基于ALE方法的油水两相流固耦合模型研究

文章应用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)对油水两相流固耦合问题进行了研究;详细推导了ALE描述下的两相渗流与变形多孔介质的耦合数学模型方程,解决了孔隙骨架变形介质与渗流方程的统一描述问题;通过编制相应的ALE有限元程序,分析了注水驱替过程,检验了所提出的模型及相关数值算法.对该模型方程讨论发现,若取ALE网格移动速度为岩层骨架变形速度将简化两相渗流方程,降低数值求解难度.     

用ALE有限元法建立二维数值波浪水池

从ALE描述下的Navier-Stokes方程和连续方程出发，对数值波浪水池进行分析、通过对各种边界条件的处理建立了合适的二维数值波浪水池。通过对二阶Stokes波的探讨，阐明了此数值波浪水池是有效合理的。     

HLLC黎曼解法器的优化与应用

研究适合一般状态方程的HLLC近似黎曼解法器的音速熵故障问题. 受Oleinik熵条件的启发,基于HLL与HLLC黎曼解法器自身的特点及一阶迎风格式的数值黏性,利用HLL黎曼解法器的思想,通过设定阈值克服了HLLC黎曼解法器的跨音速稀疏波内的音障问题,使该解法器是整体满足熵条件的正格式,并应用到一步ALE方法中计算多介质问题. 数值算例显示了优化的特性.      

爆炸成型弹丸侵彻钢靶的ALE算法

采用LS-DYNA3D有限元计算软件中ALE算法描述对爆炸成型弹丸成型过程以及对45^#钢靶板的侵彻过程进行了数值模拟和分析。在模拟过程中考虑了空气的存在，计算模型同实际基本相符。通过模拟，证明了ALE算法综合了纯Langrange和纯Euler法的优点，为研究爆炸成型弹丸侵彻问题提供了一个新的研究方法。     

ALE方法用于气体环流生化反应器数值模拟研究

气体环流生化反应器的研究通常采用试验方法来进行,试验结果用一些宏观指标来评价,其方法和结果的局限性都较大数值模拟方法因其能更好地揭示宏观现象中的本质特性,而在许多领域得到应用本文简要说明了采用数值模拟方法用于气体环流生化反应器研究的目的和意义数值计算中,描述流体运动的方法有Lagrange方法和Euler方法两种,各有其优缺点,ALE(ArbitraryLagrangianEuler)方法是将Euler方法和Lagrange方法结合起来,既能处理畸变较大的流动,又能提供流体内部运动的细节,求解方法通用性较大文中介绍了ALE方法的特点和计算步骤,并采用ALE方法对安装了挡板的气体环流生化反应器的流场进行了三维数值计算和模拟,得到了分别有1块和3块挡板时,流场的发展情况,为进一步的研究建立了基础     

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。     

ALE方法用于气体环流生成反应器数值模拟研究

气体环流生化反应器的研究通常采用试验方法来进行,试验结果用一些宏观指标来评价,其方法和结果的局限性都较大。数值模拟方法因其能更好地揭示宏观现象中的本质特性,而在许多领域得到应用。本文简要说明了采用数值模拟方法用于气体环流生化反应器研究的目的和意义。数值计算中,描述流体运动的方法有Lagrange方法和Euler方法两种,各有其优缺点,ALE(Arbitrary Lagrangian-Euler)方法是将Euler方法和Lagrange方法结合起来,既能处理畸变较大的流动,又能提供流体内部运动的细节,求解方法通用性较大。文中介绍了ALE方法的特点和计算步骤,并采用ALE方法对安装挡板的气体环流生化反应器的流场进行了三维数值计算和模拟,得到了分别有1块和3块挡板时,流场的发展情况,为进一步的研究建立了基础。     

高速公路混合交通流的数值模拟与改进研究

利用LWR模型描述混合高速公路交通流,用二阶非交错中心差分NT格式寻求了相应的数值解,然后用改进时空步长的二阶非交错NT格式来进行数值模拟得出相应的新的数值解,最后对不同的数值解进行分析.结果表明,时空步长改进前后的二阶非交错NT格式得出的这两种疏散过程是不完全相同的,而且改进后的疏散效果较好.     

岩石中相邻炮孔装药爆破的数值模拟

采用动力有限元DYNA3D程序中的Arbitrary Lagrange-Euler描述法(ALE),对岩石中相邻炮孔水耦合装药爆破应力场随时间的变化情况进行了数值计算,并分析了有效应力和剪应力的相互叠加作用,以深入了解孔间贯通裂隙的形成过程.结果表明,基于工程实践的数值模拟,能较客观地反映爆破破岩的动态过程,有助于为爆破设计提供参考.     

预处理方法在含运动边界问题中的应用

通过把预处理方法引入ALE(arbitrary Lagrangian Eulerian)控制方程的求解中,使得对含有动边界的从低速到高速的广泛流动问题可采用统一的数值算法.采用MUSCL格式在非结构网格上进行空间离散;采用隐式双时间推进,以提高计算效率并保持足够的时间精度.通过几个算例验证了该算法的计算能力.     

波浪水槽的数值建模与计算分析

近年来,随着海岸工程的发展,数值水槽在相应科学研究中的地位越发地突出,并且成为了流体动力学研究的热点之一。基于流体力学的基本方程Navier Stokes(N-S)方程,早期采用VOF(Finite of Method)以及FVM(Finite Volume Meth-od)方法对求解区域进行离散与计算。但是随着计算规模的不断增加,上述方法的数据存储量及计算方程数目呈现非线性增长,已经难以满足工程需求。近年发展起来的ALE算法与SPH算法已经趋于成熟并以其计算的快速与高精度迎合工程需求。以ALE算法为例模拟二维的数值水槽,并将计算记录结果与非线性二阶Stokes波对比。对比证明ALE算法与理论解相一致。     

Nonlinear phenomena of three-dimensional liquid sloshing in microgravity environment

In astronautic engineering, propellant sloshing, i.e. the oscillatory motion of a liquid propellant in a mov- ing container, is a subject of great importance[1―17]. Sloshing has an unfavorable influence on spacecraft stability and may disturb the flight …     

基于ALE有限元方法的充液刚体耦合动力学仿真

假设液体是不可压缩的粘性液体,用Jourdain形式的普遍动力学原理建立充液系统的动力学控制方程,并采用交替积分法求解此数值计算模型.液体模块采用Lagrange-Euler描述方法建立有限元计算模型;充液刚体模块利用二阶显式Runge-Kutta格式离散的常微分方程组.在刚-液耦合界面将传递系统质心、转动惯量、晃动力、晃动力矩以及惯性力等耦合物理量.计算结果表明该方法能正确地反映充液耦合系统的运动学特征.与假设液面未扰充液系统的响应结果相比,耦合计算获得的结果具有较大幅度的角速度响应.     

可压缩多介质流动的整体ALE方法(GALE)

结合传统ALE方法和欧拉方法的优点,提出了整体ALE计算(GALE)的构想,通过整体重分重映使得ALE计算不再受限于物质界面的变形.当界面变形不大时,网格线与界面重合,以拉氏模式清晰地追踪物质界面;当界面有较大变形时,引入混合网格,采用欧拉方法捕捉界面.应用整体ALE方法数值模拟了气液激波管和分层Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性问题,取得了与理论解较为吻合的结果.     

车载柔性储液结构动态仿真方法

车载柔性储液结构与结构内液体的作用为典型的流体-结构耦合问题.采用显式动力软件LS-DYNA,首先通过控制体积法与ALE有限元法相结合的方法间接得到了柔性储液结构的初始状态,然后,采用ALE有限元法实现了大型车载柔性储液结构三维动态仿真,研究其在制动工况下的动力行为.通过与试验结果相比较,证实该仿真方法的可行性,为该类车载柔性储液结构的设计与整车性能的改进提供了参考依据.     

近场水下爆炸载荷对舰船结构的局部毁伤特性

主要采用任意的拉格朗日-欧拉（ALE）方法的LS-DYNA软件,对舱段结构在水下近场爆炸与水下接触爆炸情况下的毁伤特性进行研究.为验证该方法的有效性,首先运用该方法对TNT炸药在水下爆炸产生的冲击波峰值进行模拟,将模拟得到的仿真值与经验公式的计算值进行对比,从而验证该方法的有效性.运用该方法对平板水下接触爆炸实验进行验证,将模拟结果与试验结果进行对比,进一步验证ALE方法的有效性.最后,采用ALE方法分别对不同结构型式的舱段在水下近场爆炸与水下接触爆炸进行数值模拟,研究不同结构型式舱段结构在不同工况下的毁伤特性,定量分析破口大小与结构毁伤模式.