过渡流区N-SDSMC耦合计算研究1
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流固耦合旧笔记学习流固耦合理论时的旧笔记。
在这篇论文中,讨论了将用在流固耦合计算中的一类高阶时间积分方法。
对应用敏感的默认设置使得对更适合的单元公式或数值算法的选取变得容易,以便在精度和CPU时间上获得最好的可能解。
将模型的欧拉和拉格朗日部分耦合的第一个任务是在拉格朗日结构上创建一个表面。
这个表面是用来传递两个求解区域之间的力的。
耦合面必须具有正的体积以便符合MSC.Dytran的内在要求。
这意味着表面的任何部分的发现方向必须指向外面。
既然MSC.Dytran是一个显式代码,因此不需要矩阵分解。
这样,一些隐式代码会发生的矩阵奇异的问题也就不存在了。
这种算法是不对称的,这是因为从点会被检查是否穿透了主(单元)分割但是反过来并不成立。
这意味着从面上的网格必须比主面上的网格更精细。
如果不是这样,就会在下面所示的两个尺度上发生穿透。
在欧拉网格上施加荷载和约束与在拉格朗日网格做这件事是有些不同的。
欧拉约束是格的单元表面上而不是节点上的。
ALE方法包含一个拉格朗日步骤,在该步骤中网格节点随着材料的流程而移动,一个区域重划分步骤,在该步骤中网格被修改以便提高质量, 还有一个重新映射步骤,在该步骤旧网格上的解被传递到了新的,改良的网格上。
三种耦合分别被称为流固耦合,多孔流固耦合和热流固耦合。
在一个普通的ALE 坐标系统中,用积分形式来表示被边界约束的任意体积V中的控制方程更加方便。
Gap条件在包含活门的动态FSI建模时是非常有用的。
牵引力平衡是一个规定流体和固体应力必须在界面的法线方向上平衡的动态条件。
必须用一个组织良好的FSI 耦合核心方案来连接两个模型。
该耦合方案应能为现有的数值方法提供连续性,以及两个模型间的兼容性,并且与单元种类,材料属性,或者网格拓扑形式无关。
设耦合系统的求解向量为X=(Xf, Xs) ,并且离散求解方程为F=(Ff, Fs)=0,其中Xf/Xs和Ff/Fs分别为流固求解向量和求解方程。
82研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.11 (下)燃气取样分析技术是航空发动机燃烧室效率测量、温度测量及排放指标评估最重要的技术手段。
然而,在当前的取样技术中,对于燃烧室全包线范围的出口气流状态,取样探针始终无法将样气保持在合适的取样温度范围,这给燃烧效率测量和燃烧室出口温度计算带来了较大的系统误差。
为了解决该问题,可通过换热数值分析设计合理的取样换热结构,进而采用单独设置取样循环保温系统对样气进行控温。
其中涉及的关键问题之一是高温高压气体管内流动热流固耦合及散热控制。
国外在高超声速流场、热和结构之间多场耦合问题方面进行高温高压气体管内流动热流固耦合及散热控制研究宋天1,单智超2,丁林1(1.重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044;2.中国航发四川燃气涡轮研究院,四川 绵阳 621000)摘要:燃气取样分析技术是航空发动机燃烧室效率和温度测量最重要的技术手段之一。
本文针对高温燃气取样过程中的高温高压气体在取样管内流动换热问题展开研究,分析了取样管内样气Ma 数、压力、温度分布和出口温度控制方法。
结果表明,样气压力和温度在取样管入口处先骤降后上升,样气Ma 数在入口段首先急剧上升然后大幅下降。
通过改变出口压比可调节出口样气温度,可实现390~430K 的温度调节。
关键词:热流固耦合;燃气取样;可压缩气体;散热控制中图分类号:V439.5 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2023)11(下)-0082-03了长期系统的研究,无论是基础研究还是实际工程应用研究都取得了许多有益的进展,多场耦合分析的思想和应用已经逐渐深入工程实际。
国内研究主要集中于流场的气动加热与固体结构传热之间的耦合问题,对于高超声速流场、热和结构之间多物理场耦合特征和规律的认识还不够深入,缺乏长期的、系统的基础研究,同时也缺乏实际的工程应用研究,其相关多场耦合建模与分析方法和研究手段还有待进一步发展和完善。
比奥固结全耦合模型参数灵敏度分析陈卓;骆祖江【摘要】为了准确研究比奥固结全耦合数值模型中水力学参数和土力学参数对地面沉降的影响程度,针对南通兴益大厦深基坑场地,以比奥固结理论为基础,引入黏性土流变理论,将模型中应力应变关系推广到黏弹塑性,同时考虑了土体相关参数随应力应变状态的动态变化,建立了地下水开采与土体变形的三维全耦合数值模型.在此基础上,选取相关水力学参数和土力学参数,进行局部灵敏度分析和Morris法全局灵敏度分析.结果表明:土体的弹性模量、黏聚力和重度对地面沉降的影响最大,此外,土体的内摩擦角和泊松比也分别对地面沉降有较大影响.%In order to study hydrological and mechanical parameters features on land subsidence of groundwater numerical model,a three-dimensional full coupling mathematic model was established and applied to the study of land subsidence on Nantong Xingyi building in Jiangsu Province. This model based on the Biot's consolidation theo-ry and combined with the rheological theory of cohesive soil,the constitutive relation in Biot's consolidation theory was extended to viscoelastic plasticity,and the relationship between dynamic changes of hydrological parameters and mechanical parameters with the stress and strain state was also considered. Related parameters were chosen here to analysis sensitivity coefficient on both local and global scale in the model. The results indicated that,in the influ-ence factors of land subsidence,the influence of the elastic modulus、cohesion and the weight of soil were the lar-gest,their parametersensitivity was higher,meanwhile,the internal friction angle and Poisson's ratio of soil also had great influence on the land subsidence.【期刊名称】《南昌大学学报(工科版)》【年(卷),期】2017(039)004【总页数】8页(P354-360,379)【关键词】比奥固结理论;地面沉降;数值模拟;灵敏度分析【作者】陈卓;骆祖江【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TU478地下水渗流场变化引起土体的变形压缩机制较为复杂,是国内外学者研究的热点之一。
北京邮电大学硕士学位论文无流边界条件下耦合系统中混沌同步的研究姓名:***申请学位级别:硕士专业:物理电子学指导教师:肖井华20050310理学院刘文远无流边界条件下耦合系统中混沌同步的研究摘要自从1990年Pecora和Carroll的早期工作开始,混沌同步已经成为非线形科学的一个热点。
特别是耦合的混沌系统的同步引起了人们极大的兴趣。
惠更斯时代的同步概念(仅涉及周期运动,表现为各种形式的锁频或锁相)在人们对耦合混沌系统的深入研究下已扩展为多种形式的混沌同步,其中包括完全同步,广义同步,相同步,滞后同步,部分同步等等新的内容。
本文主要讨论耦合系统中的完全同步。
在完全同步中,同步混沌的稳定理论已被提出,同步混沌的分岔行为已被广泛研究。
但是以往大部分工作都是基于周期边界条件的,而零流边界条件在自然界中更为广泛,在该条件下,系统同步问题还没有得到足够研究。
本文运用本征值分析法研究无流边界条件下耦合系统的同步问题。
我们发现在该条件下,耦合矩阵的本征值谱与周期边界条件下的有很大不同,分为两部分:孤立的零本征值和其他N_1个连续的成线性分布的本征值。
因而其同步问题也与周期边界条件下的有很大的不同。
本文的第一章是序言部分,详尽介绍了混沌研究中关于混沌同步的研究成果即现状。
在第二章中,我们详细介绍了本征值分析法。
在第三章中,我们运用本征值分析法讨论周期边界条件和无流边界条件下的耦合系统的同步问题,并作了比较。
在第四章中,我们给出了数值结果。
关键字:无流边界条件、耦合系统、混沌同步SYNCHRoNIZATIoNINCoUPLEDCHAoTICSYSTEMSWITHN0.FLUXBOUNDARYCONDITIONABSTRACTSincePecoraandCarroll’spioneeringworkin1990.chaossynchronizationhasbeenahotspotinnonlinearscience.Especially,chaossynchronizationincoupledchaoticoscillatorshasdrawnlotsofattention.Inthisnewenvironment,thesynchronizationconceptintheHuygeniiage,whichonlyrelatedtovariouskindsoffrequency—lockingorphase—lockingofperiodicmotions,hasbeenextendedtoavarietyofchaoticsystems,includingcompletesynchronization,generalizedsynchronization,phabesynchronization,partialsynchronization,etc.Incompletesynchronization,thestabilitytheoriesofthesynchronouschaoshavebeenproposedandthebifurcationofthesynchronouschaoshasalsobeenstudiedthoroughly.However,mostoftheworkiSdoneonperiodicboundarycondition.Thoughno—fluxboundaryconditionismoreoftenseeninrealsystems,synchronizationinthosesystemshasnotbeenpaidenoughattention。
高压注水地层的流固耦合有限元分析殷尧;刘益良;姜畔;朱庆杰【摘要】注水驱油是石油工程中提高石油采收率行之有效的一种方法,在注水方法上采用的是高压注采的形式,由于注水压力的控制不当往往会造成地层的膨胀变形,从而导致油水井的套管破损,而在储油层段的破坏是愈加明显的.在流固耦合理论的基础上,使用大型有限元分析软件ADINA对高压注采条件下的地层建立有限元模型,分析了高压注水下的地层变化形式,并且通过不同储层的不同渗透系数进行了对比分析,进而针对不同储层结构,合理控制注水压差,为预防和减少地层变形、油水井套管损坏等提供了依据.【期刊名称】《河北联合大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(034)004【总页数】5页(P8-12)【关键词】流固耦合;高压注水;渗透系数;ADINA【作者】殷尧;刘益良;姜畔;朱庆杰【作者单位】河北联合大学河北省地震工程研究中心,河北唐山063009;河北联合大学河北省地震工程研究中心,河北唐山063009;河北联合大学河北省地震工程研究中心,河北唐山063009;河北联合大学河北省地震工程研究中心,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TE357.60 引言在石油工程中,为了提高原油的采收率,往往采用向储油层注入一种流体(气体或液体)以驱动原油外流,从油藏中采出比一次采油法更多的石油。
注水是一种应用最为广泛的提高原油采收率的方法。
在我国大部分油田采用早期注水开发[1],经过多年实践,在多油层、小断块、低渗透和稠油油藏进行注水开发方面逐步形成了适合油藏特点的配套技术。
但随着油田开发时间的增长,特别是在高压注水采油的情况下,油水井套管损坏现象日趋严重,特别是近些年来,注水井的套损破坏已经远超油井[2]。
油水井的大量套损不仅严重影响到石油的正常生产,同时也带来了巨大的经济损失,因此,研究注水采油套损机理,防止套损破坏是石油开采中亟待解决的问题。
套管损坏与生产因素是密不可分的,如大庆杏北地区套管损坏速度明显与注水压力有关。
1 流体-固体耦合与单相渗流1.1介绍FLAC3D模拟了流体流过可渗透的介质,例如土体。
渗流模型可以独立于通常FLAC3D的固体力学计算,而只考虑渗透;或者为了描述流体和固体的耦合特性,与固体模型并行计算。
例如,固结是一类流固耦合的现象,在固结过程中孔隙压力逐渐消散,从而导致了土体的位移。
这种行为包含了两种力学效应。
其一,孔隙水压力的改变导致了有效应力的改变,有效应力的改变影响了固体的力学性能,例如有效应力的降低可能引发塑性屈服;其二,土体中的流体对孔隙体积的变化产生反作用,表现为孔隙水压力的变化。
本程序可以不仅可以解决完全饱和土体中的渗流,也可以分析有浸润线定义的饱和与非饱和区的渗流计算。
该条件下,浸软面以上的土体的孔隙水压力为零,气体是被动的(气体的压力考虑成负的)。
这种方法用于颗粒比较粗的毛细现象可以忽略土体。
渗流分析中有如下的特征:1.对应于渗流各向同性和各向异性渗透性采用两种不同的流体传输定律。
渗流区域中的不可渗透的区域用流体的null材料定义。
2.不同的zone可以赋予不同的渗流模型(isotropic, anisotropic or null)和属性。
3.流体压力,涌入量,渗漏量和不可渗透边界都可以定义。
4.土体中可以加入抽水井,考虑成点源或者体积源。
5.计算完全饱和土体中的渗流问题,可以采用显式差分法或者隐式差分法;而非饱和渗流问题只能采用显式差分法。
6.渗流模型可以和固体力学模型和传热模型一起使用。
在耦合问题中,可以考虑饱和材料的压缩和热膨胀。
7.流体和固体的耦合程度依赖于土体颗粒(骨架)的压缩程度,用Biot系数表示颗粒的可压缩程度。
(即用biot系数确定颗粒变形,来模拟力学与流体的耦合)8.用线性热膨胀系数和非排干导热系数来考虑热耦合计算。
9.对于热-流体-流动计算是基于线性理论,假设材料属性为常数,不考虑对流。
流体和固体温度局部平衡。
如果要模拟非线性行为,需要制定孔隙压力和用fish函数确定材料属性。
ms 过渡态计算过渡态计算是理论化学中的关键研究领域之一,通过计算和模拟物质在化学反应中的过渡态结构和能量变化,可以帮助我们理解和预测反应的机理和动力学过程。
在计算过渡态之前,首先需要确定反应物和产物的结构,然后通过优化计算得到过渡态的结构以及其相对于反应物和产物的能量变化。
过渡态计算方法主要可以分为两大类:一是基于分子轨道理论的方法,如Hartree-Fock(HF)、密度泛函理论(DFT)等;二是基于从头计算(ab initio)的方法,如自洽场方法、多组态自洽场方法等。
在分子轨道理论的方法中,DFT是较为常用和受欢迎的方法之一。
DFT基于Kohn-Sham方程,通过将多电子问题转化为在一个等效的虚拟体系中求解单电子问题来近似求解多电子体系的电子结构。
DFT具有较高的计算效率和适用性,能够对包含数百个原子的大分子进行计算。
在过渡态计算中,DFT可以通过优化得到过渡态的几何结构和能量,然后计算其振动频率来判断是否为真正的过渡态。
从头计算方法是一种基于量子力学原理,通过求解Schrodinger 方程来计算过渡态。
这种方法的精度较高,但计算复杂度也较高,适用于小分子体系和精确计算。
在过渡态计算中,从头计算方法可以通过初始的模拟和优化来得到过渡态的几何结构和能量,并计算相关的振动频率和反应动力学参数。
过渡态计算需要注意的一个关键问题是选择合适的计算模型和基组。
计算模型的选择包括初始构型的确定以及反应路径的设置。
通常情况下,初始构型根据过渡态的对称性和体系的几何构型进行选择。
而反应路径的设置则需要注意反应的形式和自由度的存在。
基组的选择往往是根据计算精度和计算效率进行平衡,常用的基组包括大型基组如在Gaussian和GAMESS软件中常用的6-311+G(d,p)等。
过渡态计算的结果可以帮助我们了解反应机理和动力学过程,并为合理设计新型催化剂和反应路径提供指导。
然而,过渡态计算也面临着一些挑战,如解决过渡态结构选择的问题、计算中的近似和误差以及大分子体系的计算复杂性等。
实验二过渡态计算一、实验目的1、理解介于反应物和产物间的过渡态的定义及其特有的性质。
CO和HCOH的几何构型。
2、掌握用b3lyp/6-31g(d,p)优化简单分子如H23、掌握用逐点优化法寻找过渡态的初始几何构型的方法。
4、进一步掌握分子几何构型的判断,二面角的确定。
二、实验原理1、The Hartree-Fock Approximation:对于多电子的分子体系,由于第i个电子与其余电子间的排斥能取决于所有电子的坐标,使这种分离变为不可能。
但可以在定核近似下将核的运动分离出去后,在固定的核势场 V HF(i)中近似求解多电子体系的能量本征方程。
2、基组的定义:基组是用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数。
在本实验中,使用Gaussian软件,用B3LYP方法。
3、6-31G(d,p)的定义:分子中从内层到价层的每个原子轨道使用一个STO (Slater Type Orbital),再对每一个STO用3个GTO (Gauss Type Orbital)展开。
(这里d: 对于除H原子以外的原子加一组d轨道(6个)p: 对于氢原子加一组p轨道)4、过渡态的定义:以量子力学对反应过程中的能量变化的研究为依据,认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物,活化络合物所处的状态叫过渡态。
也可定义为:①势能面上的一个驻点;②能量的二级导数矩阵有一个且仅有一个负本征值;③连接反应物和产物的能量高点;④满足前三条中能量最低者。
5、σ的定义:对于直角坐标体系,而对于非线性分子内坐标而言,3N-6。
三、实验结果1、反应物的优化及计算#p b3lyp/6-31G** opt=z-matrix freqCO 1 r1H 1 r2 2 a1H 1 r2 2 a1 3 180.0r1=1.206r2=1.11a1=122.0总能量E(RB+HF-LYP) = -114.50320a.u.几何构型:O2-C1-H3=122.3849O2-C1-H4=122.3849H3-C1-H4=115.2302C-O 键长1.206C-H 键长1.110分子所属点群为C 2v 。
一种新型周期永磁聚焦系统过渡区的设计邓光晟;吕国强;陈增泉;杨蕾;黎泽伦;蔡斐【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2007(19)7【摘要】分析了过渡区中电子注调节的基本原理,设计了一种渐变式的过渡区结构,其注腰半径为0.8 mm,周期均匀磁场峰值为0.29 T,周期为4.5 mm,压缩比为22.该结构能够在减小电子枪压缩比的情况下对电子注进行再压缩,得到符合互作用要求的电子注.将采用渐变式过渡区结构的电子注匹配与采用传统方法的电子注匹配进行了比较,模拟结果表明:采用渐变式过渡区结构匹配电子注不仅能有效改善电子注的层流性(波动性为8%),还能够提高电子光学系统的稳定性.根据此方法对Ku波段6 kW行波管的电子光学系统进行了模拟计算,得到了良好的设计结果.【总页数】5页(P1187-1191)【作者】邓光晟;吕国强;陈增泉;杨蕾;黎泽伦;蔡斐【作者单位】合肥工业大学,仪器科学与光电工程学院,合肥,230009;合肥工业大学,仪器科学与光电工程学院,合肥,230009;浙江科技学院,杭州,310012;合肥工业大学,仪器科学与光电工程学院,合肥,230009;合肥工业大学,仪器科学与光电工程学院,合肥,230009;合肥工业大学,仪器科学与光电工程学院,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】TN12【相关文献】1.行波管周期永磁聚焦系统结构优化设计 [J], 王林梅;甘邠;袁涛;高旭山;王磊;王敬东;张明2.行波管周期永磁聚焦系统的设计 [J], 蔡竺吟;吕国强;杨蕾;贺兆昌3.四注行波管周期永磁聚焦系统的优化设计 [J], 程玲莉; 王林梅; 王敬东; 王磊; 袁涛; 谭福明4.G波段分布作用速调管用新型周期永磁聚焦系统 [J], 王自成; 王元坤; 曲兆伟5.周期永磁聚焦系统永磁环横向场降低方法 [J], 程玲莉;王林梅;王敬东;沈安国;王磊;袁涛;叶健因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
过渡金属八面体配合物的d轨道分裂能的经验公式
过渡金属八面体配合物的d轨道分裂能是一种重要的物理现象,它反映了金属原子在发生化学反应时轨道内的能量变化。
在用于计算d -轨道分裂能时,许多研究人员使用传统的经验公式。
例如,根据马哈兹戈夫和维特雷兹的经验公式,可以将最基本的过渡元素的d 轨道分裂能的表达式简化为:
D_i = A + B / n^2 + C / Z^2
式中,Di表示第i个d轨道的分裂能,n是轨道的磁性quantum number,Z是原子核电荷,A, B, C分别为常数参数。
此外,Odisho等人开发了一种新的经验公式来计算d轨道分裂能,即:
D_i = A + B / n^2 + a / n^4 + b / n^4 + c / n^4
式中,a,b,c为常数参数,与原子核电荷无关。
多年来,这两类经验公式一直是用于计算过渡金属八面体配合物的d轨道分裂能的最主要方法之一,它们往往可以比较准确的反映d-轨道的分裂能的能量变化,而且计算量也相对较小,更容易实现。
胶州湾生物-物理耦合模型参数灵敏度分析石洪华;沈程程;李芬;王勇智【摘要】参数灵敏度分析旨在评价模型中各参数对模拟结果的影响程度,是参数优化和模型校正的基础步骤,也是认识模型行为的重要工具.所建的胶州湾生物-物理耦合模型包括浮游植物、浮游动物、营养盐、碎屑和溶解氧5类状态变量,对其涉及的50个参数进行灵敏度分析,得到3个非常灵敏性参数、2个灵敏性参数、11个比较灵敏性参数和34个不太灵敏性参数.非常灵敏及灵敏性参数包括浮游植物生长速率(μPRPC)、暗反应修正因子(FAC)、光饱和强度(α)、浮游植物死亡率(μDEPC)和水体消光系数(bla),主要影响浮游植物生长和死亡过程,反映了浮游植物在生态系统中的基础性和重要性作用.这5个参数显著地影响碳和营养盐循环,是整个胶州湾生态系统最主要的影响参数,应优先进行优化.比较灵敏性参数的影响主要表现在营养盐对浮游植物生长或死亡的限制以及温度对光饱和量的限制,浮游动物生长、牧食和死亡过程以及浮游植物生物量对牧食的限制,叶绿素a的生产,缺氧条件下沉积物释放磷以及浮游植物对磷的摄取等过程,这些参数对于各状态变量的灵敏性存在不同程度的差异,从而表征不同的特点.与不太灵敏性参数相关的过程主要为叶绿素a和碎屑消光作用,温度对浮游植物生长、浮游动物牧食、碎屑和沉积物矿化的限制,碎屑和沉积物矿化与沉降,与无机氮相关的大部分过程,溶解氧浓度变化等,这些过程除了受模型内部参数影响外,还在很大程度上受水深、海水温度和陆源污染等外部因素影响.比较灵敏及不太灵敏性参数影响模型局部过程,是模型校正的重要依据,除了非常灵敏及灵敏性参数以外,叶绿素a、浮游动物、碎屑和无机磷四种状态变量可分别根据叶绿素a最大生产系数(KCHmax)、浮游动物一级死亡率(μDEZC1)、有机碎屑矿化率(μREDC)和浮游植物磷摄取的半饱和常数(hUPPP)进行校正.与营养盐相关参数的灵敏度分析表明,胶州湾浮游植物处于磷限制,无机氮主要受陆源排污影响.因此,对无机氮的校正主要通过合理设置沿岸河流径流量或陆源污染物浓度与比例以及无机氮初始场.溶解氧对各参数均不太灵敏.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2014(034)001【总页数】9页(P41-49)【关键词】胶州湾;生物-物理耦合模型;参数灵敏度分析【作者】石洪华;沈程程;李芬;王勇智【作者单位】国家海洋局第一海洋研究所,青岛266061;国家海洋局第一海洋研究所,青岛266061;中国海洋大学环境科学与工程学院,青岛266100;中国海洋大学数学科学学院,青岛266100;国家海洋局第一海洋研究所,青岛266061【正文语种】中文近海生态系统是人类缓解资源环境压力的重要区域,已成为经济活动的密集区和社会发展的支撑区[1]。