程,克服了传统ALE方法计算不下去和算不好的困难,界面变形程度也符合物理分析。     

激光相变烧蚀二维结构网格程序的数值计算

研究激光相变烧蚀二维结构网格程序,对液-气相变、固液汽三相物质进行整体模拟.激光相变烧蚀二维结构网格程序采用气化相变开始后在迎激光方向局部加密的重分方法,动量守恒方程采用Wilkins三角形回路积分法,能量守恒方程采用基于节点重构的扩散方程有限体积格式.     

低温离心泵的二维流场数值模拟及分析

低温离心泵是使用于低温工况下的离心泵,它具有尺寸小、转速高、升压高等特点。文中使用fluent软件,对自主设计的低温泵内流体的流动情况进行了数值模拟。通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的处理,得到了一种模拟值与设计值比较吻合的数值模拟方法。利用数值模拟方法真实反映了低温泵内部的复杂流动,验证了泵的传统理论设计方法对于低温工况的适用性,并为低温泵内流道的设计、改进提供了理论依据。     

二维可压缩流体力学Lagrange有限点方法

提出二维可压缩流体力学问题的拉格朗日有限点方法,将求解区域离散为适当的点集.在每个时间步,每个离散点与其周围适当的五个邻点组成一个基本计算单元.在每个计算单元上,利用有限点方法中的典型微分算子的五点近似公式直接离散流体力学方程中的微分算子,并在每个方程中加上一个人为拉普拉斯粘性项,达到稳定格式的目的.给出时间步长的自动选取算法.数值算例结果验证了算法的有效性,初步展示了其计算大变形流体问题的良好发展潜力.     

MLSPH方法在内爆问题中的应用

在已有MLSPH（Moving Least Squares Particle Hydrodynamics）方法研究的基础上，进一步研究MLSPH方法在流体力学计算方面的应用，探索它模拟计算内爆的适用性。     

电磁铁摇摆器磁场的二维数值计算

本文根据泊松方程用数值计算给出了电磁铁摇摆器的二维磁场分布,定量地讨论了磁极形状、磁隙大小、周期长短和电流大小等因素对峰值磁场强度的影响,重点讨论了如何根据二维磁场分布选择磁极形状才能提高峰值磁场强度和抑制磁饱和的问题。将计算的二维磁场分布和摇摆器磁场的理想波形相比较,可以帮助我们确定进入摇摆器的束流半径应该控制的范围。在对电磁铁摇摆器磁场二维数值计算的基础上,还探讨了适用ATA电子束的PALADIN摇摆器用于ETA电子束带来的结构设计和材料选择等问题。