一、二维不可压流程序在PVM环境下的并行计算（论文文献综述）
梁岚博[1]（2021）在《沙粒群运动的SPH-GPU并行计算方法研究》文中指出
何帆[2]（2021）在《基于RELAP5/FLUENT耦合程序的熔盐堆热工水力瞬态分析》文中研究指明熔盐堆具有良好的中子经济性、固有安全性、在线后处理和可实现钍铀循环等特点,在第四代核能系统国际论坛上被评选为六种先进核能系统的代表设计之一。作为六种先进核能系统中唯一采用液态核燃料的反应堆,和传统反应堆系统相比,熔盐堆的燃料制备工艺相对简单,可将钍铀等核燃料直接溶解于冷却剂中制备成燃料盐。燃料盐在流经石墨慢化剂通道时发生裂变反应释放能量,裂变热直接沉积在载热剂里。2011年,中国科学院启动了国家先导科技专项“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统”,致力于研发第四代核能系统钍基熔盐堆以实现对超铀元素的嬗变和我国丰富的钍资源的有效利用。作为熔盐堆最具有代表性的一种设计方案,石墨慢化通道式熔盐堆以石墨材料为堆芯的慢化剂,在堆芯内部由截面为六边形的石墨组件按照一定的规则排布构成,这使得熔盐堆与传统反应堆在堆芯热工水力学上有很大不同,需要开发新的热工水力分析程序满足该类型熔盐堆的热工水力基本需求。作为大型一维热工水力瞬态分析通用程序,RELAP5能针对反应堆事故工况进行快速瞬态计算,但缺少三维现象分析,存在一定局限性。商业CFD软件应用最广泛的FLUENT程序,适用于大多数流体流动和传热相关过程,能有效针对堆芯局部进行建模分析,获得局部区域的三维温度场和流场,但对熔盐堆系统进行建模分析存在较大难度。目前,两者均在熔盐堆的研究中得到了广泛应用。为了综合利用两种程序的优点,本工作以石墨慢化通道式熔盐堆为研究对象,基于RELAP5程序和FLUENT程序,为液态熔盐堆开发了新型的一维系统程序和三维计算流体力学程序相互耦合的RELAP5/FLUENT耦合程序。本文的主要研究内容包括:1:针对RELAP5和FLUENT程序特性,研究RELAP5和FLUENT程序耦合的方法,基于显式耦合的方法实现RELAP5和FLUENT程序的耦合。基于RELAP5和FLUENT程序在熔盐堆热工水力分析上的局限性,本工作旨在实现RELAP5和FLUENT程序间的耦合,既能获得三维温度场流场分布,又能综合利用一维系统代码的优点,满足液态熔盐堆热工水力分析的基本要求。通过FLUENT用户自定义函数和RELAP5源代码的修改,建立输入输出模块,在每个时间RELAP5程序和FLUENT程序相互读取耦合边界参数,并在每一个时间步计算结束后输出耦合边界参数以便进行下一个时间步的计算,成功地实现了RELAP5程序和FLUENT程序的显式耦合。2:通过管道流动问题验证RELAP5/FLUENT耦合程序的正确性,并对CIET自然循环回路和石墨慢化通道式熔盐堆进行稳态的耦合计算。一个水平管道流动问题首先被用来验证RELAP5/FLUENT耦合程序的正确性,通过RELAP5/FLUENT耦合程序与RELAP5程序、FLUENT程序单独分析的结果进行了对比,RELAP5/FLUENT耦合程序的计算结果和RELAP5程序、FLUENT程序单独计算的结果具有较好的一致性。基于RELAP5/FLUENT耦合程序,对UCB CIET双回路自然循环回路进行建模分析,经过验证本文程序可以很好的模拟预测自然循环特性,增强本耦合计算程序用于熔盐堆稳态分析和瞬态分析的可信度。通过RELAP5/FLUENT耦合程序对石墨慢化通道式熔盐堆的稳态分析,在进行系统热工水力分析的同时也可以获得堆芯内部更精确和更详细的温度场分布和流场分布情况。3:基于RELAP5/FLUENT耦合程序,实现通石墨慢化通道式熔盐堆的瞬态热工水力特征分析。本文基于RELAP5/FLUENT耦合程序,将展开对2MW石墨慢化通道式熔盐堆的瞬态热工水力分析（如反应性引入、二回路入口温度降低和二回路流量变化等瞬态）。在瞬态分析中,基于RELAP5/FLUENT耦合程序,可以显着分析瞬态分析中的三维空间效应,研究不同工况下的熔盐堆的瞬态热工水力特性,从而综合评定熔盐堆的安全性,为熔盐堆的设计及安全评审提供一定的参考。本文工作基于RELAP5和FLUENT程序的特性,开发了一种新型一维热工水力学程序和三维计算流体力学工具间的耦合程序,并对该RELAP5/FLUENT耦合程序的正确性进行了相关的验证。本文以一种2MW的石墨慢化通道式熔盐堆为研究对象,利用RELAP5/FLUENT耦合程序分别分析了该反应堆的稳态及瞬态特性。本文基于开发的RELAP5/FLUENT耦合程序能够有效满足石墨慢化通道式熔盐堆的稳态热工水力分析和瞬态热工水力分析的基本需求,获得更加精确和更加详细的温度场分布和流场分布,对TMSR专项的工程设计具有重要的应用价值。
杨宁[3]（2021）在《基于人工智能和HydroInfo的无资料地区的城市雨洪预警预报研究》文中指出随着全球气候变暖,在全球范围内极端天气发生的频率和严重程度都出现增加的趋势,加上我国城镇化进程的加快,近几十年由于极端天气引发的城市雨洪灾害的频次、影响范围以及严重程度都在逐年增加。因此,对城市雨洪问题的研究是十分必要的。管网、降雨预报、地形等对于城市雨洪问题的模拟是必不可少的资料。排水管网数据的获取尤为困难,并且由于多种原因,即使获取了某地区的铺设数据,我们也无法准确的了解到该区域的准确排水能力。因此本文采用人工智能的方式对卫星图像进行处理来获取道路网络,并根据《GB50014-2006室外排水设计规范》推算出相关地区的排水能力。降雨以及地形资料都来源于公开数据集。在本文的最后,使用如上资料对北京7·12特大暴雨对该方法进行验证。模拟结果表明该方法能够在无测量资料的情况下准确并且高效的完成城市雨洪过程的模拟工作,同时这也证明了人工智能方法和水力学结合的可行性。论文首先论述了前人的研究内容和方法,同时分析了城市化过程和全球变暖对城市洪水的综合影响,并阐述了本文的选题意义以及主要工作内容。然后介绍了本文使用的方法及原理以及对本文方法的验证。
刘聪[4]（2021）在《隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法》文中进行了进一步梳理随着国家基础设施建设的蓬勃发展和“一带一路”宏伟战略实施,交通路网以及水电项目向遍布崇山峻岭的西部地区纵深拓展,我国已成为世界上隧道建设规模与难度最大的国家。隧道修建规模和难度不断增大,数量不断增多,修建过程中突水灾害频发,已经成为制约隧道与地下工程安全建设的世界级难题。根据渗流通道与隔水阻泥结构的不同,可以将隧道突水灾害划分为两大类型:裂隙岩体渐进破坏诱发突水和充填结构渗透失稳诱发突水。其中充填结构失稳突水是指隧道施工中遭遇到宽大裂隙、断层破碎带、岩溶管道等充填结构,内部介质在施工扰动和地下水渗流作用下失稳涌入隧道而诱发突水灾害,该类突水更易形成瞬间喷薄式高压大体量突水灾害,灾变演化机理犹为复杂。本文以隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水模拟分析方法为研究主题,深入研究了地下水渗流和水力侵蚀作用下充填介质体强度弱化进而诱发突水灾变演化机理,提出 了基于 DEM-SPH（Discrete Element Method-Smoothed Particle Hydrodynamics）的两相介质流-固耦合模拟分析方法,取得了一系列具有理论意义和应用价值的研究成果,并依托永莲隧道断层突水突泥、尚家湾隧道岩溶管道突涌水以及引松供水工程TBM隧洞突涌水等典型案例开展了三维隧道充填结构突水突泥灾害演化数值模拟,取得了良好的效果。主要研究成果如下:（1）基于隧道充填结构骨架颗粒-侵蚀细颗粒-地下水三相物质组成假定,推导了考虑水压力作用的多孔介质骨架弹塑性变形控制方程,引入可以同时考虑法向力（压）和剪切力作用的Hyperbolic屈服破坏模型,建立了充填结构骨架介质屈服破坏准则。基于细观尺度颗粒受力平衡分析,推导了细颗粒侵蚀发生的临界水力条件,引入了细颗粒侵蚀速率控制方程和水力侵蚀弱化因子的概念,推导了细颗粒侵蚀作用下骨架孔隙率和渗透率演化控制方程,建立了可以定量表征粘聚力和抗拉强度与细颗粒侵蚀之间弱化关系的充填介质水力侵蚀弱化本构模型。同时引入了可以描述从侵蚀初期至失稳破坏全过程的双曲型流体粘度演化本构模型,建立了泥水混合流体非线性动力学控制方程。最后,从地下水渗流、细颗粒侵蚀、骨架颗粒应力变形的三场耦合角度出发,阐明了“充填体孔隙率增大、介质粘结强度弱化、混合流体粘度变大”的充填结构失稳“三变”演化过程,系统地揭示了充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水突泥灾变演化机理。（2）基于颗粒离散元基本原理,引入了超二次曲线型颗粒形状表征方法及其配套接触检测算法,实现了岩土类材料真实颗粒形状的准确模拟。在第二章充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳“三变”演化机理的基础上,开发了离散元颗粒粘结水力侵蚀软化本构模型,并通过自主编程,将其嵌入现有离散元模拟方法中,建立了基于DEM的岩土体侵蚀软化模拟分析方法。通过开展了岩土材料三轴压缩、直接剪切等数值试验,研究分析了不同水力侵蚀作用下材料宏观强度的影响规律。（3）根据泥水混合物非牛顿流动特性,引入了双曲线型非线性流体粘度流变模型,定量地描述了混合流体动力粘度随细颗粒侵蚀率之间的变化关系。通过自主编程将该混合流体变粘度流变本构模型嵌入现有的SPH计算程序中,开展了经典的二维方腔剪切流、流体溃坝过程模拟以及流体溃决对刚性圆柱体的冲击过程数值试验,验证了现有程序的有效性,实现了混合流体变粘度流动演化过程模拟分析,为隧道突水过程中地下水真实流态演化的提供了模拟方法。（4）针对充填结构中岩土介质和地下水两相物质组成特点,建立了分别由DEM方法模拟岩土固体介质力学变形和破坏过程、由SPH方法模拟多孔介质中地下水流态演化过程的两相介质耦合模型,同时引入适用于大尺度粒子类流-固耦合问题高效模拟的双向耦合不求解策略,形成了基于DEM-SPH方法的两相介质流-固耦合模拟分析方法。针对复杂工程模型流-固耦合模拟,提出了复杂数值模型构建方法、基于Linux集群的混合并行加速算法和三维可视化处理技术,开展了隧道充填结构失稳诱发突水涌泥过程数值模拟,研究了不同充填固体分数、颗粒尺寸、流体粒子间距以及耦合网格尺寸等条件下泥水混合物流动速度、堆积演化状态。（5）依托江西吉莲高速永莲隧道富水断层破碎带突水突泥灾害、湖北保宜高速尚家湾隧道充填岩溶管道突涌水灾害和吉林引松供水工程3#TBM隧洞突涌水灾害等典型充填结构突水突泥灾害案例,采用本文提出的基于DEM-SPH的充填结构两相介质耦合模拟分析方法,开展三维充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟。深入分析了突水（突泥）灾害发生过程中固体和流体介质的演化状态以及它们流动速度变化规律,监测并记录了关键监测断面处固体和流体突水涌泥流量（质量）的变化。最后,针对TBM隧洞掘进突水涌泥案例,分析了 TBM掘进机刀盘所承受的突水涌泥冲击力变化和刀盘扭矩变化,以数值模拟成功地诠释了现场施工中由于突水涌泥灾害发生造成TBM掘进机刀盘卡顿、无法正常工作的现象。
王亚辉[5]（2021）在《中子输运与传热流动耦合的格子Boltzmann数值建模》文中研究表明核反应堆精细中子输运-传热-流动（Neutron Transport-Thermal-Hydraulics,NTH）耦合计算是先进反应堆数值模拟的研究重点之一,涉及中子物理、流体力学以及传热学等多学科交叉。由于中子输运模拟的复杂性以及不同物理过程之间的差异性,堆芯内部耦合NTH过程的精细模拟仍需深入研究。本文基于实现简单,具有强并行性和多场耦合优势的格子Boltzmann（Lattice Boltzmann,LB）方法,发展了中子输运高精度LB模型,建立了中子输运LB模型的自适应、非结构网格以及大规模GPU并行加速方法,并在此基础上构建了NTH模拟的统一LB框架。建立了中子输运高精度LB模型并编制了相应的计算程序。针对中子输运SN方程、SP3方程以及中子扩散方程,建立了高精度LB模型。通过高阶Chapman-Enskog展开建立了高精度中子扩散LB模型,在不明显提高计算复杂度的前提下有效提高计算精度;采用耦合双分布LB模型通过高阶Chapman-Enskog展开建立了中子输运SP3方程高精度LB模型,保持了标准LB模型所有优势并有效提高计算精度;从离散速度Boltzmann方程出发,建立了中子输运SN方程有限差分LB模型,提高了准确性和稳定性。数值结果表明,以上高精度LB模型具有比标准LBM更高的精度和稳定性,同时对多维非均匀堆芯以及时空动力学问题具有较高的精度和良好的适应性。将中子输运LB模型发展到自适应网格和非规则网格条件,建立了中子输运自适应网格和非结构网格LB模型并编制了相应的计算程序。针对先进反应堆内部复杂中子分布,发展了自适应调整网格分布同时网格之间关系明确的迁移流分块自适应网格优化（Streaming-Based Block-Structured Adaptive-Mesh-Refinement,SSAMR）中子输运LB模型。消除了传统自适应网格技术的复杂树状数据结构,并克服了多块网格技术灵活性差的问题。为提高复杂堆芯几何适应性,发展了非结构网格有限体积中子输运LB模型,能灵活模拟复杂几何中子输运问题。模拟结果表明,基于SSAMR的中子输运LB模型能准确模拟多群中子输运问题,同时能灵活而简单地自适应调整网格结构;非结构网格中子输运LB模型能准确而灵活地适用于不同几何堆芯结构。对中子输运LB模型开展了并行加速技术研究,建立了GPU并行加速的中子输运LBM技术并编制了相应的计算程序。针对精细反应堆数值模拟耗时长的特点,发展了GPU集群并行加速的中子输运LB模型。由于中子输运LB计算简单且局部性强,极适合于GPU多线程并行加速计算。针对中子输运SN方程的角度离散特性,发展了空间-角度二级并行的GPU加速中子输运SN方程LB模型。结果表明,GPU并行加速中子输运LB模型能有效提高计算效率,同时空间-角度二级并行加速能进一步提高中子输运SN方程LB模型的计算速度。在以上研究的基础上,针对反应堆堆芯多物理耦合条件,建立了中子输运-传热-流动耦合LB计算框架并编制了多物理耦合LB计算程序。在中子输运LB数值计算方法的基础上,耦合传热、流动计算过程,建立了细致求解反应堆核、热、流耦合过程的统一LB框架lbm NTH。将中子输运SN、SP3以及扩散方程等三种常用中子输运控制方程,导热及对流换热等传热形式,以及Navier-Stokes和LES方程等流动控制方程统一到LB框架下进行求解,并在统一的数据结构及离散格式下考虑其耦合关系。为适用于液态核燃料堆芯,基于有限Boltzmann形式发展了液态燃料缓发中子先驱核守恒LB模型。数值结果表明,lbm NTH框架可以灵活而准确地模拟耦合NTH过程;小尺度条件下中子输运SP3近似比中子扩散近似能更准确地模拟中子输运过程;温度反馈在高温条件下有很强的作用;提高慢化剂流速能有效改善传热并展平温度分布,有利于堆芯安全稳定运行。综上,为实现核反应堆内中子输运过程与传热、流动过程的耦合求解,本文建立了中子输运过程高精度LB数值模拟方法,并在统一LB框架下实现了中子输运、传热、流动过程耦合模拟。本文工作是工程热物理理论在核工程领域的有效应用和拓展,可以为反应堆多物理耦合研究及大规模工程应用提供一种新的思路。
邓国忠[6]（2020）在《偏滤器热沉积宽度的实验与模拟研究》文中研究说明托卡马克磁约束核聚变被认为是最有可能让人类实现和平利用核聚变能的一种方式。对于未来托卡马克装置而言,如何将聚变反应所产生的能量安全有效地排出将是一个巨大的挑战。偏滤器作为托卡马克装置中主要的热沉积部件,势必承受着巨大的热负荷。尽管目前包括EAST在内的很多托卡马克装置都相继把偏滤器靶板材料由碳材料升级成了更为耐热腐蚀的钨材料,但对于未来反应堆而言,其偏滤器靶板所承受的来自聚变反应的热流将远比当前正在运行中的托卡马克的偏滤器所承受的热流要高。大量高温等离子体沉积到偏滤器靶板上对靶板材料的腐蚀是无法避免的,因此能否解决偏滤器靶板的热负荷过大问题将在一定程度上决定着托卡马克磁约束聚变的未来前景。目前来说,解决偏滤器靶板热负荷的方式主要有几种。第一种方式是通过注入杂质来增加刮削层（SOL）以及偏滤器区域的辐射。通过辐射的方式使得大量能量能够更均匀地分布于第一壁和偏滤器靶板从而降低了打击到偏滤器靶板的热流。然而这种方式可能会影响到等离子体芯部的约束性能,因为可能会有少量的杂质粒子进入芯部,从而增加了芯部的辐射而导致芯部约束性能降低。另一种方式就是通过增加刮削层粒子流和热流打击到偏滤器靶板的接触面积,从而达到降低偏滤器靶板平均热负荷的目的。目前来说可以通过几种方法来增加等离子体与偏滤器靶板的接触面积。第一种方式是采用特殊的偏滤器位型来增加接触面积,比如雪花偏滤器位型。然而特殊偏滤器位型往往需要更多的偏滤器线圈来产生,由于偏滤器线圈是极为昂贵的,因此采用此类特殊偏滤器位型势必会增加聚变能的成本。另一种方式就是通过扩宽偏滤器的热沉积宽度（又称热流宽度或SOL宽度）来达到降低靶板热负荷的目的,而本论文的主要研究内容就是通过实验与模拟结合的方式研究电流和不同加热方式等放电参数对EAST偏滤器热沉积宽度的影响以及通过数值模拟对中国聚变工程试验堆（CFETR）的偏滤器热流宽度进行预测模拟。其中EAST实验部分主要依托EAST偏滤器探针诊断系统,模拟部分主要利用两个边界大型模拟程序SOLPS和BOUT++。主要包括以下内容:（1）通过实验和模拟结合的方式研究了等离子体电流对EAST偏滤器热沉积宽度的影响。实验研究表明,无论是低杂波（LHW）加热放电还是中性束注入加热（NBI）放电,无论是高约束模式（H模）还是低约束模式（L模）,等离子体的偏滤器热沉积宽度都随着等离子体电流的增大而减小,这一结论和国际上多装置的联合实验研究结果一致。另外通过模拟的方式对几炮不同等离子体电流的放电炮进行了模拟,模拟发现等离子体电流影响热沉积宽度的原因可能是由于不同等离子体电流下的连接长度不同而导致的。等离子体电流与连接长度呈反比关系,而连接长度越长,粒子和热流在SOL中的径向输运时间就越长,因而偏滤器热沉积宽度越宽。这一模拟研究在一定程度上解释了热沉积宽度与等离子体电流呈近似反比的内在原因。（2）通过实验与模拟结合的方式研究了不同加热方式对EAST偏滤器热沉积宽度的影响。我们通过实验研究发现,LHW加热等离子体的偏滤器热沉积宽度约为NBI加热等离子体的偏滤器热沉积宽度的两倍。进一步研究发现,偏滤器热沉积宽度与LHW加热功率占加热总功率的比值呈正相关关系。为了进一步弄清LHW与NBI加热影响偏滤器热沉积宽度的内在因素,我们利用模拟的方式研究了两炮分别以LHW和NBI加热为主的稳态H模放电炮。研究发现漂移在两炮放电的边界径向输运中都起着主导作用,但LHW加热放电炮中的背景湍流的强度要比NBI加热放电炮中背景湍流强度大很多,这可能是导致LHW加热放电具有更宽的偏滤器热沉积宽度的内在原因。（3）通过模拟的方式研究了径向输运对EAST偏滤器热沉积宽度的影响。我们利用SOLPS和BOUT++程序对粒子和热径向输运系数进行了扫描模拟,研究发现偏滤器热沉积宽度随着径向输运系数的增大而增大,这一模拟结果与理论定标一致。（4）通过实验与模拟结合的方式研究了 EAST不同约束模式对偏滤器粒子流宽度的影响。我们把实验中grassy ELMy以及type-I ELMy放电下的粒子流宽度与BOUT++输运系数扫描模拟中得到的粒子流宽度进行了对比,发现不同约束模式放电具有不同粒子流宽度是因为不同约束模式放电下的径向背景湍流强度不同所导致的。（5）利用BOUT++输运程序与SOLPS程序对CFETR初步偏滤器结构下的稳态等离子体放电的偏滤器热流宽度进行了预测模拟。BOUT++模拟结果表明粒子流宽度超过热流宽度的2倍大小。BOUT++模拟得到的CFETR热流宽度约为2.56 mm而SOLPS模拟的Ar杂质注入放电条件下的CFETR热流宽度约为6.01 mm。二者虽没能进行很好的匹配,但二者的模拟结果均表明CFETR的热流宽度将比依据现有实验装置的实验定标率对CFETR热流宽度的预测值要大很多。（6）通过对比BOUT++输运程序和BOUT++湍流程序模拟得到的CFETR热流宽度以及漂移模型预测的热流宽度,我们发现CFETR放电下的边界径向输运已不再由漂移所主导,而是由背景湍流所主导,这也解释了为何依据以漂移为主导的现有装置的热流宽度实验定标率无法很好地预测CFETR的偏滤器热流宽度。
张森[7]（2020）在《三维不可压缩超弹性大变形管与内流相互作用研究》文中研究说明生物管道广泛存在于人体各个系统中,在外部生理压力和内流的共同作用下管道容易发生结构坍塌、起鼓和自激振动等典型力学响应,且这些力学响应与许多生理现象（科罗特科夫音、颈静脉哼鸣、呼吸噪声等）以及医学应用（血压测量计、辅助发声装置等）有关。为解释这些生理现象并为医疗设备的研制提供参考,本文围绕大变形管道与内流相互作用的流固耦合系统开展研究,针对现有大变形管道流固耦合问题研究中模型不够完善、数值分析方法耗时过长以及稳态解稳定性判定方法缺失等问题,建立了可靠的力学模型并提出了高效的数值分析方法,主要工作包括以下几个方面。建立了不可压缩超弹性大变形管道与内流相互作用的三维全管道模型,包括几何模型、系统控制方程和系统边界条件。三维全管道几何模型分为上游不变形段、中间变形段和下游不变形段三部分;中间变形段管壁采用不可压缩超弹性材料模型进行描述,运用拉格朗日描述方法建立固体控制方程,管内流体假设为牛顿流体,流动状态为层流,采用欧拉描述方法建立流体控制方程;内流与管道内壁接触界面为无滑移边界,管道入口和出口为速度控制边界或者压强控制边界。新建立的三维大变形管道流动模型既可以模拟管道对称变形也可以模拟管道非对称变形,为模拟管道发生各种类型模态屈曲提供了可能。提出了大变形管道与内流耦合问题三维模型的高效数值分析方法,并开发了相应的有限元程序。在数值分析方法方面取得了两项进展:其一是建立了高质量有限元网格的自动划分方法,使得流体区域中越靠近管壁网格越密并通过旋转线方法构造出跟随管壁变形的自适应网格,结合任意拉格朗日欧拉法和迦辽金法建立了流固耦合系统的有限元离散方程;其二是利用波前法结合子结构法和共享存储并行编程（Open Multi-Processing,Open MP）实现了大规模方程组的并行求解,降低了计算时间。搭建了大变形管道与内流相互作用系统的实验平台,实现了管壁三维变形的光学测量。将本文数值计算结果与实验测试数据、已有研究结果进行对比分析,对理论模型、数值分析方法以及有限元程序的正确性进行了验证。分析了大变形管道流动系统的若干典型稳态解的流场与管壁变形特征。首先,分析了采用不同管壁材料模型对大变形管道流动系统响应的影响,发现若应变较大,不同材料模型下系统的响应存在明显差异,证实了采用非线性模型描述管壁的必要性。其次,分析了管道发生模态3屈曲以及模态2与模态3混合模态屈曲时的流场并与模态2屈曲时的流场进行比较。发现流场的特征为:模态2屈曲和模态3屈曲单独发生时,沿着管道中心轴的压强分布相似并和混合模态屈曲时差异较大;三种类型屈曲下流体的粘性能量耗散集中在管道屈曲区域的流场边界层;模态3屈曲、模态2屈曲和混合模态屈曲时沿管道轴向的射流特征分别为存在一股射流、存在两股射流和没有射流。然后,分析了模态2屈曲和模态3屈曲下系统稳态解个数的分布特征和管壁变形特征,发现在速度控制边界条件下,随着雷诺数增大,管道变形可增可减,系统可能存在一个轴对称解加一个屈曲解、一个轴对称解加两个屈曲解、一个轴对称解;在压强控制边界条件下,随着雷诺数增大,管道变形增大,系统可能存在一个轴对称解或者一个轴对称解加一个屈曲解。提出了三维大变形管道流动系统稳态解稳定性的两种判定方法。首先,对系统稳态解作微扰动,建立了系统稳态解稳定性问题的特征值方程,它是一个大规模非对称矩阵的广义特征值问题。采用波前法避免大规模矩阵求逆,将广义特征值问题转化为标准特征值问题。在ARPACK软件包上进行二次开发并求解实部最大的特征值,以实部最大特征值的实部正负判定稳态解的稳定性。其次,开发了系统瞬态解求解程序,对系统稳态解作微扰动,计算扰动之后的瞬态解,依据响应幅值随时间的变化特征判定稳态解的稳定性。然后,分别采用特征值方法和瞬态解方法对管道发生模态2屈曲时稳态解的稳定性进行了判定,发现特征值方法和瞬态解方法对稳态解的稳定性给出相同的结论,两者相互校核,表明了两种方法的有效性。本文建立的力学模型及相应的数值分析方法与求解程序,可用于大变形管道与内流相互作用系统的稳态解求解、稳态解的稳定性判定及瞬态解求解。通过改变管道几何形状、管壁材料模型与参数、上下游边界条件等可模拟实际生理状态下生物管道的变形受力特征与内流的流动特性,为心血管疾病发病学原理及病理过程研究提供支撑。
聂云聪[8]（2020）在《汽车轮毂分类算法研究及系统实现》文中进行了进一步梳理近年来随着汽车产量的不断增加,汽车轮毂行业不断发展壮大,将自动化生产技术引入生产线的需求也在不断提升。汽车轮毂的种类日益繁多,多达上百种,并且不断有新轮型面世。传统的通过人工分类识别汽车轮毂类型的方法准确率不高,且长期观测容易引起疲劳,对人眼有损伤,已经无法满足工厂的生产需求。本论文采用计算机视觉相关技术,实现了轮毂分类和钢套检测算法,并开发了一套轮毂生产管理系统。主要研究工作如下:（1）从轮毂分类算法的实际需求出发,设计实现了从生产线上原始图像中分离出轮毂图像的图像预处理方法,并且结合模板匹配和SURF特征点匹配两种分类算法,实现了基于双重验证机制的轮毂图像分类算法,最终分类准确率达到99.9%。（2）从生产线上选取10种不同的轮毂类型,其中同一种轮毂类型在不同生产点位的轮毂图像建立数据集,并设计了一个卷积神经网络,对轮毂图像的特征进行自动提取和分类识别。经过训练之后,本文提出的网络最终在本数据集上取得了95.6%的分类准确率,证明了深度学习在多外观轮毂分类问题上的广阔应用前景。（3）从轮毂的钢套检测需求出发,本文设计了一套基于圆检测定位钢套所在的ROI区域,通过灰度分析确定ROI区域是否含有钢套的检测算法。同时为了提高算法的准确性和稳定性,本文借助灰度拉伸提升图像对比度以增强圆检测效果,并提出了改进的KMeans++算法根据圆心距离对检测出来的圆进行聚类,有效防止了圆的漏检和误检。最终设计并实现的钢套检测算法在实际生产线上能够达到99.9%的识别正确率。（4）基于所实现的轮毂分类识别算法和钢套检测算法,本文结合企业的实际需求和软件开发中的具体技术,设计并实现了一套汽车轮毂生产管理系统。本文针对每个模块提出了具体设计方案,并提供每个模块在实际生产中的应用实例。同时在程序设计实现的基础上,还列出了本系统在算法设计和软件实现上所采用的优化加速方法,这些是系统实时性和稳定性的重要保障。
刘刚[9]（2020）在《基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究》文中研究表明泄洪雾化是水利工程高速泄洪时出现的一种水气弥散现象,伴随泄洪雾化产生的强风和强降雨会对水电站正常运行、边坡稳定、交通安全等造成较大危害。我国的高坝枢纽工程往往具有高水头、大流量、窄河谷、高边坡等特征,许多指标位居世界前列,泄洪伴生的雾化问题尤其突出,使得泄洪雾化安全防护的难度大为增加。对泄洪雾化展开研究,构建复杂泄洪环境下的精准预测模型、定量分析各因素对泄洪雾化的影响、探究泄洪过程中水气的运移规律,对推动我国高坝枢纽泄洪雾化研究从经验走向科学,保障重大水利水电工程建设及长期安全高效运行具有十分重要的工程现实需求及科学理论价值。相较于原型观测、物理模型试验、理论分析计算等方法,数值模拟方法具有经济高效、不受模型相似率限制、对原型观测数据依赖度低等优势。本文基于水气两相流理论,采用数值模拟方法围绕泄洪雾化的数学描述、参数界定、数值求解以及水气运移规律展开。基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型,研究了泄洪雾化数学模型的数值求解方法及技术,并编写了相应的有限元计算程序,根据数值模拟的需要,提出了考虑掺混程度影响的水气两相混合流体动力粘滞性模型,利用水布垭电站泄洪雾化原型观测数据对数学模型进行了验证,并定量分析了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对泄洪雾化的影响。主要研究内容如下:1)基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型。该模型由水气两相流体总的的质量、动量守恒方程,气的动量守恒方程,水的质量守恒方程以及雾雨转化公式组成,能够对不同消能型式下的泄洪雾化过程进行描述。通过混合流体的质量守恒方程可导出流体压力求解方程,实现了压力的直接求解,提高了数值求解过程中的稳定性及收敛性。描述气体运动的动量守恒方程包含了水气相间作用力的影响,能够对水、气运动的差异性进行较为完备的描述。通过水的质量守恒方程导出浓度传输方程,结合雾雨转化公式能够实现泄洪雾化降雨强度的预测。2)采用有限单元法,研究了泄洪雾化数学模型的求解方法及求解技术,发展了大型高度非线性偏微分方程组的数值求解方法,提高了数值求解泄洪雾化过程中的数值稳定性及收敛性,实现了泄洪雾化过程的数值模拟。在泄洪雾化数值求解中,采用有限单元法对泄洪雾化数学模型中的偏微分方程组进行空间离散,利用大涡模拟方法（LES）对泄洪雾化中的湍流进行处理,寻求合适的压力-速度耦合求解策略以保证数值求解的稳定性及收敛性,避免了传统商业软件因求解难题而进行的简化,进而编写了三维有限元计算程序并对程序正确性及有效性进行了考证。3)开展了水气两相混合流体动力粘滞性试验测试研究,发展了一种适用于水气混合流体的动力粘滞性测试方法,测试了不同掺气量及掺混程度下的水气混合流体动力粘滞性,进而推导了包含掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型。采用物理试验与数值模拟相结合的手段,通过试验测试物体在混合流体中运动时所受的粘滞力,结合数值模拟得到物体在不同粘滞性流体中所受的粘滞力,建立试验测试与数值模拟间的相关关系,进而实现水气混合流体动力粘滞系数的测试。推导了考虑掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型并分析了掺气量及掺混程度对水气混合流体动力粘滞性的影响:当掺混程度较大时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈先增加后减小的变化趋势,当掺混程度较小时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈线性减小的变化趋势。水气两相混合流体动力粘滞性相关的研究为数值模拟泄洪雾化提供了参数支撑。4)采用本文的泄洪雾化数学模型,成功实现了水布垭电站泄洪雾化的三维仿真计算模拟,结合水布垭电站泄洪雾化监测资料,对模型计算结果的正确性及有效性进行了验证,在此基础上,研究了泄流量及闸门组合方式对电站泄洪雾化的影响。通过与水布垭电站泄洪雾化原型监测数据的对比分析表明,数值模拟方法对泄洪雾化过程中的风速及降雨强度具有较好的预测能力,其中,风速的预测偏差在±15%以内,降雨强度的预测偏差在±20%以内。水布垭电站泄洪雾化过程中的风速及降雨强度均随着泄流量的增加而不断增大,但在变化趋势上又有所不同:泄流量较小时,两者均随泄流量增大呈线性增加关系,而泄流量增大到一定值后,最大雾化风速的增速逐渐放缓,最大雨强却随泄流量增大呈指数增加趋势。5)通过对水布垭电站泄洪雾化进行仿真模拟,研究了泄洪雾化过程中的水气运移规律。结果表明,泄洪过程中水气运动受地形约束较为明显,从近地表水气运动来看,水气在局部受阻挡区域易形成“回流”现象,并沿障碍物爬升;远离地表以后,不同高程平面内的水气既有向上也有向下运动的区域,呈现一定程度的跃动现象;当高程达到一定高度后,水气运动方向均向下,表明水雾不会上升至这一高程。根据水、气运动过程中的压力分布及水气运动方向,可将泄洪雾化分为三个区域,即:水气掺混区、水雾生成区和水雾扩散区。在水气掺混区,水体中的压力小于外界气压,大气中的空气通过掺气设施、水体表面不断掺进水体,形成水气掺混流体;当掺气水流落入下游河道时,水体内压力迅速增加,水中气泡大量逸出,气泡破裂产生许多微小雾滴,形成水雾;在水雾扩散区,水体中逸出的气体不断向高空及下游河道方向运动,并“裹挟”雾滴运动,从而形成常见的雾化现象。6)针对溢洪道挑流消能方式,计算研究了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对雾化风速、降雨强度时空分布的影响。结果表明,河谷宽度对雾化风速的影响较为显着,河谷越窄,水雾沿河道传播的距离越远,近坝区的雾化强度越大;本研究中,当河谷宽度增加五倍时,泄洪稳定时近坝区的雾化风速降幅可达到一半以上。初始下泄流速对雾化风及雾化降雨的影响各不相同,当初始下泄流速大于5 m/s以后,初始下泄流速的增加并不会引起近坝区雾化风速的显着增大,而是受雾化风影响的范围显着增大;近坝区雾化降雨强度则随着初始下泄流速的增加而不断增加,基本呈指数增加趋势。下游水深的增加对减小泄洪雾化风速是有利的,在本研究中,下游水深每增加1 m,泄洪稳定时的雾化风速则减小0.2 m/s左右;下游水深对水舌落点处河道底板所受的压力影响较大,水深越深,泄洪达到稳定时引起的河道底板压力增量越小,当下游水深深度合适时,泄洪引起的河道底板压力增量为零。
楚花明[10]（2020）在《基于GPU并行计算的风沙流SPH数值模拟》文中认为随着科学技术的提升人类对自然资源的探索和索取日益增加,人们对自然资源的过度开发导致了自然植被被破坏荒漠化加剧。荒漠化是目前全球面对的重大全球性的生态环境问题,土地荒漠化的发展会损害人们的身体健康,毁坏农田道路等对经济造成严重打击,我国每年都要花大量资金治理花费大量的财力人力去治理土地荒漠化。要治理荒漠化首先需要了解风沙运动的规律,风沙运动是指沙粒在气流的作用下由静止到运动的过程。风沙运动是一种气固两相流,包括气相和沙粒相两种物质。本文先运用改进前的光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH）方法程序对风沙两相流流动的数学模型进行数值模拟,将气相和沙粒相均分解成单个的粒子,这些粒子附着各自的质量、密度和速度等物理量,并可以随着控制方程运动。离散后的沙粒与自然状态相一致,可以较准确地描述沙粒的运动规律。但这种模拟方法所消耗的时间较长,尤其是对大规模粒子的模拟计算效率很低,所以它难以在工程实际问题中进行大规模计算运用,这对于进一步风沙运动的研究非常不利。通过深入的研究比较发现由于原有的SPH程序只是串行计算,计算资源和能耗方面有较多的限制,所以该SPH模型只能做少量粒子的数值模拟。为了解决这个问题本文将GPU（graphics processing units,GPU）并行计算技术运用到原SPH程序中,提出了一种SPH-GPU并行计算模型,并且主要对SPH方法中邻近粒子搜索法进行了GPU并行化,经过该模型有效地提高了SPH数值模拟的计算效率和性能,与原有的SPH模型数值模拟结果大致相同,证明此方法是可行的。本文使用该方法对风沙流进行了模拟,并对风沙流中脉动风速进行了分析,发现了沙粒运动对风速的影响的两个主要途径。将原SPH模型与新提出的并行计算模型的结果对比发现新模型的计算效率有明显提高,对数量较大的粒子进行模拟时加速比达到了8.15,发现计算效率与计算规模呈线性关系。但现有模型计算效率的提高主要体现在大数据数值模拟中,故本模型还需完善。
二、二维不可压流程序在PVM环境下的并行计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、二维不可压流程序在PVM环境下的并行计算（论文提纲范文）
（2）基于RELAP5/FLUENT耦合程序的熔盐堆热工水力瞬态分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 熔盐堆的发展历史 |
| 1.3 热工水力分析方法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 计算方法及软件介绍 |
| 2.1 CFD简介 |
| 2.2 计算流体力学基本理论 |
| 2.3 数值离散方法简介 |
| 2.4 SIMPLE算法简介 |
| 2.5 FLUENT程序简介 |
| 2.6 RELAP5 程序简介 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 耦合程序的开发及验证 |
| 3.1 UDF宏编写 |
| 3.2 RELAP5 程序修改 |
| 3.3 耦合计算流程 |
| 3.4 熔盐在水平圆形管道验证 |
| 3.4.1 管道问题描述 |
| 3.4.2 结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 耦合程序稳态分析 |
| 4.1 UCB CIET自然循环分析 |
| 4.1.1 CIET自然循环实验简介 |
| 4.1.2 CIET自然循环实验结果分析 |
| 4.2 2MW石墨慢化通道式熔盐堆稳态分析 |
| 4.2.1 2MW石墨慢化通道式熔盐堆简介 |
| 4.2.2 堆芯CFD模型与网格划分 |
| 4.2.3 中子动力学模型 |
| 4.2.4 稳态计算结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 熔盐堆瞬态热工水力分析 |
| 5.1 瞬态热工水力分析背景介绍 |
| 5.2 堆芯反应性引入分析 |
| 5.3 二回路熔盐入口温度降低 |
| 5.4 二回路流量变化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论以及展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A RELAP5 输入卡 |
| 附录 B 熔盐堆堆芯功率UDF加载方式 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于人工智能和HydroInfo的无资料地区的城市雨洪预警预报研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 城市雨洪计算方法与模型 |
| 1.3.2 城市雨洪预报模型 |
| 1.3.3 人工智能技术 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 方法介绍 |
| 2.1 HydroInfo城市雨洪模型原理 |
| 2.1.1 一维有压排水管网和无压明渠流基本方程及其离散 |
| 2.1.2 二维雨洪水动力模型基本方程及其离散 |
| 2.2 神经网络计算方法 |
| 2.2.1 卷积神经网络(CNN) |
| 2.2.2 U-Net神经网络 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 路网结构提取 |
| 3.1 数据集介绍 |
| 3.2 网络结构 |
| 3.2.1 参数设定 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 研究区现状和路网结构提取 |
| 4.1 研究区现状 |
| 4.1.1 北京市地理位置及概况 |
| 4.1.2 气候 |
| 4.1.3 流域水系 |
| 4.2 研究区路网结构识别 |
| 4.2.1 初步识别结果 |
| 4.2.2 断点连接和图像增强 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 北京城市雨洪 |
| 5.1 模型建立 |
| 5.1.1 计算区域 |
| 5.1.2 相关参数及边界设定 |
| 5.1.3 计算参数设置 |
| 5.2 数值计算结果 |
| 5.2.1 城区内风险点的位置以及出现的时间 |
| 5.2.2 应对措施 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
（4）隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据与目的 |
| 1.1.3 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 充填结构失稳诱发突水灾变演化机理 |
| 1.2.2 离散元模拟方法及粘结强度模型 |
| 1.2.3 非线性流体动力学无网格法数值模拟 |
| 1.2.4 隧道充填结构突水流-固耦合模拟方面 |
| 1.2.5 研究现状存在问题与发展趋势 |
| 1.3 主要研究内容与创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水机理 |
| 2.1 基本假定 |
| 2.2 多孔介质骨架弹塑性变形控制方程 |
| 2.2.1 考虑水压力作用的弹性体平衡方程 |
| 2.2.2 弹塑性本构模型及屈服准则 |
| 2.3 细颗粒水力侵蚀软化本构模型 |
| 2.3.1 侵蚀发生的临界水力条件 |
| 2.3.2 骨架孔隙率和渗透率演化方程 |
| 2.3.3 骨架介质强度弱化规律 |
| 2.4 混合流体非线性渗流控制方程 |
| 2.4.1 连续性方程 |
| 2.4.2 动量守恒方程 |
| 2.4.3 双曲线型流变本构 |
| 2.5 渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水灾变机制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于DEM的水力侵蚀软化模型及模拟分析方法 |
| 3.1 非球形颗粒离散元模拟方法 |
| 3.1.1 基本方程 |
| 3.1.2 超二次曲线颗粒模型 |
| 3.1.3 接触检测算法 |
| 3.1.4 砂石堆积算例验证 |
| 3.2 水力侵蚀软化本构模型及算法实现 |
| 3.2.1 颗粒粘结模型 |
| 3.2.2 水力侵蚀软化模型 |
| 3.2.3 模型求解与计算流程 |
| 3.2.4 模型测试与分析 |
| 3.3 细颗粒含量对材料宏观强度的影响 |
| 3.3.1 岩石力学基本数值试验 |
| 3.3.2 单轴抗压和抗拉强度影响分析 |
| 3.3.3 抗剪强度指标影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SPH的混合流体非线性渗流模拟分析方法 |
| 4.1 SPH方法的计算原理及优势 |
| 4.1.1 积分插值近似方法 |
| 4.1.2 控制方程及SPH离散形式 |
| 4.1.3 边界处理方法 |
| 4.1.4 时步确定与积分求解 |
| 4.1.5 SPH方法的优势 |
| 4.2 混合流体非线性流变模型与求解 |
| 4.2.1 混合流体的流变模型 |
| 4.2.2 SPH运动方程与离散求解 |
| 4.3 典型算例验证及参数敏感性分析 |
| 4.3.1 二维静水箱测试 |
| 4.3.2 溃坝模拟与试验结果对比 |
| 4.3.3 粒子间距对溃坝模拟结果影响分析 |
| 4.3.4 流体粘度对刚体冲击力影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于DEM-SPH的两相介质流-固耦合模拟分析方法 |
| 5.1 基于DEM-SPH的流-固耦合计算模型 |
| 5.1.1 岩土体-地下水两相介质模型 |
| 5.1.2 流-固耦合求解算法 |
| 5.1.3 流-固耦合作用力 |
| 5.1.4 固体孔隙率计算 |
| 5.1.5 双向耦合计算流程 |
| 5.2 程序模块化设计及前-后处理方法 |
| 5.2.1 程序计算框架与模块 |
| 5.2.2 复杂地质体三维数值模型构建方法 |
| 5.2.3 基于Linux集群的混合并行加速算法 |
| 5.2.4 数值结果三维可视化后处理方法 |
| 5.3 充填结构体突水涌泥数值模拟 |
| 5.3.1 概化数值模型与计算参数 |
| 5.3.2 固体充填分数影响分析 |
| 5.3.3 充填颗粒尺寸影响分析 |
| 5.3.4 耦合网格尺寸影响分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟 |
| 6.1 尚家湾隧道充填岩溶管道突水模拟 |
| 6.1.1 现场突水情况 |
| 6.1.2 工程地质分析 |
| 6.1.3 模型建立与参数选取 |
| 6.1.4 模拟结果分析 |
| 6.2 永莲隧道富水断层突水突泥模拟 |
| 6.2.1 现场突水情况 |
| 6.2.2 工程地质分析 |
| 6.2.3 模型建立与参数选取 |
| 6.2.4 模拟结果分析 |
| 6.3 吉林引松TBM隧洞突水过程模拟 |
| 6.3.1 现场突水情况 |
| 6.3.2 模型建立与参数选取 |
| 6.3.3 模拟结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间申请的发明专利/软件着作权 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）中子输运与传热流动耦合的格子Boltzmann数值建模（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 堆芯中子输运-传热-流动耦合计算的研究 |
| 1.2.2 中子输运问题的研究 |
| 1.2.3 中子输运并行计算的研究 |
| 1.2.4 格子Boltzmann方法及其在反应堆模拟的研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 中子输运高精度LBM模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 中子输运方程 |
| 2.3 中子扩散方程高精度LBM模型 |
| 2.3.1 中子扩散方程 |
| 2.3.2 中子扩散方程高精度LB模型 |
| 2.3.3 中子扩散时空动力学LBM求解 |
| 2.4 NDLBM的数值模拟与分析 |
| 2.4.1 瞬态源驱动问题 |
| 2.4.2 NDLBM与传统方法的比较 |
| 2.4.3 Biblis-PWR堆芯问题 |
| 2.4.4 TWIGL堆芯动力学问题 |
| 2.5 中子输运SP_3方程高精度LB模型 |
| 2.5.1 中子输运SP_3方程 |
| 2.5.2 中子输运SP_3方程高精度LBM模型 |
| 2.6 SP3LBM的数值模拟及分析 |
| 2.6.1 单群中子输运问题 |
| 2.6.2 Zion堆芯问题 |
| 2.6.3 非均匀C5 堆芯问题 |
| 2.6.4 C5G7 堆芯问题 |
| 2.6.5 KAIST-3A堆芯问题 |
| 2.6.6 三维微型LWR问题 |
| 2.7 中子输运S_N方程有限差分LB模型 |
| 2.7.1 中子输运S_N方程 |
| 2.7.2 中子输运S_N方程LB模型 |
| 2.7.3 中子输运S_N方程有限差分LB模型 |
| 2.7.4 Chapman-Enskog多尺度分析 |
| 2.8 SNFDLBM的数值模拟与分析 |
| 2.8.1 Heaviside源问题 |
| 2.8.2 瞬态各向异性源问题 |
| 2.8.3 半无限介质Gauss源问题 |
| 2.8.4 二维无限介质Gauss源问题 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 中子输运LB模型的非规则网格方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于SSAMR的中子输运LB模型 |
| 3.2.1 网格细化和合并 |
| 3.2.2 网格块边界处理 |
| 3.3 非结构网格中子输运LB模型 |
| 3.4 数值模拟与分析 |
| 3.4.1 多层中子屏蔽问题 |
| 3.4.2 Reed堆芯问题 |
| 3.4.3 均匀化堆芯源驱动问题 |
| 3.4.4 C5 MOX堆芯问题 |
| 3.4.5 含内部增殖栅元的六角形组件 |
| 3.4.6 非结构IAEA堆芯 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 中子输运LBM模型的大规模GPU并行加速方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于MPI的中子输运SP_3方程LB模型粗粒度并行 |
| 4.3 基于GPU集群的中子扩散动力学LB模型细粒度并行 |
| 4.3.1 GPU-NDLBM实现 |
| 4.3.2 多GPU集群设备的GPU-NDLBM实现 |
| 4.4 基于GPU集群的中子输运S_N方程LB模型细粒度并行 |
| 4.4.1 GPU-SNLBM实现整体构架 |
| 4.4.2 多GPU集群设备的GPU-SNLBM实现 |
| 4.5 数值验证结果 |
| 4.5.1 单群中子输运问题的MPI-SP3LBM加速 |
| 4.5.2 Biblis-PWR的 GPU-NDLBM并行加速 |
| 4.5.3 铁-水屏蔽问题的GPU-SNLBM并行加速 |
| 4.5.4 Reed堆芯GPU-SNLBM的 S并行模式与S-A并行模式对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 中子输运-传热-流动耦合LB框架 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 中子输运-传热-流动耦合过程统一LB框架 |
| 5.2.1 中子输运-传热耦合方程组 |
| 5.2.2 中子输运-传热-流动耦合方程组 |
| 5.2.3 中子输运-传热-流动统一LB框架 |
| 5.2.4 缓发中子先驱核LB模型 |
| 5.2.5 传热温度场LB模型 |
| 5.2.6 流动速度场LB模型 |
| 5.2.7 lbmNTH模块实现 |
| 5.3 数值分析结果 |
| 5.3.1 流动速度场LBM验证 |
| 5.3.2 板型燃料元件中子输运-传热分析 |
| 5.3.3 液体熔盐堆中子输运-传热-流动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A Legendre展开多项式 |
| 附录B SP_7方程及其LB模型 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）偏滤器热沉积宽度的实验与模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 核能与核聚变基本原理 |
| 1.2 磁约束核聚变与托卡马克装置 |
| 1.3 托卡马克的限制器与偏滤器位型 |
| 1.3.1 限制器 |
| 1.3.2 偏滤器 |
| 1.4 EAST装置及其偏滤器结构 |
| 1.5 本论文研究的意义与论文结构 |
| 第2章 偏滤器基本物理与EAST探针诊断系统介绍 |
| 2.1 鞘层基本物理 |
| 2.1.1 刮削层简介与鞘层的形成 |
| 2.1.2 玻姆判据 |
| 2.1.3 鞘层边界条件与热传导系数 |
| 2.2 偏滤器两点模型与基本运行状态 |
| 2.2.1 两点模型 |
| 2.2.2 径向功率衰减宽度的简单理论定标 |
| 2.2.3 鞘层限制状态 |
| 2.2.4 传导限制状态 |
| 2.2.5 脱靶状态 |
| 2.3 刮削层漂移简介 |
| 2.3.1 ▽B漂移 |
| 2.3.2 E×B漂移 |
| 2.4 静电探针工作原理 |
| 2.4.1 单探针基本原理 |
| 2.4.2 双探针基本原理 |
| 2.4.3 三探针基本原理 |
| 2.5 EAST偏滤器探针系统简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 托卡马克边界模拟程序SOLPS与BOUT++介绍 |
| 3.1 SOLPS简介 |
| 3.2 SOLPS模块 |
| 3.2.1 边界等离子体流体程序B2.5 |
| 3.2.2 三维蒙特卡洛中性粒子模拟程序EIRENE |
| 3.2.3 DG与Carre介绍 |
| 3.3 SOLPS输入与输出文件 |
| 3.4 BOUT++简介 |
| 3.5 BOUT++输运程序 |
| 3.6 BOUT++的格点、输入与输出文件 |
| 3.7 SOLPS与BOUT++输运程序对比 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 EAST偏滤器热沉积宽度的实验与模拟研究 |
| 4.1 偏滤器热流与粒子流宽度的拟合方法 |
| 4.2 偏滤器热沉积宽度与等离子体电流的定标关系 |
| 4.2.1 热流宽度与电流的定标关系以及电流对峰值热流的影响 |
| 4.2.2 数值模拟对热流宽度与电流定标关系的解释 |
| 4.3 不同加热方式对偏滤器热沉积宽度与峰值热流的影响 |
| 4.3.1 不同加热方式的等离子体偏滤器热流宽度对比 |
| 4.3.2 模拟分析不同加热方式影响热沉积宽度的内在因素 |
| 4.3.3 不同加热方式对峰值热流的影响 |
| 4.4 不同约束模式对偏滤器粒子流宽度与峰值热流的影响 |
| 4.4.1 不同约束模式对粒子流宽度影响 |
| 4.4.2 不同约束模式对峰值热流影响 |
| 4.4.3 径向输运系数扫描模拟研究其对偏滤器粒子和热流宽度影响 |
| 4.4.3.1 实验与模拟对比分析约束模式影响粒子流宽度的内在因素 |
| 4.4.3.2 粒子流宽度与热流宽度对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 CFETR偏滤器热沉积宽度的预测模拟 |
| 5.1 CFETR偏滤器的初步结构 |
| 5.2 CFETR偏滤器初步结构下的热流及其宽度预测模拟 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他科研成果 |
（7）三维不可压缩超弹性大变形管与内流相互作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 实验研究现状 |
| 1.2.2 理论研究现状 |
| 1.2.3 数值研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 三维大变形管道流动模型与求解方法 |
| 2.1 大变形管道流动模型 |
| 2.1.1 几何模型 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 边界条件 |
| 2.2 基于有限元的数值方法 |
| 2.2.1 任意拉格朗日-欧拉描述 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.2.3 自适应网格 |
| 2.2.4 有限元方程 |
| 2.2.5 数值积分 |
| 2.3 求解策略 |
| 2.3.1 迭代方法 |
| 2.3.2 位移控制与初始扰动 |
| 2.3.3 波前法与并行计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 大变形管道流动系统稳态分析 |
| 3.1 程序开发 |
| 3.1.1 程序结构 |
| 3.1.2 网络收敛性 |
| 3.1.3 数值方法验证 |
| 3.1.4 实验方法验证 |
| 3.2 不同材料模型对系统影响 |
| 3.3 管道模态3 屈曲下的流场 |
| 3.4 管道混合模态屈曲下的流场 |
| 3.5 稳态解个数与管道变形特征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 大变形管道流动系统稳态解的稳定性与特征值问题 |
| 4.1 特征值方程建立 |
| 4.2 特征值方程求解 |
| 4.2.1 Arnoldi算法 |
| 4.2.2 结合波前法的特征值求解 |
| 4.3 模态2 屈曲稳态解稳定性问题的特征值 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 大变形管道流动稳态解稳定性的瞬态解分析方法 |
| 5.1 时间差分 |
| 5.2 迭代方法 |
| 5.3 系统瞬态解 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| A.1 残差的具体形式 |
| A.2 变形梯度张量有关量的具体形式 |
| A.3 耦合界面流体粘性力的具体形式 |
| A.4 雅克比矩阵行列式对旋转线端点位移的导数 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）汽车轮毂分类算法研究及系统实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 传统轮毂分类算法设计与实现 |
| 2.1 轮毂图像预处理 |
| 2.1.1 轮毂外部背景去除 |
| 2.1.2 轮毂内部背景去除 |
| 2.2 模板匹配 |
| 2.2.1 模板制作 |
| 2.2.2 旋转对齐及模板匹配 |
| 2.2.3 相似度特征分析 |
| 2.3 SURF特征匹配 |
| 2.3.1 特征检测 |
| 2.3.2 特征匹配 |
| 2.3.3 误匹配消除 |
| 2.3.4 基于SURF的轮毂分类结果 |
| 2.4 双重验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于深度学习的轮毂分类算法研究 |
| 3.1 卷积神经网络基本概念 |
| 3.1.1 卷积神经网络概念 |
| 3.1.2 卷积操作 |
| 3.1.3 池化操作 |
| 3.1.4 全连接层 |
| 3.1.5 非线性单元 |
| 3.2 网络设计和训练 |
| 3.2.1 结构和参数设计 |
| 3.2.2 训练和测试 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 实验数据集说明 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.3.3 与传统算法的对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 轮毂钢套检测算法设计与实现 |
| 4.1 钢套检测算法设计 |
| 4.1.1 钢套检测需求分析 |
| 4.1.2 图像预处理 |
| 4.1.3 基于圆心距离的聚类算法 |
| 4.1.4 正五边形角点检测算法 |
| 4.1.5 基于灰度值分析的钢套检测 |
| 4.2 算法整体流程与结果分析 |
| 4.2.1 钢套检测算法流程 |
| 4.2.2 结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 轮毂生产管理系统方案及实现 |
| 5.1 系统需求分析 |
| 5.1.1 轮毂分类识别 |
| 5.1.2 轮毂钢套检测 |
| 5.1.3 识别信息及图像数据保存 |
| 5.1.4 Web端信息展示 |
| 5.2 系统方案设计 |
| 5.2.1 图像采集装置方案设计 |
| 5.2.2 数据传输方案设计 |
| 5.2.3 数据存储方案设计 |
| 5.2.4 Web展示方案 |
| 5.3 系统应用 |
| 5.3.1 服务器处理程序应用 |
| 5.3.2 Web展示程序应用 |
| 5.4 算法优化加速策略 |
| 5.4.1 算法优化基础概述 |
| 5.4.2 算法实现中的优化方法 |
| 5.4.3 算法优化总结 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
（9）基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 泄洪雾化水气两相流模型与求解 |
| 2.1 水气两相流基本理论 |
| 2.2 泄洪雾化水气两相流模型 |
| 2.3 模型主要参数 |
| 2.4 泄洪雾化模型的有限元求解 |
| 2.5 算例考证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 水气两相流体动力粘滞性研究 |
| 3.1 流体粘滞性测试方法概述 |
| 3.2 两相混合流体动力粘滞性测试方法 |
| 3.3 水气两相流体粘滞性试验测试研究 |
| 3.4 考虑掺混程度影响的粘滞系数模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 泄洪雾化模型验证及其应用研究 |
| 4.1 水布垭电站泄洪雾化概况 |
| 4.2 有限元计算模型及初、边界条件 |
| 4.3 泄洪雾化模型验证研究 |
| 4.4 下泄流量及闸门组合对泄洪雾化影响 |
| 4.5 泄洪雾化水气运移规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高坝枢纽泄洪雾化影响因素研究 |
| 5.1 计算几何模型及初、边界条件 |
| 5.2 雾化风速及雾化雨强的时空分布 |
| 5.3 河谷宽度对泄洪雾化的影响 |
| 5.4 初始下泄流速对泄洪雾化的影响 |
| 5.5 下游水深对泄洪雾化的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要研究结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 :攻读博士学位期间发表的部分学术论着 |
（10）基于GPU并行计算的风沙流SPH数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的目的与意义 |
| 1.3 SPH的研究现状 |
| 1.4 风沙流的研究进展 |
| 1.5 GPU应用于SPH的研究进展 |
| 1.6 本文的主要内容 |
| 第2章 SPH理论与研究方法 |
| 2.1 SPH简介 |
| 2.1.1 基本思想 |
| 2.1.2 基本方程 |
| 2.2 SPH方法的关键因素 |
| 2.2.1 光滑函数 |
| 2.2.2 光滑长度 |
| 2.2.3 支持域和影响域 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 SPH计算效率的GPU并行改进 |
| 3.1 CPU与GPU的区别 |
| 3.2 CUDA编程环境 |
| 3.3 CUDA编程模型 |
| 3.4 CUDA内存模型 |
| 3.5 SPH基于GPU的并行实现 |
| 3.6 相邻粒子搜索法的GPU实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 风沙两相流SPH模型的GPU实现 |
| 4.1 实验平台的搭建 |
| 4.2 基本设置 |
| 4.3 结果及分析 |
| 4.3.1 风沙流结构 |
| 4.3.2 GPU加速效率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 部分函数与程序 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、二维不可压流程序在PVM环境下的并行计算（论文参考文献）
- [1]沙粒群运动的SPH-GPU并行计算方法研究[D]. 梁岚博. 新疆大学, 2021
- [2]基于RELAP5/FLUENT耦合程序的熔盐堆热工水力瞬态分析[D]. 何帆. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [3]基于人工智能和HydroInfo的无资料地区的城市雨洪预警预报研究[D]. 杨宁. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法[D]. 刘聪. 山东大学, 2021(11)
- [5]中子输运与传热流动耦合的格子Boltzmann数值建模[D]. 王亚辉. 哈尔滨工业大学, 2021
- [6]偏滤器热沉积宽度的实验与模拟研究[D]. 邓国忠. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]三维不可压缩超弹性大变形管与内流相互作用研究[D]. 张森. 天津大学, 2020(01)
- [8]汽车轮毂分类算法研究及系统实现[D]. 聂云聪. 东南大学, 2020(01)
- [9]基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究[D]. 刘刚. 三峡大学, 2020(06)
- [10]基于GPU并行计算的风沙流SPH数值模拟[D]. 楚花明. 新疆大学, 2020(07)