基于流体力学方程的二维烟雾模拟

介绍了一种基于流体力学方程并采取欧拉法实时模拟二维真实感烟雾的算法.为了获得视觉真实感,烟雾流体场的物理模型是根据Navier-Stokes方程定义;采取欧拉法将烟雾流体场划分为二维网格空间,并将烟雾速度场和浓度场分布定义于每个网格中心点;最后,通过双线性插值获得整幅图象中每个象素的烟雾浓度.试验证明该算法能实时高效地模拟具有真实感的二维烟雾效果.     

水流运动物质点法数值仿真

在水流体运动问题的三维数值模拟中,结合拉格朗日法和欧拉法的物质点法具有计算精度和计算效率比较高的优势,本文应用物质点法和显示积分算法对水柱在固壁面上自由塌落、箱体内水流溃坝和水流绕过障碍流动的过程进行三维数值仿真,从数值仿真结果看,与实际水流的运动过程较为符合,表明物质点法在模拟水流体运动问题同样是一种有效的仿真方法。     

基于物质点法的水流运动三维数值仿真

在水流体运动问题的三维数值模拟中,结合拉格朗日法和欧拉法的物质点法具有计算精度和计算效率比较高的优势,应用物质点法和显式积分算法对水柱在固壁面上自由塌落、箱体内水流溃坝和水流绕过障碍流动的过程进行三维数值仿真。从数值仿真结果看,与实际水流的运动过程较为符合,表明物质点法在模拟水流体运动问题同样是一种有效的仿真方法。     

3-RRRT并联机器人的动力学研究

目前,对并联机器人动力学的研究日益增多.由于并联机器人的结构复杂,因此其动力学模型也较难建立.并联机器人动力学建模方法主要有:拉格朗日方程法、牛顿-欧拉法、达朗伯原理法等.在用牛顿-欧拉法建立的动力学方程中会出现副反力,故在不需求关节力时,此法过于繁琐;拉格朗日法需     

触地爆炸土体弹坑的多物质ALE法分析

为了研究触地爆炸下土体产生的弹坑,在LS-DYNA软件框架内,提出了基于多物质ALE 法的岩土爆炸弹坑数值模拟方法。多物质ALE法综合了拉格朗日方法与欧拉法的优点,不但解决了拉格朗日法中材料的畸变问题,而且克服了欧拉法中移动边界描述得不准确的问题,而且容许在一个网格中包含多种材料。利用该法进行了岩土爆炸弹坑的数值模拟,在后处理中通过物质的流动状态来判断弹坑的形态,而无需通过单元删除或网格变形的方法。模拟结果与CONWEP程序计算值基本一致,弹坑的形成过程和最终尺寸都与客观规律吻合得较好,验证了多物质ALE法模拟岩土爆炸弹坑的有效性。     

求解运动方程的一种数值算法

针对力学运动方程的数值计算，提出了一种类似欧拉法的新算法，其主要特点是没有算法衰减，与显式及隐式欧拉法相比具有较高的计算精度，且与显式欧拉法有相同的计算工作量，在对其算法稳定性进行讨论的基础上，以对单自由度质量弹簧振动模型的仿真计算为例，通过比较该算法与显式，隐式欧拉法及四阶龙格库塔法，阐明了该算法的这些特点。     

物质流分析的跟踪观察法

流动，是物质（如铜、铝等）流动和流体流动二者所具有的基本特征，基于这个论点，简要地回顾了流体力学中研究流体流动的两种方法，即拉格朗日法和欧拉法；相应地提出了物质流分析的两种方法，即跟踪观察法和定点观察法。由于前者在文献中未见报道，因此对它进行了重点说明。强调了物质流的跟踪观察法既适用于稳态物质流（产品产量不变），也适用于非稳态物质流（产品产量增长或下降）。以钢铁产品生命周期的铁流图为例，说明了物质流的跟踪模型。在引入了物质流的非稳度后，提出了物质流各项指标的计算式，以及它们之间的相互关系。以瑞典铅酸电池系统为对象，计算了其中铅流的各项指标，并进行了必要的分析。     

基于格子涡(VIC)方法的烟雾仿真研究

烟雾仿真一直是计算机图形学研究的难点,基于欧拉法的烟雾仿真存在严重的数值耗散的问题,导致仿真的细节表现不尽如人意,基于纯拉格朗日的方法计算量大实时性难以保证。为了达到较好的效果并且控制计算量提高计算速度,本文使用基于格子涡(VIC)的方法对烟雾进行仿真。在欧拉框架下计算速度场,然后在拉格朗日框架下追踪涡粒子沿迹线的运动。在欧拉框架下使用FFT(快速Fourier变换)快速求解Poisson方程,得到涡量输运方程中从涡量到速度的转换,加快计算速度。对于粘性扩散项中的粒子涡量交换,本文使用粒子强度交换法(PSE)来求解方程。最终实现了对烟雾的仿真,细节效果保留较好,实时性可以接受,验证了该方法的有效性。     

基于网格与无网格的血流仿真

本文结合欧拉法和纯拉格朗日法两种方法的优势,提出了基于网格和无网格相结合的方法实现血流仿真。该方法首先将整个血流系统看成一个粒子系统,然后采用有限差分法(FDM)实现对Navier-Stokes方程的离散化,并通过Gauss-Seidel方法对构造出的poission方程进行求解,将得到的数值解用来驱动粒子实现血流模型的构建,接着利用屏幕域抛雪球算法(screen space splatting)对血流表面进行渲染,最终实现整个血流过程的仿真。仿真结果表明:该方法提高了血流仿真的细节边界,能够保证血流效果的真实性,并且运算速度快,提高了仿真实时性。     

小雷诺数下弹性圆柱壳行波振动问题研究

基于不可压缩、不可渗透的假设,研究圆柱壳不间断振动时黏性流体的应力、流体的压力和有效作用系数等.假设雷诺数远远小于1,流体运动的纳维-斯托克斯方程近似为斯托克斯方程,由于问题具有轴对称性,根据相容拉格朗日-欧拉法解出的问题的流函数表达式,计算出弹性体振动时流体压力、单位面积上的功率以及有效作用系数,并进行了结果分析.