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模拟了幂律型流体在圆形截面过渡为正方形截面的收缩口模内的三维非等温挤出流动.采用罚有限元法处理了流体的不可压缩条件,消去了动量方程中的压力项,并运用降阶积分方法确保了压力解的稳定性;采用SUPG方法构造能量方程的非对称权函数,克服了对流项占优时数值解的失真;考虑了聚合物在口模内流动时产生的剪切热,运用Arrhenius模型计算了温度对黏度的影响.计算实例表明,可以获得合理的温度、压力、应力和温度分布.

关键词: 数字模拟 , SUPG方法 , 幂律流体 , 非等温 , 挤出口模 , 有限元

三维高斯粗糙表面数字化模拟方法

炊明伟 , 冯有前 , 王崴 , 李培林 , 马军林

表面技术

粗糙表面的数字模拟是工件接触性能研究的前提与基础.针对现有粗糙表面模拟方法的不足,提出一种新的三维高斯粗糙表面数字化模拟方法.根据设定的自相关函数矩阵构造求解转换矩阵的非线性方程组,采用改进的非线性共轭梯度法进行求解,根据得到的转换矩阵对随机矩阵进行变换,得到三维高斯粗糙表面的高度分布.最后利用提出的方法模拟了各向同性、异性两种高斯粗糙表面,通过对比分析模拟粗糙表面自相关函数,验证了该方法的有效性.

关键词: 粗糙表面 , 数字模拟 , 自相关函数 , 非线性共轭梯度法

膨胀作用在材料阻燃中的应用

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2013.03.02

文章第一部分定义了“膨胀”的概念和讲述了“膨胀”在聚合物阻燃方面的应用历史.第二部分从化学、动力学以及数值模拟的角度来阐述材料燃烧过程中形成“膨胀”的基本原理.最后一部分通过一些实例来体现“膨胀”在材料阻燃中的实际应用.利用膨胀现象来对聚合物材料阻燃以及基材防火是一种非常有效的方法;而基材表面形成膨胀炭层能够起到抑制火蔓延、隔绝热质传递从而保护基材的作用;因此,发展协效剂(特别是一些纳米颗粒)对膨胀阻燃体系的协效作用是今后阻燃的重要方向.文章旨在通过对“膨胀”形成机理的阐述并列出一些“膨胀”阻燃的实例,希望能够对利用膨胀阻燃来制备阻燃聚合物以及制备阻燃隔层来保护基材的阻燃科研者有所帮助.

关键词: 阻燃 , 膨胀 , 动力学 , 数字模拟

电子陶瓷材料的数字模拟与建模

张道礼 , 赵岚 , 徐建梅 , 吕文中

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2003.03.001

电子陶瓷材料正由经验研究和实物展示向虚拟设计和测试转变,从材料到器件性能的计算机数字模拟和建模也应运而生.本文介绍了电子陶瓷材料领域技术数字模拟与建模的理论背景,着重讨论了有限元方法(FEM)在压电及其相关陶瓷及换能器建模中的应用,以及分子动力学模拟在电子陶瓷材料电子结构、点缺陷和晶界特性等电子陶瓷材料中的研究进展和发展趋势.

关键词: 电子陶瓷材料 , 数字模拟 , 建模 , 有限元分析 , 分子动力学模拟

空间高温氧化物晶体生长过程中流体效应的数字模拟研究

刘照华 , 金蔚青 , 潘志雷 , 梁歆桉 , 陈刚毅

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2002.04.004

数字模拟方法可以模拟实际晶体生长过程,了解晶体生长参数的变化对晶体生长的影响.本文利用数字模拟的方法,在本实验室建立的空间二维实时观察装置中,对高温Li2B4O7熔液中生长KNbO3晶体的流体效应及温场进行了数字模拟研究,结果表明,在地面生长,熔液内部存在复杂的双涡流动模式,重力对熔液中的速度场和温场的分布产生强烈的作用,而在空间,当重力水平达到一定程度时,可以使熔液中的流动模式简单化,从而降低流动效应对传热、传质造成的不稳定性和不均匀性,有利于提高晶体生长的质量.同时通过对空间搭载实验与地面实验结果进行对比分析,与数字模拟分析的结果一致,随着重力水平的下降,熔液中的速度场,温场分布朝着稳态生长的方向发展,表面张力对流是形成均匀胞状晶体结构的主要因素.

关键词: 微重力 , 数字模拟 , 速度场 , 温度场

采用聚能爆破技术治理岩爆灾害的试验研究

陈清运 , 邓雄 , 刘美山 , 王飞跃 , 姜均文

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2011.03.006

岩爆是地下工程一大灾害,在应力集中的部位,采用爆破方法释放高地应力,可以有效降低岩爆灾害.聚能爆破具有用药量小、刻槽和成缝效果好的优点.结合锦屏二级水电站引水隧硐地下工程的岩爆问题,探讨了采用聚能爆破技术降低岩爆的可行性,并进行了浅孔和深孔聚能爆破的对比试验.研究表明,聚能爆破在高地应力条件下的成缝和刻槽效果较普通预裂爆破大为提高,采用聚能爆破技术降低岩爆灾害是可行的.

关键词: 聚能爆破 , 岩爆 , 数字模拟 , 成缝 , 刻槽

高温超导块脉冲磁化实验研究与理论模拟

霍海宽 , 丘明 , 夏东 , 徐哲 , 林良真

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2004.04.003

通过磁化熔融织构超导块材俘获远高于常规永磁体的磁场,可以用于磁分离、制作电机等,如何磁化是其中关键技术问题之一.脉冲磁化目前被认为是最有前景的超导块材的磁化方式之一.我们通过霍尔元件测量脉冲磁化过程中超导块材表面磁场的变化,并运用磁通蠕动流动模型和幂指数模型分别描述脉冲磁化过程,理论与实验相比较,结果表明磁通蠕动流动模型能够更好地描述脉冲磁化,热量的产生、局域的温升直接关系到俘获磁场的大小,通过合理的铁轭设置和利用多脉冲磁化技术有助于提高最终的磁化效果.

关键词: 超导块材 , 脉冲磁化 , 热量 , 数字模拟

定向凝固多晶硅铸锭炉石英坩埚的改进与热场优化

吴元庆 , 赵洋 , 王泽来 , 周涛 , 边玉强 , 陆晓东 , 张鹏

人工晶体学报

针对定向凝固多晶硅铸锭炉内温场的分布特点,利用COMSOL 5.0模拟软件优化设计了定向凝固多晶硅铸锭炉内部坩埚形状,并对优化后铸锭炉内的温场分布进行了详细分析.结果表明:将坩埚底面由平底结构改进为凸底结构,可优化铸锭坩埚内的温场分布,使长晶界面的等温线趋于水平分布,进而可有效解决中心区域结晶过早、边角区域结晶过慢和边角区热诱导缺陷、杂质密度大等铸锭过程中存在的基本问题.

关键词: 多晶硅 , 坩埚形状 , 温场 , 数字模拟 , 等温线