数值计算论文范文
时间：2023-02-25 08:11:35
数值计算论文范文第1篇
数学是科学之母。一门学科之是否成为科学，决定于该学科的问题描述是否能化归为数学。工程技术属于应用科学范畴，工程技术问题通过建立数学模型与数学产生直接联系。数学问题的分析解通常是极难得到的，因此必须归结为数值计算问题。例如：人造飞船的轨道研究、汽车耐撞性问题研究、大型桥梁设计、天气预报等都必须数值求解。数值计算方法作为研究数学问题的近似求解方法的课程，既有一般类数学课程理论上的抽象性和严谨性，又有工科类课程的实用性和实验性特征，是一门理论性和实践性都很强的学科。该课程理论涉及面广、方法应用性强、内容丰富，再加上随着计算机技术的飞速发展，优秀数学软件层出不穷，数值计算方法更能与计算机相结合，适应科学发展的需要，现已成为各高校大部分理工科专业的必修课程。在数值计算方法的教学过程中，笔者发现了很多问题。本文对其中的部分问题进行了分析，并提出了几点教学改革建议。
二、教学过程中存在的问题
以笔者所在的机械工程专业为例，起初该课程为学科选修课，选课学生少，且其中大部分是为了凑学分而来的，学习兴趣不高在所难免。后来学科培养计划改变，该课程归入专业必修课，选课学生数量增加了，但是学习热情还是不高。究其原因，主要有以下几点：
1.课程对数学基础要求较高。本课程主要解决以下几大类问题：非线性方程求根、线性代数方程组求解、矩阵特征值与特征向量的数值解法、插值与拟合、函数最佳逼近、数值微分与积分、常微分方程初值问题的求解等。需要先修的数学课程包括高等数学、线性代数等。学生只有掌握这些课程中的基本内容，才能学好数值计算方法课程。而这几门课程均是难度较大的数学课程，学生的掌握程度本来就不好，甚至学过后已经忘记。由于同时要学习其他机械专业课程，学生不愿再花大量的时间和精力去学习或复习相关的数学知识，特别是本来就对数学不感兴趣的学生。所以在课程学习中，学生就会陷入“听不懂，听不懂就没兴趣，没兴趣就不想听课，不听课就不懂”这样一个死循环。
2.教学课时的限制。该课程的内容覆盖很广，如“插值方法”这一章，就算法而言就有Lagrange插值、Aitken插值、Nevile插值、差分与差商形式Newton插值、Hermite插值、分段低次插值、三次样条插值、B-样条插值等。然而，总学时设置仅为32学时。即使不面面俱到，挑选几种典型的插值方法讲解，也需要花费不少时间。因此，教师的课堂时间主要用来讲解各问题相关算法的理论推导和算法设计，几乎没有帮学生回顾相关数学知识的时间，且在课堂内也没有时间及时将理论运用于具体问题。学生觉得这是一门纯数学课，枯燥无味又难懂，没有学习兴趣。
3.没有与计算机很好结合。数值计算方法的一大特点是面向计算机。一个好的数值算法要通过程序设计在计算机上实现，要求用最简练的语言、最快的速度、最少的存储空间来实现某种计算结果。要达到上述要求，要求教师和学生既要掌握数值计算算法，又要能熟悉并熟练使用计算机语言。而现在的课堂教学重点大都侧重在理论讲解上，没有很好地结合计算机编程，学生把这门课当成了数学课来上；且学生在课外也没有将课堂上学到的算法付诸于计算机上实现。导致该门课程理论与实践严重脱节，达不到预期的教学效果和教学目的。
三、如何提高课程的趣味性
综合上述教学中出现的问题，要想教好这门课、使学生学到知识，最重要的是要提高课程本身的趣味性。“兴趣是最好的老师”，学生有了兴趣，才会有学习的热情，才会把精力付诸于课程学习上。那么关键问题是如何提高该课程的趣味性，主要从下面几点出发。
1.结合专业特点，从实际出发，合理安排课时和教学内容。由于课时有限，而且授课对象主要是机械这样的工科类专业的本科生，课程的主要目的是培养学生具有机械工程工作所需的数学能力，培养学生用数学的思想方法分析问题、解决问题的意识和能力，并为后续的工作和学习打下良好基础。那么教师在安排课时要懂得取舍，选择与机械专业紧密相关的内容讲解，课程主要浓缩为如下几个主要内容：非线性方程的求解、线性方程组的求解、插值与拟合、数值微分与积分、常微分方程数值求解。而每个内容应该针对其中的经典算法进行讲解。如非线性方程的求解，只需就二分法、简单迭代法、Newton迭代法进行详细讲解，其他算法如弦割法、简单Newton法等只需简单提及即可；常微分方程的数值解法，只需对Euler法和Runge-Kutta方法详细讲解，其他内容略讲即可。例如非线性方程求解中，判断迭代法收敛的充分条件，复杂的证明过程可以略去不讲。这样一来，教学课时和内容安排合理，整堂课就不会全在枯燥无味的数学定理推导中度过，即使数学基础不是很好的学生也能掌握并运用。而且学生能运用定理判断一种迭代法是否收敛，本身也会获得一定程度的满足感和自信心，而学习兴趣也可以在这之上建立起来。
2.对学生的计算机编程能力要求。该课程研究的是几大类数学问题的数值算法，懂得算法之后，一定要结合计算机进行编程实现。但本门课程又不是专门的计算机编程课程，且由于学时限制，课堂上不可能有多余的时间教授学生编程知识，因此该课程的先修课程还需要掌握一门计算机编程语言。现今的主流商用数学软件主要有如下几种：Matlab、Mathematica、Maple、MathCAD、C/C++、Fortran等，应选用一种熟悉或较易掌握的软件将各种算法进行计算机实现。另外，也可选用如Mathematica这类商用软件进行编程，该类软件界面简洁，语言简单，且功能也比较强大，自学便能很容易上手。
3.将数学理论与计算机相结合。在课堂上利用数学软件，绘制出直观的可视化图片，这样可以把课程中涉及的抽象原理、方法以及复杂的计算过程直观地呈现出来，使学生对相关算法有更直观和清楚的认识，更容易理解，同时也可加强学生运用数学软件进行编程计算的能力。如对非线性方程求根之前，先要找出有根区间，这时可以运用数学软件先画出函数曲线图，找出有根区间的大概位置，然后选择某一算法编程，观察根在迭代过程中的收敛性特征；又例如讲解最小二乘法拟合曲线时，可以运用数学软件将拟合出来的函数图与原函数表对比，可更加直观地理解插值和拟合函数中存在的误差。
4.课程中穿插实践环节，让学生参与到课堂中来。某一算法或某类问题讲解完后，应举出一些算例，让学生在课堂上分组讨论解决的办法，选择怎样的算法合适，怎么编程实现等。对于一些相对较简单的问题，可以请学生直接在课堂上编程求解并运行结果，然后一起讨论该结果的可靠性，或者对编程和运算过程中出现的问题怎么改正等。让所有的学生都参与到课堂中来，以提高学生学习的兴趣，而且同时能提高学生当场解决问题的能力、语言表达能力、计算机编程能力等。
5.课堂教学生动多样化。教学时应充分利用多媒体提高教学效果。如在PPT中增加声音、图像、动画等多种形式，在教学过程中形成多种感观刺激，使原来学生误解的枯燥、抽象的数学课直观化、形象化、生动化，充分激发学生的学习热情，从而大大地提高学生汲取知识的效率。另外，还可以将教学方式多样化，避免教师“满堂灌”、“唱独角戏”的尴尬局面出现。除教师讲解外，还可让学生一起参与到课堂中来，如分成小组讨论某个算法的优缺点，某个具体问题的解法，或采用小组竞赛模式，针对某一问题看谁的算法简洁、效率高、结果可靠等。
6.选择学生感兴趣的算例。算例的选择应有特点，或与学生专业相关，或与学生感兴趣的事物相关，而不应该是单纯的数学习题，应联系相关的背景或出处。如对于车辆专业的学生，讲述曲线拟合这部分内容时，可以计算汽车车身外形曲线轮廓线为例讲述曲线拟合的过程，那么可先给出一些典型车型的外形轮廓图，然后针对某款车型，给出其轮廓线上某些型值点的数据表。学生在看到丰富多彩的汽车图时，首先会感到眼前一亮，兴趣马上会提高，课堂气氛也会得到活跃，而曲线拟合的知识也能很容易领会。
四、总结
要想上好数值计算方法这门课，增加课程的趣味性，提高学生的学习兴趣是关键所在。要让学生在这门课的学习中找到成就感并培养起自信心，觉得这是一门实用的课程，从而自身愿意、乐于学习这门课。为了达到上述目的，教学内容和教学方法的改革是势在必行的。教师要根据不同专业学生的特点制定相应的教学计划，教学内容与学生专业紧密结合，懂得取舍；同时要不断充实并提高自己的专业素质，以适应课程改革的需要。这无疑对教师提出了很大的挑战，要求投入更多的精力到这门课程中来。当然，增强课程的趣味性，激发学生的学习兴趣只是数值计算方法课程教学改革的一方面，还有待在今后的教学实践中不断补充、健全和改进。
数值计算论文范文第2篇
1底流消能雾化的数学模型[1]
洪水在下泄和消能过程中，由于水流与空气边界的相互作用，使得水流自由面失稳和水流紊动加剧[2]，进而部分水体以微小水滴的形式进入空气中，产生某种形式的雾源。雾源在自然风和水舌风的综合作用下，向下游扩散，使水雾分布在下游的一定空间中。之后，水雾经自动转换过程和碰并过程转变为雨滴，以及水雾和水汽之间发生雾滴的蒸发或凝结过程。如图1所示，因雨滴数较雾滴少得多，故在本数学模型中不考虑雨滴的蒸发过程和水汽凝结为雨滴的过程，在图1中用带虚线箭头来表示。
1.1水雾雾源量的计算根据雾源产生的机理不同，底流消能雾化的雾源可分为二个；第一是溢流坝面自掺气而产生雾源；第二是水跃区强迫掺气而产生雾源。理论分析[3]和原型观测[4]都表明，后者为主要雾源，故在本数学模型中仅考虑第二雾源，而不计第一雾源对下游的影响。如图2所示，高速水流流经水跃区发生强迫掺气，其中跃首处旋涡最强，可以认为掺气点发生在此处，从而形成水气两相流。被旋涡挟持进水中的空气形成气泡，气泡在水中随着旋涡运动，有的气泡脱离自由面的束缚以水滴、水雾的形式跃出水面，从而形成雾源[5]。根据底流消能[6]的雾化机理，得到下式：
式中：ql为单位长度线源的水雾雾源量，kg/(s·m)；ρ为水的密度；Lj为水跃的长度，Lj=10.8hc(Fr1-1)0.93，hc为跃首处的水深；vc为跃首处的流速；q为单宽流量，m2/s·m；u′2为跃首处的脉动速度均方根；uw为自然风和水舌风的合成风速。
选取ρ、Lj、vc为基本物理量，令qe=ρLjvc，利用量纲分析方法式(2)可得：
根据湾塘水电站雾化原型观测的数据[4}，应用逐步回归分析方法[7]，试建立式(3)的回归模型：以ql/qe为因变量，以Fr1、Nt1和uw/vc作为可能的自变量，计算表明，在显著性水平为0.05，Fr1、Nt1和uw／vc这三个量对因变量ql／qe的影响都不显著；以ql为因变量，以qe作为可能的自变量，在显著性水平为0.05，qe对因变量ql的影响显著。故对ql和qe作线性回归，求得：
1.2水雾扩散的数学模型
1.2.1基本假设(1)水雾雾源位于跃首的上方，且为连续线源；(2)水雾扩散满足高斯扩散模式，扩散参数采用布鲁克海汶扩散(BNL)参数系统，时空为小尺度模式；(3)水雾在峡谷内扩散，水雾在下垫面发生沉降和反射；(4)地形采用VALLEY(山谷)修正模式。
1.2.2风向与线源垂直时水雾的扩散[8]图4是一个高架连续线源扩散的示意图，坐标系oxyz的y轴与坝轴线平行，x轴为水流方向，z轴为垂直向上，点o位于跃首上方，且高程等于下游水位。设P为下游空间的任意一点，其坐标分别为x、y、z，其水雾的浓度为：
式中：σy为水雾在y方向的浓度分布方差；σz为水雾在z方向的浓度分布方差；h为水雾线源的高度，h=(05～1)(h″c-hc)，h″c为hc的共轭水深。y1为水雾线源起点y坐标；y2为水雾线源终点y坐标；φ为下垫面的反射系数。
考虑到峡谷内盛行山谷风，并且其风向变化不大。故扩散参数选用布鲁克海纹扩散(BNL)参数系统(阵风度等级为D)：
1.2.3风向与线源成任意角时水雾的扩散在坐标系oxyz中，假定自然风速为uw1，其风向与x轴正向成β1角；水舌风速为vjw，其风向沿x轴的正向，则自然风速和水舌风速的合成速度为uw，其风向与x轴正向成β2角，规定：从x轴的正向开始，绕点o逆时针转动时，角β为正值；反之，角β为负值，如图5所示。建立风坐标系ox1y1z，使x1轴与uw平行，坐标系oxyz、ox1y1z的z轴相重合。将线源在y1轴上投影，分别得到虚拟线源在y1轴上的起点和终点坐标：y01=y1cosβ2；y02=y2cosβ2。这样，合成风速uw与线源成任意角的情况就转化为合成风速uw垂直流过虚拟线源的情况。参照式(8)，得到下游任意一点的水雾浓度分布：
1.2.4地形的修正模式因峡谷内盛行山谷风，并且其风向变化不大，故雾流扩散属于中性或弱不稳定的情形。选取美国国家环保局(EPA)的VALLEY(山谷)模式，地形的修正模式主要体现在修正雾源的排放高度上。在中性或不稳定的情况下，假定雾流中心平行于地面，始终保持其初始的高度。
1.3雾滴、雨滴和水汽之间的相互转换过程
1.3.1雾雨自动转换过程雾雨自动转换过程就是雾滴之间相互结合形成雨滴胚胎的过程，它是雾中出现雨滴的起始过程。Kessler(1969)给出了云雨自动转换率的关系式，它也适用于雾雨自动转换过程。
式中：Erc为雨滴对雾滴的碰并效率，qc为单位质量空气中水雾的质量(kg/(空气kg))，qr为单位质量空气中雨滴的质量(kg/(空气kg))。
1.3.3雾滴的凝结和蒸发过程[9]根据平衡法，来计算雾滴的凝结和蒸发。即在过饱和空气中发生凝结，减少了空气中的水汽量，直到空气达到饱和为止；在不过饱和空气中雾滴发生蒸发，增加了空气中的水汽量，直到空气达到饱和或雾滴蒸发完毕为止。
假定未发生泄流时，空气的温度和水汽比湿分别为T1和q1，若凝结量等于x时空气达到饱和，此时，空气的温度和水汽比湿分别达到T和q，存在以下关系式：
x>0，表示在过饱和空气中，空气发生凝结，x为空气达到饱和的所凝结的水汽量；x<0，表示在不饱和空气中，空气发生蒸发，|x|为空气达到饱和的所蒸发的水汽量。当qc<|x|时，蒸发量就等于qc，即雾滴全部蒸发完，空气尚处于未饱和状态。所以凝结量为：
2湾塘水电站消能雾化的数值计算
2.1湾塘水电站雾化原型观测工况观测工况情况见表1。
2.2湾塘水电站气象条件湾塘水电站未泄流的气象条件，如表2所示。表中风向：0°和360°表示正北；90°表示正东；180°表示正南；270°表示正西。
2.3湾塘水电站泄流雾化数学模型计算结果
2.3.1泄流雾化的雾源量由湾塘水电站雾化原型观测工况表1和气象条件表2等，根据式(4)计算得到湾塘水电站泄流雾化的雾源量，如表3所示。
2.3.2计算结果的等值线图从图6～9可见，水雾浓度、相对湿度、温度和降雨强度等值线大部分在消力池的范围内。在消力池中心线截面上，各点的温度和相对湿度等值线如图10和图11，温度和相对湿度的高值集中在局部的范围内。
2.4湾塘水电站雾化参数的计算值和原观值
2.4.1断面2中点雨强的计算值与原观值在断面2(桩号为0+56.05)上，取y=0与高程分别等于394m和395m的两点，它们的雨强计算值与原观值见表4，对应的分布图如图12所示。可以看到：雨强的原观值和计算值都随跃首单宽流量的增大而增大，并且两者基本一致。
2.4.2断面2空气含水量计算值和原观值的对比湾塘水电站泄流时，断面2空气含水量的计算值和原观值见图13～17，可见，除图16外，其他工况的空气含水量计算值和原观值基本一致。
3结论
数值计算论文范文第3篇
关键词：液压；凿岩机；设计研究；建议
中图分类号：TD421.2 文献标识码：C
Abstract： The paper analyzes various design and research literature on hydraulic rock drills in China， enumerates major arguments in some related papers， points out the imperative problems， and puts forward academic and policy-related advice on the R&D of the hydraulic rock drills industry in China.
Keywords： hydraulic； rock drill； design & research； opinion
1 我国液压凿岩机设计研究历史回顾
我国液压凿岩机的研制起步非常早，距今已近50年。我国液压凿岩机技术研究也很早，二十世纪七十年代，我国长沙矿冶研究院等就翻译了大量国外液压凿岩机专利和论文，七十年代后期，我国作者撰写了大量液压凿岩机的技术论文，直到现在，关于液压凿岩机的论文与专利仍然不断出现在各类期刊与网络上。
我国液压凿岩机设计研究方面的论文，有博士论文，硕士论文，学士论文，有期刊论文，也有网络论文，在整个液压凿岩机技术论文中，占据了很大一部分。
估计有20个高等学校（其中包括3所师范大学）和近10个研究院所的作者发表过液压凿岩机技术论文，其中大部分是关于液压凿岩机设计研究方面的论文。专利文献更是与液压凿岩机结构设计有关。可见，液压凿岩机设计研究在我国并非冷门。
我国液压凿岩机的技术论文与设计研究论文大量产出。与此形成鲜明对比，我国液压凿岩机产品发展很缓慢，独立开发的产品，很少能在市场站住脚。
2 我国液压凿岩机文献的分类
2.1 研究型论文
2.1.1 设计计算型论文
此类论文数量多。
设计计算型论文包括了仿真计算，优化设计，活塞间隙优化设计，蓄能器设计优化，换向阀设计优化，活塞缓冲设计，钎尾缓冲设计，冲击频率调节方法等等。
博士、硕士、学士的论文几乎全部属于此类。高校与研究院所作者的论文大都属于此类。此类论文数量多。
2.1.2 实验研究型论文
实验研究型论文包括实验方法介绍，实验设备和仪器介绍，实验项目介绍，测试结果与测试曲线分析，误差分析等等。
此类论文中介绍实验原理与实验方法的较多。专门介绍液压凿岩机测试结果与曲线，并且进行分析的论文较少，大多散见于设计计算论文中，作为计算正确性的证明。
高校与研究院所作者有些论文属于此类，此类论文数量不多。
2.1.3 材料热处理研究型论文
材料热处理研究型论文包括活塞、钎尾的选材与热处理，铜套的选材等等。关于活塞、钎尾的选材与热处理的论文较多，关于其他零件的论文数量少。
2.1.4 加工工艺型论文
加工工艺型论文包括凿岩机主要零件的机加工的设备，工装夹具，量具与测量方法，工序与工艺步骤，怎样保证尺寸精度与位置精度，等等，大概是技术保密的原因，此类论文数量极少。
2.2 综述型论文
2.2.1 产品品种型号综述型论文
产品品种型号综述型论文包括当时国内外液压凿岩机产品的厂家，系列，型号，主要性能参数等等。
此类论文数量较多，但大多是介绍阿特拉斯、山特维克公司的液压凿岩机产品，介绍国内产品的较少。
2.2.2 产品历史发展综述型论文
产品历史发展综述型论文包括介绍国内外液压凿岩机历史发展，产品型号推出的年代，市场情况等等， 此类论文数量不多，但大多是介绍蒙特贝塔、阿特拉斯、山特维克公司的液压凿岩机产品历史，介绍国内产品历史的较少。
2.2.3 产品技术综述型论文
产品技术综述型论文包括液压凿岩机结构类型，技术进展，等等。此类论文数量少而且内容重复较多。
2.2.4 产品市场调研分析指导型论文
产品市场调研分析指导型论文包括当时国内使用的液压凿岩机产品的主要型号，市场保有量，年销售量与销售额，备件销售量与销售额，市场的细分，将来市场的趋势预测，市场对液压凿岩机的性能与技术要求。
此类论文很重要，对于国家的产业政策和企业的产品规划指导意义很大。
此类论文数量极少，几乎没有，倒是在网络上各种市场调查公司的广告不少，只提供提纲，具体内容要付费才能提供。
由于我国缺乏市场液压凿岩机产品销售数据统计，要写出高可信度的此类论文，必然要花费巨大的人力财力，只靠个人或一个单位的力量难以完成，最好有行业组织与行政力量的参与。
2.3 使用维修型论文
2.3.1 产品使用方法型论文
产品操作方法型论文包括凿岩机冲击压力，旋转压力，推进压力的优化匹配，钻头直径与旋转速度的匹配，操作方法等等。
此类论文数量不多，有北京科技大学高澜庆教授等的论文“液压凿岩机主要工作参数对凿岩速度影响的试验研究”，有广东省水利水电第二工程局梁明华论文“液压凿岩机旋转速度与凿孔直径的关系” [1]，是凿岩机使用实践总结，指导意义更大。
2.3.1 产品维修与故障分析型论文
产品维修与故障分析型论文多数为水电工程局、铁路隧道工程局的技术人员所写。此类论文来源于生产实践，言之有物，参考价值很大，数量不多，列举如下：
煤科总院北京建井所黄园月、李耀武、郭孝先“液压凿岩机的故障分析与防治”；
广东省水利水电第二工程局何雄彬“HDl35A和COPl238ME型液压凿岩机工作原理及常见故障处理” [2]；
广东水电二局股份有限公司李同明“阿特拉斯ROCD7钻机使用中易出现的问题与改进” [3]；
李强“Atlas 1838型凿岩机六种常见故障的排除”[4]；
张兆钦“COP1238凿岩机技术特点及使用维护” [5]；
田华军“HL500型液压凿岩机的日常维护保养” [6]。
2.4 产品介绍型论文
2.4.1 产品性能介绍型论文
产品性能介绍型论文多为介绍阿特拉斯、山特维克公司产品的论文，也有少量介绍国内海卓公司产品，乐清采矿机械厂的液压凿岩机产品的论文。
2.4.2 市场应用报道型论文
国外作者关于液压凿岩机市场应用报道型论文很多，国内此类论文数量很少，有少量关于YYT26支腿式液压凿岩机工程案例，使用成本效益分析的报道。
2.5 专利文献
最近的十几年关于凿岩机械的专利有六十多件，大都是液压凿岩机械的结构设计方面的专利。尚未见到有重大影响，或产生效益的专利。
3 我国液压凿岩机技术研究的不足
3.1 凿岩机文献的五多五少现象
通过对我国液压凿岩机文献的分析，我们发现有五多五少现象。
（1） 设计论文多，实验与工艺论文少；
（2） 研究论文多，使用维修论文少；
（3） 性能介绍型论文多，市场应用报道型论文少；
（4） 历史发展综述论文多，市场调研分析指导型论文少；
（5） 专利多，影响小。
3.2 缺少学术交流讨论
我国大概有20多年没有开过全国性液压凿岩机技术方面的交流会或研讨会。
我们众多的论文作者，都是在自说自话，没有交流，没有讨论，更没有争论。论文提出的论点，基本没有人跟进，进行理论与实践两个方面的证明或证伪，或补充，只是不加评价的引用。
我怀疑，很少有人认真阅读这众多的论文，如果不是博士生，硕士生，大学生因为做毕业论文的需要，阅读的人就更少了。我国关于液压凿岩机论文的影响力实在有限。
3.3 设计理论研究与产品生产脱节
我国大概可称得上液压凿岩机设计研究论文数量大国，但是我国自行开发的液压凿岩机产品多数从市场上消失，现在还能在市场上站住脚，有一定销售量的产品，多数为1980年代技术引进的产品。这种情况至少说明我们的设计研究和产品生产是脱节的，或者说明我们的设计理论还不成熟，还要不断改进。
4 我国液压凿岩机设计理论的主要论点
4.1 关于凿岩机冲击机构设计理论
4.1.1 三段法理论
认为活塞往复运动一个周期是由活塞回程加速、回程减速、冲程加速三个阶段组成的。4.1.2 设计变量理论
将一个无量纲数称为设计变量，这个无量纲数可以是：
（1） 冲程时间与活塞运动周期之比；
（2） 活塞回程加速度与冲程加速度之比；
（3） 活塞行程与可能最大行程之比；
（4） 活塞后腔受压面积与前腔受压面积之比，很明显，第四个无量纲数最直观，最易检验。
4.1.3 优化设计理论
根据以下5个设计目标，求得一个最佳设计变量。
（1） 蓄能器容积变化的最大值最小；
（2） 蓄能器隔膜震动次数最小；
（3） 能量利用效率最高；
（4） 冲程时，最大瞬时流量最小；
（5） 回程时，最大瞬时流量最小。
4.2 关于换向阀设计理论
4.2.1 换向阀中位正开口理论
换向阀在中位时，换向阀的高压窗口与低压窗口都有微小开启，叫正开口。认为正开口有益于冲击机构性能改善。主张应该采用正开口。
4.2.2 换向阀最优行程理论
换向阀行程的选取受到阀口通流面积，换向时间与阀耗油量三重制约，存在一个优化点。
4.3 关于蓄能器设计理论
4.3.1 高压蓄能器与活塞运动的最佳耦合理论
蓄能器的蓄油与排油量不仅与蓄能器的容积有关，而且与系统的工作频率有关，如果蓄能器固有频率选择不合适，即使加大蓄能器容积，也不能增大蓄能器的蓄油与排油量。
在蓄能器结构参数固定，凿岩机进油压力确定的情况下，可以改变蓄能器充气压力来改变谐振频率，使得系统处于最佳工作状态。
这个理论是极有理论研究价值与学术价值的，是一个动态的理论，是北京科技大学首先进行研究的，可惜无人跟进，这方面的论文太少。
4.3.2 蓄能器一次振动理论
在活塞运动一个周期内，蓄能器隔膜只有一次振动。这个理论已经包含在第4.1.2小节的优化设计理论中了，这是一个静态的理论。
4.4 关于信号孔位置
4.4.1 活塞回程换向信号孔位置的计算
这个理论是由北京科技大学与中南大学提出的，这是极其重要的计算，缺了这个计算公式，无法进行凿岩机的图纸设计。
4.4.2 活塞冲程换向信号孔位置的确定
这个理论是由北京科技大学与中南大学提出的，这也是极其重要的计算。既不能换向太早，使得撞击钎尾时，活塞已经被减速，也不能换向太晚，造成活塞二次打击钎尾。
4.5 钎尾反弹缓冲动力计算
研究这个理论的有浙江大学张新等人，广东工业大学机电工程学院刘智等人，中南大学机电工程学院赵宏强等人，杨国平等人，难能可贵的是，张新做了实验研究，有实验曲线图。
4.6 其他理论
（1）活塞密封间隙与长度优化理论；
（2） 活塞空打缓冲结构计算；
（3） 冲击频率无级调节自动换挡理论。
以上3种理论均有，就不一一论述了。
5 我国液压凿岩机设计研究亟待解决的问题
5.1 换向阀的结构尺寸问题
（1） 换向阀中位负开口的优缺点分析；
（2） 最优负开口量的计算与实验验证；
（3） 换向阀最优行程理论与实验验证。
5.2 活塞与缸体结构尺寸问题
（1） 活塞前后腔面积的确定及优化；
（2） 活塞回程换向信号孔位置的确定；
（3） 最优冲程换向信号孔位置计算与实验验证。
5.3 蓄能器与活塞运动的最佳耦合理论
研究蓄能器隔膜的动态频率响应，蓄能器最佳充气压力的计算。
5.4 钎尾反弹缓冲系统动力计算与实验验证
不但研究缓冲机构本身，进行静力学计算，更要研究钎尾反弹缓冲系统的动态响应，将缓冲机构，钎具与缓冲液压油路作为一个系统，研究缓冲活塞的频率响应，缓冲液压系统是否能有效吸收钎尾反弹的能量，又是否能迅速将钎头重新抵紧岩石。
5.5 凿岩机反打系统动力计算
既要研究反打机构本身，进行静力学计算。更要将反打机构与反打液压油路作为一个系统，研究反打活塞的位移，运动速度与冲击能量。
5.6 零件的气蚀与腐蚀问题
（1）活塞前后腔气蚀问题的计算与解决方法；
（2）凿岩机壳体联接平面点蚀的原因与预防。
6 我国液压凿岩机设计研究的学术建议
6.1 反求法
对国外高端液压凿岩机结构尺寸的分析，用反求法研究凿岩机冲击机构的设计计算公式与方法。反求法基本属于归纳法，反求法需要统计多台高端液压凿岩机的结构尺寸，统计数据越多，代数计算公式越接近实际，设计指导作用越大。这方面的工作似乎还没有人去做。
6.2 验证法
将我们国内的设计理论，如用最佳设计变量理论，换向阀最优行程理论，蓄能器设计理论，分析国外高端液压凿岩机的结构尺寸、充气压力等参数，检验是否符合我们的理论。如果大致符合，则验证了我们理论的正确性，如果相差很大，则要寻找原因。
6.3 代数计算公式研究
6.3.1 液压凿岩机设计研究方法的分类
理论分析与公式计算，实验研究，计算机数值仿真是凿岩机设计研究的三驾马车。
三段法，最佳设计变量等属于理论分析计算。
理论分析与公式计算是凿岩机设计研究的基础，是实验研究与数值计算的的基础与指导。
6.3.2 液压凿岩机代数设计计算公式的建立
公式计算必须将凿岩机的物理（实际）模型简化为力学模型，再进一步简化为数学模型，再简化为代数公式。简化必须是合理的，不能与力学模型有大的矛盾和冲突。
在不断的简化中，必然有失真，这时就要用经验系数去校正。这方面我们还有许多工作要做，对每一结构类型的凿岩机，都可以研究出一套基本通用的计算公式。
6.3.3 液压凿岩机代数设计计算公式的输入输出
代数公式计算输入的是冲击能，冲击频率，冲击末速度，进油压力， 输出的是活塞质量，活塞前后受压面积，活塞行程，信号孔位置，阀的结构尺寸，阀行程，开口量，凿岩机进油流量等等。
6.4 强化实验研究
6.4.1 液压凿岩机实验的分类
在理论分析指导下的实验研究是必不可少的，我们的力学模型，数学模型是否正确，简化是否合理，都需要实验验证。数值仿真计算就更需要实验验证了。
这里所说的实验主要是凿岩机内部机理实验，也可是型式实验，而不是出厂实验。
6.4.2 液压凿岩机实验的规范
实验的各种条件，包括样机，液压系统，测量方法，仪器仪表，都应该是明确的，实验的结果应该是真实的，可重复的，重复实验的误差应该进行分析。实验的时间、地点与参加人应该注明。
6.5 数值计算研究
6.5.1 数值计算的定义
数值计算就是虚拟样机技术，因此数学模型要尽可能逼近力学模型与物理模型，数值计算需要输入的数据很多，需要详细的凿岩机图纸数据，否则不能称之为虚拟样机。
数值计算又叫动态仿真，我国在数值计算方面的论文太多了。有基于AMESim的仿真，基于Simulink的动态仿真，基于MATLAB的计算机仿真，准匀加速度法仿真计算，键合图方法仿真，等等。
6.5.2 液压凿岩机数值计算输入输出的基本要求
冲击机构数值计算中，进油流量必须是输入值，而压力是输出值。
数值计算输出结果不能仅仅是冲击能，冲击频率等，必须能输出活塞运动速度、位移，换向阀的速度、位移，活塞前后腔压力的曲线。并且能够描述出液压油的空化与气蚀现象。
数值计算的结果曲线应该用实验曲线验证，未经实验验证的仿真计算是不可信的。
数值计算的结果应该是真实的，不能弄虚作假，其他人也可以重复运行程序。
6.5.3 液压凿岩机数值计算程序的基本要求
数值计算的程序应该模块化，数值计算需要花费大量的精力与时间，不是一个人短时间能够完成的，因此数值计算的程序应该模块化，可以由一组人员分工，进行编写。
数值计算程序应该界面友好，参数的改变，应在界面中进行，而不应在程序中进行。
数值计算的模型与程序应该是持续改进的，和所有的计算机软件一样，应该有版本号。液压凿岩机数值计算程序应该通用工具化，不要搞成专用工具。不能只有作者自己用，换一个人就不能用。
6.5.3 液压凿岩机数值计算程序的难点
虚拟样机技术是一项浩繁的工程，但是并不是遥不可及。内燃机的燃烧过程，牵涉到化学，燃烧学，热学，力学，都可以做到数值仿真，并且在发动机设计中起到重要作用。冲击机构的数值仿真也一定能做到，但是这要求有一个精干的团队和一个好的实验条件。
数值计算程序都是针对某一个特定的图纸的，因此通用性较差。不要指望适合于单腔回油的凿岩机，也能适合非单腔回油的凿岩机。也不要指望适合于芯阀结构的凿岩机，也能适合套阀结构的凿岩机。这也是数值计算应用的一个难点。我们至少应该做到，对某一相同结构类型的液压凿岩机，具有通用性。
7 我国液压凿岩机设计研究的政策建议
7.1 以企业为主体，产学研结合
过去几十年，我国液压凿岩机设计研究是以高校和研究所为主体的，和企业产品开发联系较少。事实证明，我国液压凿岩机设计研究进步不大，只有以有实力的大企业为主体，厂学研结合，学校与研究所自己不搞产品生产，只为社会和企业提供知识与技术，各自发挥自己的优势，才是我国液压凿岩机技术与产品的发展道路。
7.2 以行业协会为主体，组织技术交流
与凿岩机的生产、使用有关的行业有凿岩机械气动工具、煤炭、矿山、铁路、水电、冶金等等，在1980年代，矿山机械行业组织过液压凿岩机技术交流会， 1990年代初期， 煤炭建井行业组织过液压凿岩机技术交流会。
8 结语
（1）对我国液压凿岩机研究文献进行了分类，5大类，13个小类；
（2）分析了我国液压凿岩机技术研究的不足，3个方面的不足；
（3）列举了我国液压凿岩机设计理论的主要观点，6大类，13个观点；
（4）列举了我国液压凿岩机设计中亟待解决的5大类共11个问题；
（5）提出了我国液压凿岩机设计研究的5条学术建议；
（6）提出了我国液压凿岩机设计研究的2条政策建议。
参考文献：
[1] 梁明华.液压凿岩机旋转速度与凿岩直径的关系[J].工程机械，2001，32（6）.
[2]何雄彬.HDl35A和COPl238ME型液压凿岩机工作原理及常见故障处理[J].广东水利水电，2001（8）.
[3] 李同明.阿特拉斯ROCD7钻机使用中易出现的问题与改进[J].四川水利，2004（3）.
[4] 李强.Atlas 1838型凿岩机六种常见故障的排除[J].工程机械，2005，36（3）.
[5] 张兆钦.COP1238凿岩机技术特点及使用维护[J].建筑机械，2004（6）.
数值计算论文范文第4篇
关键词：电子商务 安全技术 符号 四则运算 VB程序源码
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0175-02
1 前言
电子商务交易系统的安全性是非常重要的一项内容。其中包括数字签名、数字身份认证、数字加密解密等主要算法。在这些算法中分为两大类，一类是对称加密解密，另一类是非对称加密解密。另外在所有算法当中有相当一部分算法的处理过程是建立在计算机大数运算的基础之上。例如：标准对称加密解密算法是DES、标准非对称加密解密算法是RSA。计算机安全则是确保交易过程的真实、完整和有效。相当一部分计算机安全技术的基础就是大数计算。所谓大数指的是超出计算机字长的一种数值计算方式，例如使用VB设计程序时数据是保存在变量中，使用的变量分为不同类型，其中包括字节型Byte占用一个字节，处理数据的取值范围在0-255，整型Integer占用两个字节，处理数据的取值范围在0-65535，长整型Long占用四个字节，数据处理的取值范围在0-4294967295，双精度Double占用八个字节。所以使用变量表示数据或进行数据运算时最大的数据使用Double型占用八个字节共64Bits，如果处理的数据长度在64Bits以下可以直接使用变量直接进行运算，如果处理的数据长度超出64Bits，就无法使用变量直接进行运算，而必须设计出相应的算法模型。
2 二进制带符号整型数组
在上一篇论文《电子商务交易系统安全技术实现方法研究----任意长度数值无符号整数四则运算》中阐述过，进行计算时首先要将二进制字符串转成用于计算用的二进制整型数组，然后再针对数组进行四则运算，本文同样需要进行数值转换，只不过在转换的同时要考虑数值的符号，为此我们将为二进制整型数组绑定一个字符形变量（在此我们它称之为符号变量），该变量用于保存数值（二进制整型数组）对应的符号，该变量内容只有两个，一个是“+”号表示保存的是正数，另一个是“-”号表示保存的是负数。
在通常的程序当中进行数值计算时，数值数据的符号保存在数值变量的高位，高位为0表示正数，高位为1表示负数。传统系统无法直接使用数值变量，所以必须设计出相应的算法。其处理方式如下：
原始数据由两部分组成，符号加上二进制字符串数据（例：+10110）。
本文设计的带符号数值数据转换就是将原始数据进行分解。取出原始数据的第一个数字符号保存在符号变量中。剩下的二进制字符串用上一篇论文的转换程序“binstobinv（）”将其转换成二进制整型数组。为了表示转换过程的完整性，文中设计的转换方式有两种，一种是将带符号的二进制字符串转换成带符号的二进制整型数组，另一种将带符号的二进制整型数组转换成带符号的二进制字符串（详细过程略）。
下面是两个转换子程序，一个是有符号的二进制字符串转二进制整型数组，另一个是有符号的二进制整型数组转二进制字符串。
除法处理方式：直接调用无符号除法子程序Longdiv（）计算除法的商和余数。符号相同商的符号为正“+”，符号不同上的符号为负“-”，余数的符号与被除数的符号相同。
4 结语
有符号大数运算的基础依然是无符号的运算，其变动部分只是对符号的处理。在所有的程序模块还设计了一些为了简化程序的模块，例如：longcmp（）比较模块，longcpy（）拷贝模块，longset（）初始化模块，longdep（）移动模块等。
当前论文是系列论文的第三篇“任意长度数值有符号整数四则运算”，前两期《数字技术与应用》发表了“任意长度数值数制转换”和“任意长度数值无符号整数四则运算”。后续论文还有第四篇“任意长度数值实数四则运算”。在系列论文全部发表以后欢迎读者向作者索取VB程序源码。希望读者能够继续关注《数字技术与应用》。
参考文献
[1]衷仁保著.《计算机代数学》.科学出版社
[2]BruceSchneier著吴世忠译.《应用密码学》.机械工业出版社.
[3]冯萍著.《汇编语言与接口技术》.机械工业出版社.
数值计算论文范文第5篇
为推动计算力学领域的学术交流，促进计算力学的发展和工程应用，中国力学学会计算力学专业委员会定于2012年11月8—11日在重庆召开中国计算力学大会’2012（CCCM 2012）.
2 会议主题与征文内容
计算力学的新模型、新理论、新方法和软件开发研究；
大规模复杂结构的数值仿真研究与求解技术；
CFD的新理论、新模型、新算法和新应用；
固体流体相互耦合作用的机理、计算方法与工程应用；
多物理场耦合力学问题的数值仿真；
材料和结构优化设计方法与应用；
材料本构模型的宏、细观研究与数值仿真；
CAE软件开发与工程应用；
计算纳米与生物力学；
有缺陷材料的力学演化规律与数值计算；
冲击动力学的理论、方法与应用；
岩土结构和流体力学中的反问题研究；
工程随机力学计算方法及工程结构的安全评估；
各类非线性问题的数值模拟与应用；
多体系统复杂动力学问题与动力稳定性的研究；
各类工程中的施工力学、工艺力学问题研究和应用；
复合材料、智能材料及其结构体系的数值方法；
海洋、地下空间和太空开发的力学分析；
路桥计算力学、环境计算力学与灾害计算力学；
模型确认和验证的方法与应用研究；
多尺度理论与模拟研究；
实物实验、测试与控制中的仿真；
其他计算力学问题.
3 注意事项
(1)应征论文应未公开发表.
(2)本次会议直接征集论文全文，篇幅不超过8 000字（含图表）.应征论文全文请于2012年8月31日前提交会议秘书处，并提供论文作者的通信地址、工作单位、邮政编码、电话、传真和Email等.
(3)论文经专家评审通过且作者本人到会参加交流后，将分别发表在《固体力学学报》计算力学专辑或《计算力学学报》增刊上，并推荐其中的优秀在《计算力学学报》《固体力学学报》《中国科学》和《计算机辅助工程》等期刊的正刊上.投稿时请注明发表意愿，并按所要求的格式排版.
(3)会议拟安排考察参观活动（详细路线将在下一轮通知和网站上给出）.
(4)会议最后一轮通知将委托承办单位重庆大学发出.
(5)请通过会议网站投稿，并同时通过Email：ccm2012@cqu.省略或boyan2012@cqu.省略(注明CCCM 2012征文)发送给大会组委会.会议网址：ccm.cqu.省略.
(6)联系人和联系方式
数值计算论文范文第6篇
题名又称题目或标题。题名是以最恰当、最简明的词语反映论文中最重要的特定内容的逻辑组合。
论文题目是一篇论文给出的涉及论文范围与水平的第一个重要信息，也是必须考虑到有助于选定关键词不达意和编制题录、索引等二次文献可以提供检索的特定实用信息。论文题目十分重要，必须用心斟酌选定。有人描述其重要性，用了下面的一句话：“论文题目是文章的一半”。对论文题目的要求是：准确得体：简短精炼：外延和内涵恰如其分：醒目。
(二)题名(Title,Topic）
这一项属于论文署名问题。署名一是为了表明文责自负，二是记录作用的劳动成果，三是便于读者与作者的联系及文献检索(作者索引)。大致分为二种情形，即：单个作者论文和多作者论文。后者按署名顺序列为第一作者、第二作者……。重要的是坚持实事求是的态度，对研究工作与论文撰写实际贡献最大的列为第一作者，贡献次之的，列为第二作者，余类推。注明作者所在单位同样是为了便于读者与作者的联系。
(三)摘要(Abstract）
论文一般应有摘要，有些为了国际交流，还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他用是不阅读论文全文即能获得必要的信息。摘要应包含以下内容：
①从事这一研究的目的和重要性;
②研究的主要内容，指明完成了哪些工作;
③获得的基本结论和研究成果，突出论文的新见解;
④结论或结果的意义。
(四)关键词(Keywords）
关键词属于主题词中的一类。主题词除关键词外，还包含有单元词、标题词的叙词。
主题词是用来描述文献资料主题和给出检索文献资料的一种新型的情报检索语言词汇，正是由于它的出现和发展，才使得情报检索计算机化(计算机检索)成为可能。主题词是指以概念的特性关系来区分事物，用自然语言来表达，并且具有组配功能，用以准确显示词与词之间的语义概念关系的动态性的词或词组。
（五）字数要求
（1）尾数"0”多的5位以上数字，可以改写为以万和亿为单位的数。一般情况下不得以十、百、千、十万、百万、千万、十亿、百亿、千亿等作单位(百、千、兆等词头除外)。例如：1800000可写成180万；142500可写成14.25万，不能写成14万2千5百；5000字不能写成5千字。
（2）纯小数必须写出小数点前用以定位的"0”。数值有效位数末尾的"0”也不能省略，应全部写出。例如：1.500、1.750、2.000不能写作1.5、1.75、2。
（3）数值的修约按照GB8170-1987《数值修约规则》进行，其简明口诀为“4舍6入5看右，5后有数进上去，尾数为0向左看，左数奇进偶舍弃”。例如：修约到1位小数，12.149修约为12.1；12.169修约为12.2；12.150修约为12.2，12.250修约为12.2。
（4）附带长度单位的数值相乘，每个数值后单位不能省略。例如：5cm×8cm×10cm，不能写成5×8×10cm或5×8×10cm3。
（5）一系列数值的计量单位相同时，可以仅在最末1个数字后写出单位符号。例如：60、80、100mol/L，不必写作60mol/L、80mol/L、100mol/L。
（6）分数在1行中排列时，分号用斜线。
（7）正文内并列的阿拉伯数字间用逗号还是顿号不做统一要求，各编辑部在同种情况下选用一种符号，做到全刊统一即可。
（8）表示数字的增加或减少，用词要准确。①增加：可用倍数或百分数表示。例如：增加到原来的2倍（原来是1，现在是2）；增加（或增加了）2倍（原来是1，现在是3）；增加80%（原来是1，现在是1.8）；超额80%（定额是100，实际是180）。②减少：不能用倍数的提法，只能用百分数或分数表示。例如：降低到原有的80%（原来是100，现在是80）；降低（或降低了）80%（原来是100，现在是20）；减少到原有1/5（原来是1，现在是0.2）；减少（或减少了）1/5（原来是1，现在是0.8）等。
数值计算论文范文第7篇
题名又称题目或标题。题名是以最恰当、最简明的词语反映论文中最重要的特定内容的逻辑组合。
论文题目是一篇论文给出的涉及论文范围与水平的第一个重要信息，也是必须考虑到有助于选定关键词不达意和编制题录、索引等二次文献可以提供检索的特定实用信息。论文题目十分重要，必须用心斟酌选定。有人描述其重要性，用了下面的一句话：“论文题目是文章的一半”。对论文题目的要求是：准确得体：简短精炼：外延和内涵恰如其分：醒目。
(二)作者姓名和单位(Authoranddepartment）
这一项属于论文署名问题。署名一是为了表明文责自负，二是记录作用的劳动成果，三是便于读者与作者的联系及文献检索(作者索引)。大致分为二种情形，即：单个作者论文和多作者论文。后者按署名顺序列为第一作者、第二作者……。重要的是坚持实事求是的态度，对研究工作与论文撰写实际贡献最大的列为第一作者，贡献次之的，列为第二作者，余类推。注明作者所在单位同样是为了便于读者与作者的联系。
(三)摘要(Abstract）
论文一般应有摘要，有些为了国际交流，还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他用是不阅读论文全文即能获得必要的信息。摘要应包含以下内容：
①从事这一研究的目的和重要性;
②研究的主要内容，指明完成了哪些工作;
③获得的基本结论和研究成果，突出论文的新见解;
④结论或结果的意义。
(四)关键词(Keywords）
关键词属于主题词中的一类。主题词除关键词外，还包含有单元词、标题词的叙词。
主题词是用来描述文献资料主题和给出检索文献资料的一种新型的情报检索语言词汇，正是由于它的出现和发展，才使得情报检索计算机化(计算机检索)成为可能。主题词是指以概念的特性关系来区分事物，用自然语言来表达，并且具有组配功能，用以准确显示词与词之间的语义概念关系的动态性的词或词组。
（五）字数要求
（1）尾数"0”多的5位以上数字，可以改写为以万和亿为单位的数。一般情况下不得以十、百、千、十万、百万、千万、十亿、百亿、千亿等作单位(百、千、兆等词头除外)。例如：1800000可写成180万；142500可写成14.25万，不能写成14万2千5百；5000字不能写成5千字。
（2）纯小数必须写出小数点前用以定位的"0”。数值有效位数末尾的"0”也不能省略，应全部写出。例如：1.500、1.750、2.000不能写作1.5、1.75、2。
（3）数值的修约按照GB8170-1987《数值修约规则》进行，其简明口诀为“4舍6入5看右，5后有数进上去，尾数为0向左看，左数奇进偶舍弃”。例如：修约到1位小数，12.149修约为12.1；12.169修约为12.2；12.150修约为12.2，12.250修约为12.2。
（4）附带长度单位的数值相乘，每个数值后单位不能省略。例如：5cm×8cm×10cm，不能写成5×8×10cm或5×8×10cm3。
（5）一系列数值的计量单位相同时，可以仅在最末1个数字后写出单位符号。例如：60、80、100mol/L，不必写作60mol/L、80mol/L、100mol/L。
（6）分数在1行中排列时，分号用斜线。
（7）正文内并列的阿拉伯数字间用逗号还是顿号不做统一要求，各编辑部在同种情况下选用一种符号，做到全刊统一即可。
（8）表示数字的增加或减少，用词要准确。①增加：可用倍数或百分数表示。例如：增加到原来的2倍（原来是1，现在是2）；增加（或增加了）2倍（原来是1，现在是3）；增加80%（原来是1，现在是1.8）；超额80%（定额是100，实际是180）。②减少：不能用倍数的提法，只能用百分数或分数表示。例如：降低到原有的80%（原来是100，现在是80）；降低（或降低了）80%（原来是100，现在是20）；减少到原有1/5（原来是1，现在是0.2）；减少（或减少了）1/5（原来是1，现在是0.8）等。
数值计算论文范文第8篇
关键词：Fluent;Gambit;直管水道;速度分布;沿程阻力损失
1 Fluent简介
Fluent 软件是目前市场上最流行的 CFD 软件，是一个用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动与传热现象的专用软件，它适用于各种复杂外形的可压和不可压流动计算。
用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。对Fluent软件包而言，其完成一个流体流动与传热问题的计算流程是：首先利用Gambit或者其他前处理器完成模拟对象几何结构的建模以及计算网格的生成与划分，然后将网格导入Fluent中进行求解计算，最后对计算结果进行处理和分析。
下面我们采用Fluent软件对直管水道内流场进行CFD数值仿真模拟，以便更好地了解和掌握Fluent软件的使用方法。
2 直管水道数值模拟
2.1 建立模型划分网格
2.1.1 问题描述
模拟对象是一个圆形直管道，内部工质为水。由于是圆截面管道，在不考虑重力或者假设重力方向与管道轴线方向一致时，该三维流动可以简化为二维轴对称流动问题，简化后的数值模拟区域仅仅是原来管道的一个轴对称剖面。管道总长2m，管半径0.1m，管道足够长，我们一般认为出口已经是充分发展的流动;管中流动的工质为水，常温下密度为1000kg/m3，粘性为0.001kg/（m・s）;假设入口处水流速度0.05m/s。
2.1.2 利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型
（1）步骤1 文件和创建及其求解器的选择：1）启动Gambit软件;2）建立新文件。
（2）步骤2 建立计算区域：1）创建控制点OperationGeometry Vertex;2）创建边OperationGeometryEdge;3）创建面OperationGeometryFace。
（3）步骤3 划分网格。网格划分可以先对边进行网格划分，然后是面，再是体;也可以直接对体或者面进行网格划分。对于本论文直通水道内流场，我们选择对面直接进行网格划分，采用默认方式，单元格为四边形，划分方式为分块映射方式，网格间距0.01m。
（4）步骤4 边界条件类型的指定：选择OperationZones，打开Specify Boundary Types对话框。
对于直通水道内流场，选择对Edges进行边界设定。选择水流入口对应的边并设定其边界条件类型为速度入口Velocity-inlet，指定出口的边界条件为充分发展Outflow，指定下边的边界条件为轴对称Axis类型，对其他的所有边指定为Wall。
（5）步骤5 mesh网格文件的输出：选择FlieExportMesh（必须指出的是，对二维情况，必须选择Export 2-D （X-Y） Mesh选项，才能输出正确的.msh文件）。
2.2 求解器求解
（1）步骤1 Fluent求解器的选择：
本论文所计算的轴对称直通水道是个二维问题，并且对求解的精度要求不高，所以选择二维的单精度求解器2d即可。
（2）步骤2 文件导入和网格操作：
1）读入网格文件FlieReadCase…
2）检查网格文件GridCheck
3）设置计算区域尺寸GridScale
由于Gambit中是以mm为单位的，而Fluent中是以m为单位的，所以在X、Y中输入0.001，scale一次。注意，在缩放之后需要在进行一次网格检查，看计算域尺寸是否修改正确了。
4）平滑网格GridSmooth/Swap
（3）步骤3 选择计算模型：
1）求解器的定义DefineModelsSolver…
对于本论文，默认的压力基求解器就能满足要求。
2）其他计算模型的选定。
对于本论文，由入口速度和特征长度（直径）可以计算出入口雷诺数为9930，流动为湍流，还需要设置湍流模型。Define Models Viscous…我们选择k-epsilon双方程模型。对于本论文，我们不需要计算温度场，也不需要设置其他物理模型。
3）操作环境的设置DefineOperating Conditions…
对于本论文，我们不考虑重力，不选择Gravity，其他保持默认即可。
（4）步骤4 定义流体的物理性质DefineMaterials…工质为水。
（5）步骤5 设置边界条件DefineBoundary Conditions…
我们需要设置fluid流体区域的物质，inlet的边界条件（给出水流入口速度0.1m/s，分别设置湍流强度为5.1%，水力直径0.2m），outlet和wall的边界条件保持默认值，固体壁面上采用无滑移条件。
（6）步骤6 求解方法的设置及其控制
1）求解参数的设置Solve Controls Solutions…
对于本论文，接受所有默认设置即可。
2）初始化SolveInitializeInitialize…
设置Compute Form为inlet，即用进口的量对全场进行初始化。
3）保存当前的case文件FileWriteCase…
4）开始迭代计算SolveIterate…本论文输入总的迭代次数500
5）保存计算后的Case和Data文件File WriteCase&Data…
（下转第198页）
（上接第195页）
2.3 计算结果显示
（1）显示速度云图、压力云图DisplayContours…
（2）绘制速度云图
根据数值模拟给出的进出口断面压力P1、P2，按照公式可计算出直通水道的沿程阻力损失hf（Pa）。
3 结论
利用Fluent软件模拟直通水道内流场（定常、不可压缩流动问题，不考虑传热），能够全面反映出流场内部的速度分布情况，从而计算出其沿程阻力损失，而且可以减少设计中的实验次数、节省经费。我们平时遇到的流体流动更加复杂，对于其中不涉及传热的问题，我们均可以按照文中的计算步骤进行模拟求解。
参考文献：
[1]于勇.FLUENT入门与进阶教程[M].北京：北京理工大学出版社，2008：118-130.
数值计算论文范文第9篇
P.Neittaanmaki
Partial Differential
Equations
2008.292pp
Hardcover
ISBN 9781402087578
R.歌娄温斯基等著
250多年来,偏微分方程是人们认知自然现象进而促使科学发展的最重要的工具。力学、物理学以及它们在工程中的应用都得益于偏微分方程在建模和设计上的影响。偏微分方程在数学中有很特殊的地位,起初自然现象的偏微分方程是由微积分和物理推理相结合而导出的,以偏微分方程的形式来表达守恒定律,从而导致了波动方程、热传导方程、弹性方程、流体的欧拉和纳维-斯托克斯方程、电磁学的麦克斯韦方程组等等。本书是一本汇集偏微分方程多个高层次主题的著作,收录了国际知名专家们关于偏微分方程不同主题的论文,从久远的力学和物理学到当前的微电子学和财政学。这些论文着重于建模和计算方面。
全书分六大部分,由16篇论文组成。第一部分间断的伽辽金和混合有限元方法,包括3篇论文。1.间断伽辽金法;2.扩散方程在多面体网格上的混合有限元方法;3.二维椭圆型蒙日-安培方程的数值解:最小二乘法。第二部分线性和非线性双曲问题,包括3篇论文。4.二阶发展问题的高阶时间步长和最佳CFL条件;5.计算电磁学中的两种显式时域非结构网格算法的比较;6.冯诺依曼三点悖论。第三部分区域分解方法,包括2篇论文。7.求解间断系数波动问题的基于拉格朗日乘子区域分解方法;8.区域分解和电子结构计算。第四部分自由表面、移动边界和谱几何问题,包括4篇论文。9.有限元和有限体积罚因子方法的数值分析;10.复杂自由表面流体流动的数值方法;11.在剪切流中软骨细胞黏附与分离的建模和模拟;12.在环表面上拉普拉斯-贝尔特拉米算子的特征值计算。第五部分反问题,包括2篇论文。13.纽曼边界条件形状优化问题的定域方法;14.耗散现象建模的降阶。第六部分财政学(期权定价),包括2篇论文。15.美式期权列维过程的校准;16.美式期权定价的算子分裂法。
全书内容丰富,通俗易懂,适用性强,对从事偏微分方程理论研究和应用及其相关领域的工程师、科研人员和研究生具有重要的参考价值。
陈涛,硕士
(中国传媒大学理学院)
Chen Tao,Master
(School of Science,Communication
数值计算论文范文第10篇
数据挖掘技术是近些年发展起来的一门新兴学科，它涉及到数据库和人工智能等多个领域。随着计算机技术的普及数据库产生大量数据，能够从这些大量数据中抽取出有价值信息的技术称之为数据挖掘技术。数据挖掘方法有统计学方法、关联规则挖掘、决策树方法、聚类方法等八种方法，关联规则是其中最常用的研究方法。关联规则算法是1993年由R.Atal,Inipusqi,Sqtm三人提出的Apriori算法，是指从海量数据中挖掘出有价值的能够揭示实体和数据项间某些隐藏的联系的有关知识，其中描述关联规则的两个重要概念分别是Suppor（t支持度）和Confi-dence（可信度）。只有当Support和Confidence两者都较高的关联规则才是有效的、需要进一步进行分析和应用的规则。
二、使用Weka进行关联挖掘
Weka的全名是怀卡托智能分析环境（WaikatoEnviron-mentforKnowledgeAnalysis），是一款免费的、非商业化的、基于JAVA环境下开源的机器学习以及数据挖掘软件[2]。它包含了许多数据挖掘的算法，是目前最完备的数据挖掘软件之一。Weka软件提供了Explorer、Experimenter、Knowledge-Flow、SimpleCLI四种模块[2]。其中Explorer是用来探索数据环境的，Experimenter是对各种实验计划进行数据测试，KnowledgeFlow和Explorer类似，但该模块通过其特殊的接口可以让使用者通过拖动的形式去创建实验方案，Simple-CLI为简单的命令行界面。以下数据挖掘任务主要用Ex-plorer模块来进行。
（一）数据预处理
数据挖掘所需要的所有数据可以由系统排序模块生成并进行下载。这里我们下载近两年的教师科研信息。为了使论文总分、学术著作总分、科研获奖总分、科研立项总分、科研总得分更有利于数据挖掘计算，在这里我们将以上得分分别确定分类属性值。
（二）数据载入
点击Explorer进入后有四种载入数据的方式，这里采用第一种Openfile形式。由于Weka所支持的标准数据格式为ARFF，我们将处理好的xls格式另存为csv，在weka中找到这个文件并重新保存为arff文件格式来实现数据的载入。由于所载入的数据噪声比较多，这里应根据数据挖掘任务对数据表中与本次数据任务不相关的属性进行移除，只将学历、职称、论文等级、学术著作等级、科研获奖等级、科研立项等级、科研总分等级留下。
（三）关联挖掘与结果分析
WeakExplorer界面中提供了数据挖掘多种算法，在这里我们选择“Associate”标签下的Apriori算法。之后将“lowerBoundMinSupprot”（最小支持度）参数值设为0.1，将“upperBoundMinSupprot”（最大支持度）参数值设为1，在“metiricType”的参数值选项中选择lift选项，将“minMetric”参数值设为1.1，将“numRules”（数据集数）参数值设为10，其它选项保存默认值，这样就可以挖掘出支持度在10%到100%之间并且lift值超过1.1且排名前10名的关联规则。其挖掘参数信息和关联挖掘的部分结果。
三、挖掘结果与应用
以上是针对教师基本情况和科研各项总分进行的反复的数据挖掘工作，从挖掘结果中找到最佳模式进行汇总。以下列出了几项作为参考的关联数据挖掘结果。
1、科研立项得分与论文、科研总得分关联度高，即科研立项为A级的论文也一定是A。这与实际也是相符的，因为科研立项得A的教师应该是主持了省级或是部级的立项的同时也参与了其他教师的科研立项，在课题研究的过程中一定会有部级论文或者省级论文进行发表来支撑立项，所以这类教师的论文得分也会很高。针对这样的结果，在今后的科研工作中，科研处要鼓励和帮助教师搞科研，为教师的科研工作提供精神上的支持和物质上的帮助，这样在很大程度上能够带动整个学校科研工作的进展。
2、副教授类的教师科研立项得分很高，而讲师类教师和助教类教师的科研立项得分很低，这样符合实际情况。因为副教授类的教师有一定的教学经验，并且很多副教授类的教师还想晋职称，所以大多数副教授类教师都会申请一些课题。而对于讲师类和助教类的教师，由于教学经验不足很少能进行省级以上的课题研究，因此这两类教师的科研立项分数不高。针对这样的结果，在今后的科研工作中，科研处可以采用一帮一、结对子的形式来帮助年轻教师，这样可以使青年教师参与到老教师的科研课题研究工作中去，在课题研究工程中提高科研能力和教学能力。
3、讲师类教师的论文等级不高。从论文得分能够推断出讲师类教师所的级别不高。为了鼓励这类教师的，在今后的科研量化工作中对省级、部级的论文级别进行细化，并且降低一般论文的得分权重，加大高级论文的得分权重。并且鼓励讲师类教师参加假期培训，提高自身的科研和教学水平。