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含水气溶胶颗粒蒸发及其耦合输运模拟

工程热物理学报 2022年第9期43卷 2404-2408页

作者：曾港陈林袁海专山本歩圆山重直中国科学院工程热物理研究所北京100190 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105 中国科学院大学北京100049 日本八户工业高等专门学校八户039-1192

新冠病毒及其变种肆虐全球使人们对气溶胶的输运机制产生了浓厚的科学兴趣。本研究考虑盐分等固态成分提出了一种新的蒸发模型用于模拟人体呼吸、咳嗽和打喷嚏引起的唾液形成含水气溶胶扩散、蒸发行为。模型考虑了含水气溶胶表面蒸发过... 详细信息

新冠病毒及其变种肆虐全球使人们对气溶胶的输运机制产生了浓厚的科学兴趣。本研究考虑盐分等固态成分提出了一种新的蒸发模型用于模拟人体呼吸、咳嗽和打喷嚏引起的唾液形成含水气溶胶扩散、蒸发行为。模型考虑了含水气溶胶表面蒸发过程,并耦合液滴动力学方程、加入流动阻力与重力、类液滴尺寸和初始速度等影响因子,研究了不同环境温度、相对湿度及相对风速等对含水气溶胶运动迁移行为的影响机制。对于单个液滴,结果不仅表明液滴尺寸越大,悬浮在空气中的时间越长;湿度越低、温度越高,液滴的蒸发速率越快。

关键词：气溶胶多相流模型耦合输运数值模型

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基于WENO重构的真正多维黎曼求解器

计算力学学报 2023年第6期40卷 1036-1043页

作者：胡立军谭诗德袁海专衡阳师范学院数学与统计学院衡阳421002 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105

具有良好守恒性与网格适应性的有限体积格式在流体力学的数值计算中占有重要地位。其中,求解数值流通量是实施有限体积法的关键步骤。一维情形下,通过求解局部黎曼问题来获得数值流通量的相关理论已经比较成熟。但是在计算多维问题时,... 详细信息

具有良好守恒性与网格适应性的有限体积格式在流体力学的数值计算中占有重要地位。其中,求解数值流通量是实施有限体积法的关键步骤。一维情形下,通过求解局部黎曼问题来获得数值流通量的相关理论已经比较成熟。但是在计算多维问题时,传统的维度分裂方法仅考虑沿界面法向传播的信息,这不仅影响格式的精度,还可能会造成数值不稳定性从而诱发非物理现象。本文基于对流-压力通量分裂方法来构造真正多维的黎曼求解器,通过求解网格顶点处的多维黎曼问题来实现格式的多维特性。采用五阶WENO重构方法来获得空间的高阶精度,时间离散采用三阶TVD龙格-库塔格式。一系列数值实验的结果表明,真正多维的黎曼求解器不仅具有更高的分辨率还能有效克服多维强激波模拟中的数值不稳定性。

关键词：黎曼求解器真正多维 WENO重构通量分裂激波不稳定性

一种改进的HLLEM格式及其激波稳定性分析

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物理学报 2020年第13期69卷 144-153页

作者：胡立军袁海专杜玉龙衡阳师范学院数学与统计学院衡阳421002 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105 北京航空航天大学数学科学学院北京100191

使用低耗散激波捕捉格式对高超声速流动问题进行数值模拟时经常会遭受不同形式的激波不稳定性.本文基于二维无黏可压缩Euler方程,对低耗散HLLEM格式进行激波稳定性分析.结果表明:激波面横向通量中切向速度的扰动增长诱发了格式的不稳定... 详细信息

使用低耗散激波捕捉格式对高超声速流动问题进行数值模拟时经常会遭受不同形式的激波不稳定性.本文基于二维无黏可压缩Euler方程,对低耗散HLLEM格式进行激波稳定性分析.结果表明:激波面横向通量中切向速度的扰动增长诱发了格式的不稳定性.通过增加耗散来治愈HLLEM格式的激波不稳定性.为了避免引入过多的耗散进而影响剪切层的分辨率,定义激波探测函数和亚声速区探测函数,使得只有在计算激波层亚声速区的横向数值通量时才增加耗散,其余地方的数值通量依然采用低耗散的HLLEM格式来计算.稳定性分析和数值模拟的结果表明,改进的HLLEM格式不仅保留了原格式高分辨率的优点,还大大提高了格式的鲁棒性,在计算强激波问题时能够有效地抑制不稳定现象的发生.

关键词：高超声速低耗散格式切向耗散激波不稳定性

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一种鲁棒的HLLC格式及其稳定性分析

计算力学学报 2020年第6期37卷 685-693页

作者：胡立军袁海专衡阳师范学院数学与统计学院衡阳421002 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105

精确捕捉接触波和剪切波的Godunov型数值方法,如流行的HLLC格式,在模拟高超声速流动问题时会出现激波异常现象。对HLLC格式进行稳定性分析发现,流体主流方向的扰动都能有效衰减,但是横向的密度与剪切速度的扰动不会衰减。具有特殊对称... 详细信息

精确捕捉接触波和剪切波的Godunov型数值方法,如流行的HLLC格式,在模拟高超声速流动问题时会出现激波异常现象。对HLLC格式进行稳定性分析发现,流体主流方向的扰动都能有效衰减,但是横向的密度与剪切速度的扰动不会衰减。具有特殊对称性的二维Sedov爆轰波问题证明了横向通量和不稳定现象之间的密切联系。利用压力比和马赫数来探测数值激波层亚声速区的横向网格界面,并且在该界面的数值通量上增加熵波粘性和剪切波粘性来构造一种激波稳定的HLLC格式。分析表明,在熵波粘性和剪切波粘性的作用下,横向的所有扰动都会衰减。一系列数值测试证明了新格式不仅可以成功地抑制各类激波异常现象,还保留了原HLLC格式低耗散性的优点。

关键词：高超声速流 HLLC格式 carbuncle现象熵波粘性剪切波粘性激波不稳定性

基于自适应有限元方法的CO2埋藏问题数值模拟及RKDG方法的斜率限制器研究

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基于自适应有限元方法的CO2埋藏问题数值模拟及RKDG方法的斜率限...

作者：袁海专湘潭大学

学位级别：硕士

全文分为两部分,共七章。主要对CO埋藏问题进行了数值模拟并研究了RKDG方法的斜率限制器。前三章为第一部分,主要对CO埋藏问题中DDC (dissolution-di?usion-convection)过程进行数值模拟。第一章介绍了该问题的背景及此方面的研究进展... 详细信息

全文分为两部分,共七章。主要对CO埋藏问题进行了数值模拟并研究了RKDG方法的斜率限制器。前三章为第一部分,主要对CO埋藏问题中DDC (dissolution-di?usion-convection)过程进行数值模拟。第一章介绍了该问题的背景及此方面的研究进展。第二章针对此问题给出了物理模型和无量纲化的数学模型。采用自适应有限元方法对给出的数学模型进行求解。在构造算法时,对受扰动影响敏感的计算区域采用高分辨率的静态网格,而对其它区域采用自适应网格。数值结果表明了算法具有稳定性和收敛性。第三章主要研究了瑞利数、不同随机种子产生的扰动、模拟区域的宽高比以及扰动强度对CO埋藏问题中DDC过程的影响。首次给出了扰动强度与对流发生时间、扩散层厚度及上边界CO质量流量之间的具体关系式。第四至六章为第二部分,主要研究RKDG方法的限制器。第四章简单回顾了计算流体力学中计算方法的发展过程。第五章介绍了流体力学中的Euler方程,并给出典型算例。就一维标量双曲方程详细给出了RKDG方法的算法步骤,对一维、二维的典型算例进行了数值试验。第六章提出了MBDF限制器,并通过数值试验将其与TVD、TVB以及BDF三种限制器进行了比较。最后,基于TVB和MBDF两种限制器作为自适应指示子,对h-型自适应RKDG方法进行了研究。

关键词：二氧化碳埋藏问题自适应有限元方法 RKDG方法 Euler方程限制器

湖南中华老字号餐饮品牌消费者认知度调研报告

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品牌与标准化 2022年第3期 10-16页

作者：左迎颖蒋嘉雯袁海专湘潭大学艺术学院湖南湘潭411105 湘潭大学数学与计算科学学院湖南湘潭411105

本文以湖南中华老字号餐饮品牌为研究对象展开实证调研,总计回收消费者样本959份,涵盖湖南省内、省外不同年龄层的各类职业人群。调研结果显示:消费者对“定价合理”“促销力度”“品牌传播推广”“数字化建设情况”的满意度不高。餐饮... 详细信息

本文以湖南中华老字号餐饮品牌为研究对象展开实证调研,总计回收消费者样本959份,涵盖湖南省内、省外不同年龄层的各类职业人群。调研结果显示:消费者对“定价合理”“促销力度”“品牌传播推广”“数字化建设情况”的满意度不高。餐饮企业应针对不同消费者展开精细化创新举措,并从就餐体验、老字号品牌特色、宣传推广三个方面着手拓展消费者。

关键词：老字号品牌餐饮消费者

一种求解运动曲面上对流扩散方程的三维水平集方法

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中国科学：数学 2012年第5期42卷 445-454页

作者：徐建军袁海专黄云清湘潭大学科学工程计算与数值仿真省重点实验室湘潭411105

给出了一种求解运动曲面上对流扩散方程的三维水平集算法.水平集函数被用来表示曲面.曲面上的微分方程及其解通过水平集方法被延拓到包含曲面的一个小邻域中.一种半隐式的Crank-Nicholson格式被用来做时间推进,中心差分和三阶加权实质... 详细信息

给出了一种求解运动曲面上对流扩散方程的三维水平集算法.水平集函数被用来表示曲面.曲面上的微分方程及其解通过水平集方法被延拓到包含曲面的一个小邻域中.一种半隐式的Crank-Nicholson格式被用来做时间推进,中心差分和三阶加权实质无振荡(WENO)格式被分别用来离散方程中的扩散项和对流项.分析证明了它在标准的Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)条件下的稳定性.数值算例显示了它能取得二阶精度.

关键词：三维运动曲面对流扩散方程水平集方法 von Neumann稳定性分析

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一种新型的高分辨率通量差分裂格式

计算力学学报 2021年第6期38卷 810-818页

作者：胡立军赵昆磊袁海专衡阳师范学院数学与统计学院衡阳421002 中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所北京100190 湘潭大学数学与计算科学学院湘潭411105

传统的Roe格式不满足熵条件并且在计算激波问题时会遭遇不同形式的不稳定现象,如慢行激波的波后振荡和红玉(carbuncle)现象。基于Zha-Bilgen对流-压力通量分裂方法,构造一种新型的通量差分裂格式。利用约旦标准型理论,通过添加广义特征... 详细信息

传统的Roe格式不满足熵条件并且在计算激波问题时会遭遇不同形式的不稳定现象,如慢行激波的波后振荡和红玉(carbuncle)现象。基于Zha-Bilgen对流-压力通量分裂方法,构造一种新型的通量差分裂格式。利用约旦标准型理论,通过添加广义特征向量构造通量差分裂方法来计算对流子系统。压力子系统具有一组完备的线性无关特征向量,因此可以构造传统的通量差分裂格式进行计算。为了提高接触间断的分辨率,利用界面变差下降(BVD)算法来重构对流通量耗散项中的密度差。激波稳定性分析表明,新格式可以有效地衰减数值误差,从而抑制不稳定现象的发生。一系列数值实验证明了本文构造的新型通量差分裂格式比Roe格式具有更高的分辨率和更好的鲁棒性。

关键词：可压缩流通量差分裂格式 Zha-Bilgen分裂方法界面变差下降算法高分辨率鲁棒性

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磁场对磁性湿颗粒运动机理的影响

重庆大学学报（自然科学版） 2018年第8期41卷 17-25页

作者：毛志谭诗德柯春海袁海专湘潭大学数学与计算科学学院湖南湘潭411105 铜仁学院大数据学院贵州铜仁554300

为了了解磁流化床内磁性湿颗粒的运动特性,数值模拟了匀强磁场作用下磁性湿颗粒的运动。数学模型上,采用离散元法(DEM)模拟颗粒运动,同时考虑磁场和液桥的双作用力模型。仅针对二维溃坝问题进行数值模拟,分别研究磁场和液桥对颗粒行为... 详细信息

为了了解磁流化床内磁性湿颗粒的运动特性,数值模拟了匀强磁场作用下磁性湿颗粒的运动。数学模型上,采用离散元法(DEM)模拟颗粒运动,同时考虑磁场和液桥的双作用力模型。仅针对二维溃坝问题进行数值模拟,分别研究磁场和液桥对颗粒行为的影响。数值模拟结果发现:无磁场作用时,液体体积分数增加,颗粒运动剧烈程度相对减弱,颗粒聚集行为增强;有磁场作用时,颗粒形成平行于磁感线方向的链,显著降低了颗粒的平均速度和平均位移。

关键词：磁性颗粒液桥力磁场离散元法溃坝问题