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一种用于立体供热管网的水力计算方法

周海舰, 王海, 朱彤

计算物理 2017, 34 (3): 355-364.

摘要（422）

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PDF （2322KB）（1270）

为了充分利用新能源的节能潜力，需要提高供热管网模型在非对称、非规则拓扑结构的管网上进行水力计算的能力.本文提出一种立体管网建模方法.该方法无需基于图论搜索基本回路，能够在三维非对称、非规则拓扑结构上直接对热网进行水力工况分析.将该方法与传统方法的建模过程进行详细的比较，并通过具体案例计算验证方法的有效性.

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供热管网中管段阻力系数的辨识方法

王海, 王海鹰, 周伟国, 周海珠

计算物理 2013, 30 (3): 422-432.

摘要（292）

PDF （1120KB）（1324）

提出一种新的管网阻力系数辨识方法,利用管网中少量节点处的压力或流量测量值对所有管段内壁粗糙度进行有效辨识,达到获得管段阻力系数的目的.该方法的辨识模型不仅能灵活利用工程手册所推荐的管道粗糙度等先导信息,还可综合利用多种工况下的辨识值,获得更高精度的辨识结果.基于这种辨识模型,提出一种结合遗传算法(GA)和有效集法(AS)的混合算法求解最优化问题.混合算法改善了局部搜索效率,同时具备较好的全局寻优能力.通过对2个案例管网参数的辨识计算,表明新方法可获得精度较高的辨识结果,并且对较大的管网也能得到稳定的计算结果.

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周期结构声散射系数的无网格数值计算方法

王海涛, 曾向阳

计算物理 2013, 30 (2): 229-236.

摘要（327）

PDF （1363KB）（1050）

将无网格思想引入周期结构声散射系数的数值计算,提出两种无网格数值计算模型:边界无网格模型(Boundary Meshless Model,BMM)及无网格平面波分解模型(Meshless Plane Wave Decomposition Model,MPDM),两种模型均可对任意形状周期结构的声散射系数进行计算,其中BMM适用于尺寸有限大的周期结构,而MPDM适用于尺寸无限大的周期结构.详细介绍两种无网格数值计算模型的推导过程,利用两种模型对正弦型周期结构的散射系数进行计算,并与测量实验结果进行对比分析,结果显示两种模型都具有良好的准确性,但BMM相比于MPDM误差更小.最后对两种模型的特点和适用性进行分析.

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基于面向对象方法的多源环状管网水力计算

王海, 王海鹰, 朱彤, 周海珠

计算物理 2012, 29 (5): 713-720.

摘要（305）

PDF （862KB）（1309）

提出一种基于面向对象的方法,以元件的对象属性表达管网的拓扑结构,以对象方法表达水力计算模型,用对象事件反映边界条件变化响应的方法,然后通过遍历整个管网元件对象进行水力计算.对工程中两种常见的多源管网结构进行计算,分析表明,新方法能有效地处理多源环状管网结构、源变化引发的水力平衡问题,计算偏差小,能够充分满足工程计算的需求.

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周期栅格结构表面的零反射现象

王海涛, 叶宏

计算物理 2011, 28 (3): 427-432.

摘要（318）

PDF （342KB）（1066）

为研究周期微栅格对材料法向反射特性的影响规律,利用时域有限差分(FDTD)方法计算周期在6~14μm之间的一维硅栅格结构的光谱法向反射率,通过选择合适的栅格轮廓和参数,在不同波长位置实现零反射现象.在此基础上分析三角形栅格的深度H和刻蚀宽度L对其光谱法向反射率的影响,发现在3.23μm和8.7μm附近实现零反射现象的最佳栅格参数.

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基于特征值方法的旋翼尾迹稳定性分析

王海, 徐国华

计算物理 2007, 24 (6): 705-710.

摘要（292）

PDF （240KB）（1118）

给出一个旋翼尾迹线性化稳定性分析的方法.在该方法中,尾迹涡线被离散为直线涡段,尾迹的扰动归结为涡元端点的扰动,考虑了桨尖涡的自诱导和涡线的互诱导以及桨尖涡与桨叶的实际干扰.使用该方法,分别以UH-1H和AH-1G模型旋翼为例,对悬停和前飞状态的旋翼尾迹的稳定性进行计算和分析.结果表明:旋翼尾迹运动存在大于0的特征值,是内在不稳定的,且最大发散率随波数变化呈现出一定规律性;前飞与悬停状态不同,其最大发散率减小,不稳定性减弱.

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堆积床内非驻定过滤燃烧的一维研究

张根烜, 陈义良, 刘明侯, 叶桃红, 王海峰

计算物理 2006, 23 (2): 217-223.

摘要（281）

PDF （419KB）（1295）

多孔介质内气体过滤燃烧不同于自由流中燃烧,燃气与多孔介质强烈换热.热波波速和燃烧波波速是燃烧过程的特征参数.以惰性堆积床内的甲烷/空气的低速过滤燃烧为例,提出一维解析模型,用摄动理论推导出燃烧波波速,用直接求解方法和格林函数方法给出充分发展后的和瞬态的燃烧温度分布,并进行计算验证.

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CH₄/O₂/N₂层流火焰瞬态响应特性数值分析

王海峰, 陈义良, 陈华蕾, 刘明侯

计算物理 2006, 23 (2): 193-198.

摘要（252）

PDF （404KB）（1198）

用数值分析方法研究CH₄/O₂/N₂层流扩散火焰的瞬态响应特性.采用详细的GRI-Mech 3.0机理(包含53种组分,325个基元反应)描述CH₄氧化和NO_x生成.首先比较火焰面稳态结构的计算结果和实验数据,以验证数值方法的可靠性.用台阶跃变的火焰拉伸率来模拟瞬态流场对火焰面局部结构的影响,给出了火焰面结构(温度、组分浓度)的瞬态响应曲线,分析了火焰面的响应特性.着重探讨了不同拉伸率跃变幅度对响应特性的影响,发现火焰面的响应对于拉伸率正向跃变和负向跃变并不对称,而是相反,且在小的拉伸率跃变范围内火焰面响应时间和拉伸率跃变幅度近似成反比关系.另外,温度的平均响应时间远大于一个典型湍流燃烧场的流动时间尺度,说明火焰面非稳态效应对于湍流燃烧数值模拟有重要意义.

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抬举湍流H₂/N₂射流火焰的PDF模拟

王海峰, 陈义良

计算物理 2006, 23 (1): 73-79.

摘要（288）

PDF （251KB）（1081）

采用数值目的研究了一个高温燃烧产物环境中的抬举湍流H₂/N₂射流火焰,对火焰的自然和抬举特性进行了研究.采用标量联合概率密度函数(PDF)目的处理详细的化学动力学过程,而湍流流场采用一个多时间尺度(MTS)k-ε湍流模型计算.计算中结合了一套描述氢气氧化的详细化学反应动力学机理.计算结果和实验数据进行了对比,表明所采用的模型可以精确的模拟火焰抬举高度和自然的过程.

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湍流扩散火焰局部熄火和再燃现象的PDF模拟

王海峰, 陈义良

计算物理 2004, 21 (6): 471-476.

摘要（273）

PDF （355KB）（1014）

对一个值班湍流CH₄/O₂/N₂射流扩散火焰(Sandia Flame D)进行了数值模拟研究.所采用的数学物理模型包括双尺度的k-ε湍流模型,标量联合的概率密度函数(PDF)输运方程方法,甲烷氧化的ARM简化化学反应机理(包含16种组分,12步总包反应)和欧几里德最小生成树(EMST)小尺度混合模型.将计算结果和实验数据进行了比较,不仅对于平均量,对于标量的散点分布和条件概率密度分布也是如此.计算结果表明文中采用的模型不仅能够预测宏观的火焰结构,而且预测了湍流燃烧中复杂的局部熄火和再燃过程.

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轴对称钝体后湍流扩散燃烧的PDF模拟

朱明, 陈义良, 王海峰, 董刚

计算物理 2004, 21 (3): 351-356.

摘要（282）

PDF （360KB）（1158）

在无结构网格中,对轴对称钝体驻定的湍流扩散火焰进行数值模拟.采用有限容积(FV)/Monte Carlo(MC)混合算法求解湍流燃烧问题的混合算法.Monte Carlo法求解脉动速度标量频率的联合概率密度函数方程,有限容积法求解平均质量、动量和能量方程.求解的两组方程是相容的,合理的耦合方式可以减少统计偏差,计算精度和效率显著优于单独的颗粒方法.文中对化学反应采用层流火焰面模型,并将数值计算结果与实验结果作了比较和分析.

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氢气扩散火焰中辐射源项湍流脉动特征的PDF模拟

徐晓, 刘林华, 陈义良, 王海峰

计算物理 2004, 21 (3): 346-350.

摘要（257）

PDF （353KB）（1209）

采用κ-ε湍流模型、标量联合的概率密度函数(PDF)输运方程和层流火焰面模型相结合,模拟氢气自由扩散火焰中辐射源项湍流脉动特征.给出了主燃区内辐射源项湍流脉动的频率图.辐射源项的样本点分布集中,大约95%以上的样本落在其系综的±3倍方差以内,频谱图为单峰.

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受限湍流射流扩散火焰的PDF模拟

王海峰, 陈义良, 李艺

计算物理 2003, 20 (1): 59-64.

摘要（276）

PDF （219KB）（1364）

采用k-ε双方程模型和概率密度函数(PDF)相结合的办法,研究受限条件下的湍流射流扩散火焰,着重考虑受限条件下固体壁面、压力梯度等因素对速度场和标量场求解的影响,并在此基础上对两个不同尺寸的受限湍流燃烧场进行计算,分别研究了受限湍流射流扩散火焰的流场结构、火焰结构和火焰形状.最后给出结果,定性分析,并得出结论.

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多元约束非线性规划的区间方法

王海鹰, 张乃良, 刘蕴华

计算物理 1992, 9 (S1): 539-541.

摘要（238）

PDF （218KB）（1472）

本文给出了求解约束非线性规划的区间方法。利用连续区间扩张,函数判别法等,删除一切不包含极值点的单元。在迭代过程中同时求得最优解和最优值。数值算例表明,这种方法是有效的。

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