理论平板及其中央开槽颤振特性的CFD研究

基于任意拉格朗日-欧拉描述法及刚性模型和计算网格同步运动的动网格技术,数值模拟了作竖弯或扭转谐振动的平板绕流场.通过计算一个运动周期内作用在平板上的总功,分析了理论平板的颤振机理.研究表明仅有竖弯自由度或扭转自由度的平板不可能发生单自由度颤振.计算了中央开槽20%平板的颤振导数.通过对一设想的大跨度桥梁进行二自由度颤振分析,显示平板中央开槽能显著提高其颤振稳定性.最后从气动机理上解释了平板开槽能提高颤振稳定性的原因.     

基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究及比较

分析了标准k-ε模型和SST(ShearStress Transports) k-ω模型的模型特征和相关使用要求，并以它们为例数值识别了某大跨度桥梁断面的颤振导数.研究结果表明，基于合理的计算域和网格划分，这两种湍流模型均能较准确地识别桥梁断面的大部分颤振导数，但个别颤振导数识别上存在趋势性的差别，SST kω模型在识别桥梁颤振导数上优越于标准k-ε模型.本文研究为合理选择湍流模型进行颤振导数识别提供了参考.     

自锚式悬索桥加劲梁颤振特性的CFD研究

采用任意拉格朗日-欧拉描述法、二阶Projection格式和有限体积空间离散方法,求解运动刚性桥梁断面绕流场得到气动力,由CFD(Computational Fluid Dynamics)输入和输出通过系统识别得到颤振导数．应用该方法进行了长沙湘江三汊矶自锚式悬索桥加劲梁颤振导数的识别,得到的颤振导数与节段模型风洞试验结果的一致性,证明了本文方法的正确性．     

基于CFD的客车空气动力学分析

为了解决客车在高速行驶时,气动阻力急剧增加,耗油量增加的问题,针对某国产大型客车的简化模型及改进模型,应用计算流体力学原理和方法对模型的外流场进行了数值模拟,得到了两种客车模型的表面压力分布、速度矢量分布以及气动阻力系数等气动特性．对比分析表明：增大前围与顶部的圆角可以降低客车气动阻力,但是对后部流场影响很小．     

大跨自锚式悬索桥颤振稳定性的敏感性分析

基于桥梁多振型耦合的气弹性理论,建立了基于特征值问题的气动参数敏感性分析方法,并结合目前国内最大跨度的独塔和双塔自锚式悬索桥的风洞试验资料,分别探讨截面形状、气动阻尼、模态耦合、颤振导数等对桥梁气动性能的影响.分析结果表明:对于具有扁平流线型钢箱梁的自锚式悬索桥,其颤振临界风速的计算结果比较接近于薄平板,且绝大部分能量都集中到扭转振型上,表明对颤振发生起主导作用的是扭转模态;结构阻尼的增加在一定范围内对抑制结构响应所起的作用明显.以上特点表明自锚式悬索桥的空气动力性能与斜拉桥更为接近.     

钢筋混凝土双向偏压异形柱构件非线性分析

基于一种合理的钢筋和混凝土本构模型，以x,y方向的曲率和截面形心应变为参数，利用数值方法对钢筋混凝土异形柱构件进行非线性全过程分析，得到了弯矩-曲率全曲线（N-M-φ全曲线）．在得到N-M-φ全曲线基础上形成钢筋混凝土异形柱非线性分析的基本方程，通过与一般数值分析方法得到的异形柱N—M-φ全曲线进行对比，两者计算结果吻合较好，但该方法概念更加清晰．该研究成果可应用于钢筋混凝土异形柱的非线性有限元全过程分析．     

基于代理模型的气动设计稳健优化方法

为了减少不确定分析的计算量,提出了一种基于代理模型的不确定性气动设计优化方法,其中代理模型主要用于简化不确定分析计算过程.运用拉丁方试验设计和Krig-ing建立了代理模型,用随机参数来表示尺寸误差和飞行条件的变化.基于代理模型,以蒙特卡洛模拟法作为不确定分析方法,求解气动性能的均值和方差.在此基础上定义了气动稳健优化问题的表达式,用遗传算法进行求解,并以某翼型的优化问题对该方法进行验证.结果表明,通过该方法得到的最优解对不确定性的敏感度大大减小,同时在不确定的情况下仍然能满足设计约束条件.     

建筑数值风洞的基础研究

假设计算区域的上空面和二侧面为自由边界，地面和建筑物的各面为壁函数的边界，计算网格为３６×３０×２７，构造１０ｍ×１０ｍ×１０ｍ建筑数值风洞，采用ｋ－ε湍流模型，对该数值风洞进行了风绕流数值计算。得到了建筑表面压力分布及建筑周围速度矢量图，与实验结果比较表明，该数值风洞是可行的。     

高维三次样条插值法在气动参数计算中的应用

根据一维三次样条插值算法能够达到二阶连续的光滑程度，将其扩展到高维插值，应用到由多自变量决定的气动参数计算。相对于高维线性插值算法，提高了插值精度，同时又避免了高次拉格朗日插值中的失真现象。并针对于高维三次样条插值算法，提出一种改进的边界条件，能够提高插值精度，简便工程应用。通过标准函数的数值试验，证明该高维插值方法及其改进边界条件对气动参数计算精度的提高是明显的。     

明渠临界水深简化计算方法

明渠梯形断面临界水深一般采用计算方法或图解方法，费时费力精度不高，而圆形断面的临界水深只能用计算方法．本文采用简化公式的方法并作成计算表，可以提高计算速度２０倍以上，提高计算精度１０倍以上．     

Equatorial jet in the Indian ocean: theory

A nonlinear numerical model and a simple analytical theory explain the basic features of the equatorial surface jet in the Indian Ocean recently reported by Wyrtki. The observed width of this transient current, 500 kilometers, is given theoretically by twice the baroclinic equatorial radius of deformation. The numerical model reproduces all Wyrtki's observations of this natural phenomenon.     

饱和-非饱和三维流场核素迁移的数学模型及其应用

根据饱和-非饱和三维流场溶质运移模型和特征,提出了三维流场溶质运移模型分裂迎风特征和格式;给出了格式的稳定性条件和迎风元判别式;将理想模型的解析解与数值解进行了比较。结果表明,该格式对求解对流占优问题效果好,能有效克服数值弥散和解的振荡。本文给出的数学模型和分裂迎风格式被用于某地中低放废物处置场选址评价中得到了满意的结果。     

南京气象学院简单空气质量数值预报模式系统研究

建立了一个简单空气质量数值预报模式系统,该系统由中尺度数值预报模式（MM5）、Pielke中-β尺度气象模式和Euler大气平流—扩散模式以及Erisman干沉降模式组成。该模式系统具有资料获取容易、结构简单、使用方便、运行稳定等特点。应用该模式系统对南京、沈阳等城市的SO2浓度值进行了预报试验,结果表明,该模式系统能够较为准确地模拟城市范围内污染物的时空分布,可用于城市空气质量预报业务,现已在上海和南京的空气质量预报业务中得到应用。     

机械吸捕过程中蝗虫逃逸问题的探讨

野外试验时发现,蝗虫在吸捕的过程中有逃逸现象,并且主要出现在吸头两侧,因而吸捕率的高低跟吸捕机两侧流场的分布有密切关系。从吸嘴水平面更能直观地观察出吸头两侧流场的分布情况,利用F1uent软件中的RNGk-ε湍流模型对吸嘴水平面流场进行数值模拟,并结合试验数据分析草地蝗虫吸捕机吸头两侧流场的速度分布规律,寻求解决蝗虫两侧逃选问题的最佳方法,同时证明该数值算法的可靠性。     

割离井渗流模型的数值解及参数优化研究

以无上、下补给、井内定水位时,均质含水层中的割离井渗流模型为例,求出了割离井渗流模型的有限差分解,并对差分格式中的参数进行了优化;把数值解与解析解进行比较,分析了误差及其产生的原因。     

作物生长条件下层状土壤水分运动数值模拟

本文根据野外实测资料，分析了作物根系的生长规律。确定了作物腾发量，并用多元回归分析方法，拟合了作物根系吸水的数学模型，通过对一维土壤水分运动方程采用数值模拟的方法，分析了作物生长条件下层状土壤水分运动过程，与实测值比较认为拟合结果较好。表明所建立的根系吸水模型是合适的。     

玉米秸秆饲料除尘筛出物离散元数值模拟参数标定

为提高玉米秸秆饲料除尘过程中离散元数值模拟参数的准确度,采用物理试验与数值模拟相结合的方法对玉米秸秆饲料的筛出物进行离散元数值模拟参数标定。将物理试验测定筛出物中秸秆与尘土的接触参数作为数值模拟参数选择依据,利用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验确定对数值模拟休止角影响最显著的因素。以物理试验得到的休止角(41.668°)与标准筛除尘率(13.24%)为目标值,对显著性参数进行寻优;应用最优参数组合进行休止角与标准筛除尘率数值模拟,验证标定参数组合数值模拟精确性。结果表明:对数值模拟休止角影响显著的因素为,尘土接触模型JKR表面能、尘土-尘土恢复系数和尘土-尘土滚动摩擦因数;最优参数组合为,尘土接触模型JKR表面能9.052 J/m²、尘土-尘土恢复系数0.52、尘土-尘土滚动摩擦因数0.182。数值模拟休止角与物理试验休止角相对误差为1.26%,标准筛数值模拟除尘率与物理试验除尘率相对误差为7.93%。     

三维海洋数值模型在东中国海鲐鱼渔场预报中的应用

根据1998-2011年7-12月的东中国海鲐鱼渔业数据,应用数理统计方法对中心渔场作业位置与海区表温的关系进行了定量分析。以北纬32°为界,将东中国海鲐鱼渔场分为北部黄海渔场和南部东海渔场两部分,分别给出了各月份北部和南部渔场的最适表温范围。基于海洋模式ECOM-si建立了东中国海区的三维温盐流数值模型,结合各月份的最适表温数据,初步建立了鲐鱼渔场渔情预报模块。应用此预报模块,对鲐鱼主要作业期(7-12月)的中心渔场位置进行了回报,结果与历史捕捞作业数据符合良好。数值模型结果再现了北部渔场8月份起在黄海深水区周边发展,10月达到最盛,11月渔场位置南移,12月基本位于黄海海盆深水区的过程;以及南部渔场8月最盛,10月起大降,11月和12月远离黑潮主轴西侧海域,西撤至100 m等深线附近的发展过程。结果表明所建立的三维温盐流海洋数值模型和初步建立的渔场、渔情预报模块适用于东中国海重要渔业渔场和渔情的预测、预报应用。     

蒸发条件下蓄水坑灌法单坑土壤水分运动数值模拟及分析

通过室内试验与计算机数值模拟相结合的方法建立蒸发条件下土壤水分运动数学模型,采用交替方向隐式差分法进行求解,利用试验资料总结土壤蒸发率与表土（0～5 cm）含水率经验关系为对数曲线关系,并利用拟合关系式作为数学模型的边界条件。经验证,计算机数值模拟结果与实测结果吻合较好,表明利用该方法模拟蒸发条件下蓄水单坑土壤水分运动的问题是可行的。     

轿车车身表面压强分布的数值模拟

本文介绍了轿车身表面压强分布的数值模拟的理论依据及相应方法。建立了轿车车身外形数学模型和表面分布的物理模型，通过数值模拟结果与实验结果的对比，证明了该计算模型的可行性和正确性。