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基于WENO格式有限体积法的铁磁流体两相流相场方法: 2025年; 采用基于WENO格式的有限体积法,发展了包括铁磁流体的两相流相场方法。采用不可压缩Navier-Stokes方程描述流体流动,利用Cahn-Hilliard方程捕捉两相流界面运动,并采用Maxwell方程描述磁场分布。同时,在流体流动控制方程中加入开尔文力和表面张力以实现磁场对界面动力学行为的描述。将四阶Cahn-Hilliard方程拆分为2个Helmholtz类型方程,从而克服四阶非线性项的离散和高精度计算带来的难题。采用五阶WENO格式对控制方程的对流项进行统一离散处理,从而提高数值计算的精度性,同时避免产生数值振荡。Zalesak’s圆盘问题数值模拟的结果表明,本文方法的相界面捕捉精度高于参考文献中所报道的离散方法,与高精度相场方法的精度相当;对剪切流中的液滴变形问题的数值模拟揭示本文数值方法可以更真实地捕捉到更多个卫星液滴。此外,针对磁场影响下,较低毛细数条件的铁磁流体液滴剪切变形研究显示,当外加磁场方向与液滴水动力学变形方向一致时,磁场的作用会放大液滴变形,进一步增加磁场强度会诱发液滴分裂;而当外加磁场方向与液滴水动力学变形方向垂直时,较低强度的磁场作用能够改变液滴变形方向,而较高强度的磁场则会使液滴直接呈现出沿磁场方向变形。; 张少松张良奇陈黎明王小双肖姚曾忠; 关键词：相场法有限体积法

基于相场方法的致密砂砾岩重力辅助气驱油微观机理: 2025年; 重力辅助气驱(GAGD)是一种能够显著提升采收率的注气开采方式,但对于具有强非均质特征的砂砾岩储层微观重力辅助气驱机理尚不清楚。基于追踪两相界面动态变化相场方法建立砂砾岩2D渗流模型,开展了超临界CO_(2)-油两相流动数值模拟研究,对比分析了重力作用、非均质性、润湿性作用下的饱和度变化规律,建立了考虑非均质性的砂砾岩GAGD采收率预测经验公式。结果表明:重力的存在可以提高油气界面的稳定性,但在经过不同尺寸孔喉时会出现不稳定的压力波动,并在较小孔喉中出现前缘后移现象。砂砾岩非均质性会加剧GAGD指进现象,降低注入速度有利于增大波及范围。油湿性砾石的增加会有助于原油克服毛细管力参与流动,使得更多狭窄孔隙中的残余油得以排出。基于重力数、Bond数、黏度比、非均质系数与GAGD采收率相关关系,构建了适用于预测致密砂砾岩孔隙尺度GAGD采收率的新无量纲数N_(G),为更大尺度的致密砂砾岩油藏的开发及CO_(2)地质封存研究提供了理论指导和技术支撑。; 杨柳蔡嘉伟孔垂显刘岩姜晓宇公飞; 关键词：砂砾岩非均质性相场法

一种基于相场方法液滴撞击网状结构的两相问题模拟方法: 一种基于相场方法液滴撞击网状结构的两相问题模拟方法，涉及液滴撞击仿真技术领域。通过实验文献得到液滴形成液膜对应的气液参数；基于气液参数绘制丝网结构模型和液滴模型，用欧拉模型描述液滴在气体相中的运动，用Navier‑Sto...; 刘晓刚孙宏旭陈巨辉赵晨希王宇航孙海锋

一种模拟多层叠置煤层水力压裂的相场方法: 本发明公开了一种模拟多层叠置煤层水力压裂的相场方法，属于油气田增产改造领域。能够模拟水力裂缝在煤层和隔层界面间的扩展情况，包括穿过界面和沿着界面扩展。主要步骤包括：1、利用相场将离散裂纹正则化为连续裂纹，避免在数值模拟时...; 杨兆中刘建平易良平李小刚易多

非均质炸药的Eshelby夹杂理论相场方法: 2024年; 考虑到夹杂-基体界面微结构复杂失效过程对非均质PBX(高聚物黏结炸药)材料损伤起始具有主导作用,本文提出基于Eshelby夹杂理论的相场损伤模型,对非均质PBX炸药损伤形核演化进行数值模拟。相场能量由弹性能和夹杂-基体相互作用能构成,结合Mori-Tanaka方法推导不同级配下PBX炸药等效力学模量,相场内变量的变化直接反映了非线性脱黏效应下的损伤分布。采用Eshelby夹杂理论相场方法计算高模量比非均质PBX炸药圆形和多边形颗粒夹杂典型结构,分析加载条件、颗粒形状、体积占比、模型参数对夹杂-基体界面脱黏机制的影响。数值结果表明:夹杂-基体界面微结构演化加速了界面脱黏与宏观损伤的形成,与实验观测是一致的。; 徐云龙瑶向美珍陈军; 关键词：夹杂相场模型

一种用于模拟复合材料破坏的格构相场方法: 本发明公开了一种用于模拟复合材料破坏的格构相场方法，包括步骤：通过CT扫描技术进行试样结构三维重构，根据重构图像进行三维格构建模，对材料属性参数进行离散化等效，建立适用于格构模型的相场控制方程，对三维格构模型赋予等效的材...; 王桥岳强周伟田文祥马刚常晓林

基于相场方法和自适应正交网格的核态沸腾数值模拟: 2024年; 针对饱和核态池沸腾传热的数值模拟,本文发展了一种基于守恒型Allen-Cahn方程和自适应正交网格的相场格子Boltzmann模型,通过相变源项的引入处理气液相变问题,自适应正交网格可保证相界面的捕捉精度且提高计算效率。首先通过模拟一维气液两相Stefan问题验证了该模型的可靠性,接着模拟了单气泡核态沸腾,并与经验关联式的结果做了对比,最后探究了加热面润湿性对饱和核态池沸腾传热的影响。; 夏琰宸汪楷李增耀; 关键词：相场方法核态沸腾格子BOLTZMANN方法

脆性材料统一断裂相场方法及其裂缝宽度的确定被引量：1: 2024年; 岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,并通过交错算法在商业有限元软件中实现了该方法。拉伸断裂试验和拉剪复合断裂试验数值模拟结果表明:统一断裂相场方法具有热力学一致性,该方法不仅能准确模拟裂缝演化过程中脆性材料的力学性能,还能精准预测拉剪复合裂缝的扩展路径。此外,运用水平集理论构建了一个相场函数,识别了相场裂缝的分界面,进而通过理论推导得出了相场裂缝宽度的计算公式,并对其进行了验证。该研究旨在提出精准预测脆性材料拉、剪和拉剪复合开裂的相场方法,以保障土木工程结构的安全。; 王飞阳

基于相场方法的铀枝晶生长电化学-流场耦合研究: 2024年; 铀枝晶生长是导致乏燃料后处理电解精炼装置发生意外短路的潜在威胁因素,同时会使铀产物夹杂大量熔盐,影响产物纯度。为了更好地理解铀枝晶生长的微观机理,掌握阴极沉积形貌的控制方法,基于相场方法建立了铀在阴极的电沉积模型,研究了铀枝晶的底部沉积宽度、主枝晶干高度和总沉积面积等形貌参数对流场速度变化的依赖规律。发现外加流场的引入会使铀枝晶的底部沉积宽度降低37.18%,主枝晶干高度降低30.5%,总沉积面积降低49.3%。说明外加流场可以抑制铀枝晶生长,改善铀沉积形貌,但同时也会使破碎的枝晶须重新溶解到熔盐体系中,降低铀电解精炼效率。另外,通过对流场与电解电压、初始浓度等沉积条件耦合影响下铀枝晶形貌特征相图的分析可知,在实际电解精炼过程中,应在保证电解精炼效率的基础上尽量选择高初始浓度和高电解电压的沉积条件,同时设置合理的流场速度以获得理想的铀枝晶沉积形貌。; 赵干许晓锐周文涛王亚飞王德忠; 关键词：相场方法流场

热冲击下弹脆性断裂分析的自适应多级网格相场方法: 本发明属于计算力学领域，提供了一种热冲击下弹脆性断裂分析的自适应多级网格相场方法，为高效断裂破坏研究提供了一种全新的数值计算方法。在本发明中，采用相场表征材料的损伤程度，并将多级hp有限元作为自适应策略，对热冲击下的裂纹...; 郑勇刚杨伟龙李维帅邱一松叶宏飞

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