微重力环境下蒸发液层热毛细对流的数值模拟

提出了一种新模型来研究由单一物质构成的液层在其纯蒸气中的蒸发．液层置于微重力环境中并且受到水平方向温度梯度的作用，液层的热毛细对流和蒸发耦合在一起，使得气液界面的传热传质规律更加复杂．用理论分析的方法求解了不考虑热毛细效应的纯蒸发模型，得出温度场分布和界面质量流量的解析表达式．对于热毛细对流和蒸发耦合情况，采用有限差分的投影算法同时求解Navier-Stokes方程和能量方程，得到了不同蒸发Blot数和Marangoni数下流场和温度场的稳态数值解．论述了蒸发Biot数和Marangoni数对界面传热传质的影响，提出并解释了蒸发和热毛细对流耦合的三种模式．

无缓冲气COIL扩压器流场数值模拟

以无缓冲气化学氧碘激光器（COIL）实验器件的数据计算得到的混合喷管出口参数平均值作为光腔入口条件，对6种不同构型的扩压器从光腔入口至扩压器出口的流场进行了数值模拟，得出了各流场参数分布；对不同构型扩压器的流场特点、总压恢复性能进行了分析；研究了扩压器出口背压对流场参数的影响。结果表明：对于主流无缓冲气的COIL，等截面扩压器具有较好的压力恢复性能；增大扩压器出口背压可以使扩压器的压力恢复性能提高，然而，较高的背压使激波串向光腔方向移动，从而使光腔流场受到干扰，影响光腔的光束质量。

直径任意分布球填充的数值模拟

提出球填充数值算法的新分类方法.改进原有的松弛算法,使其能够模拟直径任意分布的球填充问题,采用可变循环周期使不同球数情形下的填充率基本保持不变.算例数据表明,该算法的填充率和配位数均高于原算法.由于采用背景网格搜索和双向链表组数据结构,使得邻接球搜索效率有相当大的提高,算法的时间复杂度为O（N）（N为球数）.在一台AMD Athlon 3200＋PC上,对于10000个等径球的随机密排列,只需217s,填充率即可达到0.64.

注蒸汽井套管应力的数值计算与工业应用

在注蒸汽吞吐井的井筒应力模型中引入井筒温度场，利用ANSYS软件对不同约束条件下井简的应力场进行了计算．结果表明，最大热应力发生在套管内壁，超过了N80套管的弹性屈服极限，最大热膨胀发生在温度过渡区．当套管周围掏空时，热应变远大于材料的弹性极限应变，是诱发热采井套管变形损坏的主要原因．为此提出了相应的套管损坏防治措施，在油田现场采用厚壁合金钢TP120TH套管完井，试验结果验证了防治措施的有效性．

气相爆轰波传播特性的数值模拟及实验对照

本文应用基元反应模型和频散可控耗散格式(DCD)对氢氧爆轰波进行了二维数值模拟.氢氧混合物的化学反应模型考虑了8种组分20个反应方程式.在处理化学反应引起的刚性问题时采用了时间算子分裂的方法.本文首先对爆轰波数值结果和实验结果进行了对照验证,然后对爆轰波在楔面反射由马赫反射向规则反射转变的过程进行了数值分析,得到了反射转变临界角,并和实验结果及理论分析进行了比较,结果是令人满意的;本文还对爆轰波的多波结构进行了初步的数值分析.

磨料流在离心研磨过程中运动特征的数值模拟

用液固两相流体动力学的方法对离心研磨过程中磨料流的运动特征进行数值模拟，得出磨料流运动的动态结果，并与高速摄影实验结果进行对比，指出计算机数值模拟结果对研磨机的设计和研磨工艺参数的选择具有实际的指导意义。该方法经济简捷，可以代替大量的工艺实验实现对离心研磨技术参数的优化，从而提高生产效率。

微重力蜡烛火焰特征数值模拟

建立了微重力蜡烛火焰的数学模型。计算与分析表明，火焰的形状由空气动力学特征决定，火焰是温度取决于化学反应动力学特征和火焰的热损失。在静止微重力环境中，自然对流的消失使火焰为半球形。辐射热损失对烛火焰温度（颜色）特征的形成有重要贡献，在静止重力环境下，化学反应放热速率受氧气扩散速率控制，辐射热损失的冷却使火焰温度低于正常重力温度值。但当环境气体的流动速度加大时，辐射热损失的影响逐渐减小，蜡烛火焰的温度逐渐接近正常重力蜡烛火焰的温度。当氧浓度较小时，火焰峰值温度小于烟黑形成的阈值温度（1300 K）；当氧浓度较大时，火焰温度大于烟黑形成的阈值温度。

激光熔凝加工中瞬时温度场及残余应力数值模拟

以激光熔凝表面强韧化处理为背景，应用空间弹塑性有限单元和高精度数值算法同时考虑材料组织性能的变潜模拟工件的温度场及残余应力，研究激光熔凝加工中瞬时温度场及残余应力数值模拟，同时考虑相变潜热及相变塑性的影响，用算例验证了模型的正确性，给出了不同时刻温度场分布及残余应力分布。

应力波在多层介质中传播特性数值分析

通过与相关文献结果的对比,在验证了数值模拟应力波传播可行性的基础上,比较了应力波通过3层花岗岩和夹层为泡沫铝的3层介质后,发现后者应力波幅值的衰减远大于前者,应变能增加为前者的1.6倍,证明了软夹层在研究的速度量级上对能量耗散具有显著作用;在入射波波长为3层介质总厚度1/2的条件下,当泡沫铝的厚度占总厚度约0.2时,得出了3层介质的应变能约为系统总能量的60%,此时入射波波长为泡沫铝厚度的2.5倍,组合介质获得较佳的衰减性能.

低渗透油藏渗吸法采油的数值模拟

针对渗吸法采油中的毛管力驱动项和流动系数的取值问题，根据地下流体渗流特征，建立了低渗透油藏渗吸法采油数学模型，给出了数值解法．定量分析了渗吸法采油的主要影响因素，通过实例验证，用该方法计算的各项动态指标与矿场实际值符合程度较高．结果表明：基质与裂缝渗透率之比小于O．Ol，油水黏度比小于15，毛管力较大的水湿油层比较适合于渗吸法采油，能够提高水驱采收率2％左右．

断续节理岩体随机模型三维离散元数值模拟

针对断续节理岩体提出了一种随机计算模型.在该模型中,假设结构面的形状为正方形,通过岩体结构面的统计分布函数模拟结构面的空间随机分布.给出了随机节理模型的实现方法,对该随机模型的算法可靠性进行了验证.通过单向加载模拟试验研究了节理岩体破坏强度与节理倾角及节理连通率等因素的关系,并与极限平衡条件推导的理论结果进行了比较,分析了数值模拟结果与极限平衡理论结果的异同性,进而验证了节理随机计算模型的可靠性.同时,研究了节理连通率与岩体等效弹性模量之间的影响关系,给出了二者的影响关系式.

氢氧爆轰波在变截面扩张管道中传播的数值模拟

采用二阶精度频散控制耗散格式(DCD)和8组分20个方程的基元反应模型,对轴对称变截面管道中氢氧爆轰波传播进行数值模拟.结果表明,爆轰波传播至突变截面扩张管道时,由于稀疏波的作用可能会使爆轰波局部熄爆甚至完全熄爆,对于某些敏感度高的反应气体爆轰波可以二次起爆.而在渐变截面扩张管道爆轰波相对不易熄爆.

甲烷超声速燃烧过程的数值模拟

提出了一种CH_4/O_2在超声速气流中燃烧的6方程化学反应模型，并且用在超声速高温空气中横向喷射的二维流场进行了数值模拟验证。特别模拟了不同来流条件和壁面条件对燃烧效率的影响及CH_4和空气中的氧气混合燃烧的过程。数值方法采用二阶精度的Harten-Yee隐式TVD格式，计算结果表明6方程反应模型能较好地反映CH_4/O_2的燃烧过程。

含节理岩块单轴受压试验三维离散元数值模拟

采用三维离散元方法，模拟含节理岩块的单轴受压试验。并针对节理空间分布，给出了解析解与数值计算比较的结果，验证了数值模拟的正确性。当节理正交时，离散元与有限元的计算结果一致。计算结果定量地说明了岩体的各向异性和尺寸效应。

超音速流动中侧向喷流干扰特性的数值模拟

通过与实验结果的比较验证Fluent软件可以用于超音速流动中侧向喷流干扰特性数值研究．使用Fluent软件对超音速流动中不同喷流压力和攻角下侧向喷流干扰特性进行的数值研究表明，超音速流动中，随喷流压力和负攻角增大，喷流前的高压区明显增大，喷流的控制效果更好．喷流包裹作用的影响范围在90°弹面内．喷流压力增大，喷流包裹作用加强，影响范围增大．