超声速化学反应流场迎风格式数值模拟及并行计算

基于有限体积迎风格式对超声速燃烧流场进行了的数值模拟.由于超声速燃烧流场绕流的复杂性,要求对多组分Euler/N-S方程求解的数值模拟方法应具有较高的计算精度及效率.本文引用辅助点方法建立了具有空间二阶精度的van Leer迎风矢通量分裂格式,并应用于超声速燃烧流场绕流的数值模拟.化学反应为氢气/空气十反应模型,采用考虑了化学反应特征时间的当地时间步长显式Runge-Kutta时间推进格式.对钝头体模型爆轰现象、后向台阶氢气喷射及二维内外流超声速燃烧流场模型进行了区域分裂技术的并行计算.计算结果与参考文献作了对比,得到了满意的结果.     

二维双曲型守恒律的一类MmB差分格式

基于通量分裂、单元平均分片线性重构及逆风特性进行空间离散,构造了二维标量非线性双曲型守恒律的一类新的二阶精度的半离散差分格式。进一步地利用二阶TVDRunge-Kutta离散方法对时间进行离散,得到了一类新的时空二阶精度的全离散差分格式,并证明了格式的MmB特性。之后,将格式按分量形式推广到二维非线性双曲型守恒方程组。该方法的一个主要优点是使用分量形式格式计算二维非线性双曲型守恒方程组,无须解黎曼问题且不用进行局部特征分解,因而形式简单、计算量小。通过计算二维可压缩流欧拉方程组的几个算例,数值结果表明,该格式具有高精度、高分辨率及计算简单的特点。     

一种基于B+树的RFID抗冲突算法

针对二进制树形算法冲突集合分裂速度慢、标签分裂不均匀问题,提出一种基于B+树的RFID抗冲突算法.本算法将冲突集合分裂成一个3阶的B+树,即将每次发生冲突的集合分裂成3个子集,从而加快冲突集合的分裂速度,冲突集合相当于B+树的中间节点,每个子集分别对应于一个关键码,叶子节点或只包含一个标签或为一个空集合.为了防止集合分裂的不均匀,引入合适的hash函数,使集合均匀分裂.仿真实验表明,B+算法减少了标签冲突的发生,缩短了标签识别延时,提高了识别性能.     

希尔伯特空间中分裂等式不动点问题的强收敛性

介绍和研究了无穷维希尔伯特空间中分裂等式公共不动点的一个新的迭代方法.在适当的条件下,证明了由新算法生成的序列强收敛于分裂等式公共不动点问题的一个解.最后,将结论应用到分裂等式问题和变分问题中.     

箱体结构及计算方法对夏玉米农田N2O排放测定结果的影响

为探讨不同箱体结构及计算方法对夏玉米农田N_2O排放测量结果的影响,于2012—2013年在中国农业大学曲周实验站采用静态箱-气相色谱法研究了4个处理在夏玉米季N_2O排放结果,即大箱+直线算法、小箱+直线算法、大箱+曲线并直线算法及小箱+曲线并直线算法。小箱顶部中央留孔使玉米茎能够通过采样箱顶部而不影响玉米生长,大箱在玉米生长到50 cm以后压弯玉米植株。研究表明:在定量夏玉米农田土壤N_2O排放时,与不破坏玉米根系正常生长的小箱测定结果相比,因使用大箱并压弯玉米造成玉米生长不良,不会显著影响N_2O累积排放量的测定结果。在N_2O日排放通量较强时,曲线并直线算法与直线算法得到的结果没有显著差异;而在N_2O日排放通量较弱时,曲线并直线算法测定结果高于直线算法。由于N_2O排放较弱时的通量对夏玉米季农田N_2O累积排放量贡献很小,因此,曲线并直线和直线算法在计算夏玉米季农田N_2O累积排放量时并无显著差异。     

基于Maxwell-Stefan扩散模型的土壤碳通量计算方法研究

目前土壤碳通量的监测方法存在一定的缺点,导致无法长时间精确监测。针对这一问题,提出用Maxwell-Stefan扩散模型进行碳通量的计算,并建立开放型气室模型进行仿真研究。根据仿真程序生成的不同高度的浓度时间序列,基于Maxwell-Stefan扩散模型计算二氧化碳通量值,将计算结果与仿真设定值进行对比。其中,设定通量为0.5 μmol·m^-2·s^-1时,计算结果为0.547 μmol·m^-2·s^-1;设定通量为1.0 μmol·m^-2·s^-1时,计算结果为0.969 μmol·m^-2·s^-1;设定通量为2.0 μmol·m^-2·s^-1时,计算结果为2.122 μmol·m^-2·s^-1。运用该算法计算的误差均在10%以内。另外,与Fick扩散模型的计算结果进行对比,在3组实验下,Maxwell-Stefan模型计算所得的通量值都更加接近于设定值。本研究的结果表明,Maxwell-Stefan扩散模型适用于土壤呼吸碳通量的计算,并且具有较好的计算结果,从理论上验证了该模型用于土壤碳通量计算的可行性和准确性。     

模型燃烧室中两相化学反应流动的大涡模拟

对带V型火焰稳定器的模型燃烧室中气液两相化学反应流动进行大涡模拟(LES)，研究中采用了欧拉一拉格朗日方法。利用大涡模拟来研究气相流场，k方程亚网格尺度模型来模拟亚网格涡粘性。化学反应速率由亚网格EBU燃烧模型来确定，两步亚网格紊流燃烧模型被用来确定CO浓度，NO亚网格污染物生成模型被用来评估NO生成速率，辐射热量传递采用了热通量辐射模型。并在交错网格体系下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解，液相在拉格朗日坐标系下采用PSIC算法对其进行求解。通过大涡模拟，能得到气相和液相之间的质量、动量和能量交换。通过计算值和实验值的比较可知，出口温度和污染物成分浓度实验结果与计算结果吻合较好。因此采用大涡模拟方法来模拟两相化学反应流动和污染物生成过程是可行的。     

基于信息增益总体竞争的决策树分裂属性选择算法

提出了一种能在一定程度上避免决策树陷入局部最优的分裂属性选择算法：总体竞争.该方法考虑了候选属性在总体学习样本上的分类能力,以此通过各候选属性的相互竞争,确定决策树增长过程中的分裂属性.以Iterative Dichotomizer 3（ID3）算法为对照的实验数据表明,该方法能以较小的代价获得较高的决策树准确率.     

玉米叶片形态建模与网格简化算法研究

【目的】协调禾本科作物形态模型的可视化效果和计算效率之间的关系。【方法】提出一种利用非均匀有理B样条（NURBS）插值结合使用多直线段分裂算法（splitting）来重建玉米叶片三维形态并实现曲面网格简化控制的方法。【结果】该方法利用三维数字化仪采集的数据点，通过计算节点矢量、差值计算反求曲面控制点等步骤构造出玉米叶片曲面，具有较强地真实感效果；根据叶片形态特征，采用多直线段分裂算法的逆运算来对叶片曲面网格数量进行简化，在尽可能保持曲面特征的同时可显著降低网格数目。【结论】应用该方法进行玉米冠层可视化与光分布计算，结果表明，在不显著增大计算误差的前提下，可以明显地提高计算效率。     

求解奇异鞍点问题的GPHSS-GSOR迭代法的半收敛性

在Hermitian与反Hermitian分裂(HSS)迭代法和广义的SOR(GSOR)迭代法的基础上,把针对非奇异鞍点问题的PHSS-SOR分裂迭代方法推广至广义的PHSS-SOR(GPHSS-GSOR)分裂迭代法,并用于奇异鞍点问题的求解.详细分析了求解奇异鞍点问题的GPHSS-GSOR迭代法的半收敛性,用数值实验验证了新算法的有效性.