基于雅可比矩阵精确计算的GMRES隐式方法在间断Galerkin有限元中的应用

为改善高阶间断Galerkin有限元方法(DG)时间推进效率,在三维非结构网格下针对该方法建立了并行广义最小残差(Generalized Minimal Residual,GMRES)隐式时间迭代方法,GMRES方法基于科学计算工具包PETSc中的Krylov子空间求解器实现。为进一步提高GMRES的计算效率,发展了方程组右端项残值雅可比精确计算方法,针对无黏通量Roe格式和黏性通量BR2(Bassi Rebay 2)黏性计算方法,分别解析给出其对守恒变量多项式自由度的雅可比矩阵。基于建立的方法首先采用NACA0012翼型研究了GMRES的重启次数及收敛参数对方法收敛性影响,然后采用无黏及黏性算例对比研究了基于雅可比矩阵不同计算方法的GMRES计算效率,同时对比研究了雅可比矩阵完全近似求解下GMRES和LU-SGS(Lower Upper-Symmetric Gauss-Seidel)的计算效率。结果表明,建立的基于右端项残值雅可比矩阵精确求解的GMRES方法能够大幅提高不同精度DG方法的CFL(CourantFriedrichs-Lewy)数,相比前面提到的其它方法具有更高的计算效率,其收敛速度实现量级以上的提高。     

工艺因素对RFI复合材料渗透成型影响的试验研究

采用模拟试验的方法研究了复合材料树脂膜渗透成型(Resin Film Infusion RFI)过程中树脂粘度及压力对渗透高度及浸渍质量的影响。实验结果表明,总体上树脂的粘度提高,复合材料的渗透浸渍高度下降。成型压力则对不同粘度体系及增强材料预处理情况有不同的结果,一方面提高树脂渗透驱动力,另一方面压实纤维床从而降低渗透率。但压力的提高总是有利于提高渗透浸渍质量,减少孔隙率。分析认为压力影响渗透高度的实质是渗透压力变化及纤维床的压实两种因素的共同作用结果。     

适用于混合网格的改进雅可比迭代法及其应用

LU-SGS因有较高的鲁棒性和小的内存需求而得到广泛应用,然而用于混合网格计算前需要进行网格排序和分组来实现算法并行;此外,LU-SGS格式收敛效率不高。针对这些缺点,本文提出了一种改进的适用于复杂混合网格的雅可比迭代方法,无需网格排序和分组就可实现算法的并行化,且有较快的收敛速度。该方法编程实现简单,易于采用OpenMP实现并行。算例研究表明,相比于LU-SGS格式,在各来流条件下,本文提出的方法收敛速度更快,鲁棒性好,并行和串行结果一致,且内存需求增加很少。      

静电MEMS器件的力电耦合分析与模拟

分析了微机电系统中静电-结构耦合的拉入(pull-in)特性,比较了牛顿迭代法、松弛法、有限元/边界元混合法等方法求解静电-结构耦合问题的各自特点。     

双酚A型环氧树脂/DDS固化剂体系的流变特性及其黏度模型研究

通过DSC和黏度测量,研究了反应型固化剂DDS(二氨基二苯基砜)用量对双酚A环氧树脂体系黏度变化的影响规律。研究结果表明,流变特性与固化特性随固化剂用量的变化规律相似。DDS的用量在一定范围内对环氧树脂体系流变特性影响不大。建立了环氧树脂工程黏度模型,该模型能够有效的预测体系黏度变化的工艺窗口并进行黏度预报,为复合材料成型工艺的顺利实施以及工艺参数的科学制定提供基础。     

Beck梁柱的向心载荷模型逼近

 一、引言 悬臂梁在其自由端受切向跟随力作用的稳定性是一个典型的非保守问题。Beck于1952年用动力学方法求得了它的精确解,故称之为Beck梁柱问题。 本文根据Beck梁柱与向心载荷模型的正确关系,提出一种求解Beck梁柱的向心载荷模型逼近的方法。     

用非线性涡粘性模式计算三维湍流边界层

针对非线性涡粘性模式在求解三维湍流边界层流动时的不足，本文从压力－变形率关联项中的快速项出发，考虑流动非均匀影响，在显式代数应力模式的雷诺应力表达式中引入了反映雷诺应力“松驰”效应的速度二阶导数项，构造了一个新的非线性涡粘性模式。通过对典型算例－翼体角隔流动的计算结果表明，新模式能较好地再现出三维湍流边界层内雷诺切应力方向的发展滞后于速度梯度方向发展这一流动特性。     

锥运动环境下旋转矢量的三子样二次迭代优化算法

文章推导了三子样二次迭代捷联惯导姿态更新算法,提出了以锥误差最小为优化标准的三子样二次迭代优化算法,并对单回路的三子样、四子样,以及双同路的二子样、三子样的算法漂移进行了对比计算,发现三子样二次迭代优化算法优于其余三种算法.     

电弧喷射推力器电磁场模拟

为了揭示电弧喷射推力器内部电磁场特征及其与高温电离气体间的相互作用机理,建立了比较完善的电磁场模型,详细讨论了电磁场数值模拟方法及其计算效果.模型同时考虑了电场力、洛仑兹力和电子压强梯度对传导电流的贡献,由电子动力学方程和粒子微观碰撞理论推导出电流方程,由麦克斯韦方程组推导出电磁场控制方程,采用包括强隐过程(SIP)迭代法在内的十种迭代方法求解离散的电磁场方程.研究表明,SIP迭代法是适用于电弧喷射推力器电磁场模拟的快速有效的方法,模型能够准确地反映推力器内部电磁场与高温电离气体间的相互作用机理.     

苯乙炔苯酐封端聚酰亚胺低聚物的合成与性能

将4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐(ODPA),与3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)和1,4-双(4'-氨基-2'-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)或1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(1,3,4-APB)混合物通过高温缩合聚合反应合成了两种苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺低聚物PI-1和PI-2,对其熔体黏度、热行为及固化物的热性能等进行了研究.实验表明,PI-1和PI-2低聚物在280℃时具有低的熔体黏度(＜1 Pa·s)和良好的熔体黏度稳定性;经371℃固化后形成的纯树脂固化物具有优异的耐热性能,5%热失重温度超过520℃,Tg超过330℃,有望成为适用于RTM工艺的复合材料基体树脂.