异形坯连铸液固温耦合三维仿真系统

1 引言“异形坯连铸液固温耦合三维仿真系统”是国家“九五”重点攻关项目（项目编号95-528-03-01-03C）。该项目以马鞍山钢铁公司异形坯连铸工程为依托,以异形坯连铸过程流场、温度场与热应力场耦合分析为主攻目标,建立了钢液液固温耦合三维仿真系统,,开发了三维耦合分析软件,可计算各种工艺条件下流场及温度场的分布并模拟异形坯凝固过程坯壳厚度变化的基本规律以及各处应力分布情况,可为异形坯连铸过程工艺参数的优化提供理论依据。2 系统软件开发该系统由三个子系统组成：流场子系统、温度场子系统、应力场子系统,采用VB6.0编制…     

连铸异型坯凝固过程的三维仿真分析

采用ABAQUS有限元软件,首次建立连铸异型坯凝固三维瞬态有限元传热模型,并利用Fortran语言编写用户子程序施加复杂传热边界条件,根据现有实测工艺参数对连铸异型坯的凝固过程进行三维仿真分析。重点分析异型坯横断面特征点温度的分布规律以及坯壳的增长规律,数值模拟结果与现场试验吻合。为连铸异型坯冷却制度的研究提供更加有效的手段,进而为连铸异型坯三维应力场的研究奠定基础。     

电涡流缓速器的三维数值仿真

为三维电涡流缓速器的仿真提供了一个完全的有限元表达式,这个表达式通过运用A,Φ-A公式结合库仑定律得以实现.为了考虑电涡流缓速器不规则的几何形状,采用了四面体单元对网格进行划分,并用有限元程序仿真电涡流缓速器在500rpm的磁通密度分布.电涡流缓速器在不同转速下用有限元程序计算的制动力矩与测量值进行了比较,测量值和仿真教据近似一致,有限元程序可用于工程计算和仿真.     

跨声速流动的有粘／无粘耦合建模及其仿真方法

本文研究了跨声速流动中有粘／无粘耦合的匹配条件，构造了描述边界层的数学模型，以此为基础，结合无粘方法建立了考虑边界层效应的有粘／无粘耦合模型，发展了相应的仿真方法。对典型跨声速流动的仿真结果与实验结果的对比证明了所建模型的有效性与合理性。     

大跨桥梁风致振动的三维数值仿真

基于计算流体动力学(CFD)方法,利用自有程序结合商业软件处理大跨桥梁风致振动中的流体-固体耦合问题,使用三维桥梁结构模型,进行大跨桥梁风致振动的数值仿真。仿真结果符合实际物理现象,并且所得到的结构气动参数同已有仿真方法的数值结果相比,与风洞试验结果更加接近。这些数值仿真表明,该计算流体动力学方法可以比较准确地进行大跨桥梁的气动特性分析,可以为大跨桥梁建设提供重要的设计基础。     

管型SOFC内部传热传质的数值仿真

基于质量、动量和能量平衡并耦合流体流动、热量产生和传递以及电化学知识建立了管型固体氧化物燃料电池（SOFC）的计算流体力学（CFD）模型。模型中采用质量、动量、能量和组分守恒方程描述电池内的流动、传热传质等物理过程,并对电池内部的温度、气体流速及浓度分布情况进行了数值模拟。结果表明：SOFC空气流道中的气体温度和电池的总体温度沿气流方向逐渐升高;燃料和氧化剂气体的浓度则沿气流方向降低。另外,空气流速也会对电池的工作温度产生影响,流速越快,带走的热量就越多,电池的总体温度就越低越均衡。     

冲落式坐便器冲水过程两相流动数值仿真

为了在试制试验产品前分析坐便器产品数字模型的冲水性能,应用计算流体动力学(CFD)技术,实现了冲落式坐便器冲水过程的仿真分析.考虑到求解的复杂性,忽略了固体污物的存在,将物理模型简化为气液两相流动问题.利用多相流模型VOF,分析了两相流场分布、动压场和特征点速度-时间历程,并进行了实验对比,实验和仿真结果基本吻合.本项研究为进一步研究冲水过程三相流动奠定了基础.     

基于改进PSO算法的连铸二冷过程优化仿真

连铸小方坯二冷过程优化是在实现二维传热建模和数值求解的基础完成的。冶金准则的多目标性,模型数值离散化大的计算量以及凝固相变存在引起模型求解的非线性,导致传统优化方法搜索效率低下。采用粒子群算法优化连铸二冷过程。为加强局部搜索能力,引入混沌序列对陷入局部极小点的惰性粒子重新初始化,在迭代中产生局部最优解的邻域点,帮助惰性粒子逃离束缚并且快速搜寻到最优解。仿真结果表明,改进的PSO算法有更好的搜索效率,取得了较好的效果。     

三维海浪场的数值模拟及其动态仿真

根据研究线性海浪理论、海浪谱反演海浪数据的线性叠加法,反演出三维海浪场数据并进行多角度分析。结合飞行器掠海飞行仿真的实际需要,深入研究了PC机平台上大量三维海浪场数据的产生方法和显示方法。大量的仿真实验结果表明,本文所提方法是可行且有效的,对实际海浪场具有良好的模拟,可广泛应用于动态仿真、虚拟现实及相关领域。     

地面附近开口箱体孔缝耦合效应的数值仿真

在时域有限差分（FDTD）法中引进时域表面阻抗边界条件（SIBC），对电磁脉冲斜入射有耗地面附近开口葙体时的孔缝耦合期律进行了数值仿真，由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC），并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。仿真结果表明：（1）电磁脉冲相对于开口的入射角度不变时，当地面的导电率越大，则经地面反射而耦合进箱体内的电磁脉冲场就越强。但耦合进箱体内的总脉冲场的主峰幅度与自由空间中的相等。（2）地面的导电率不变时，当电磁脉冲垂直于开口平面入射时，耦合进箱体内的脉冲场最强。     

The Numerical Simulation of Flow Field of Jet System

In this paper, the internal fluid motion of a jet system is described by the Navier Stokes mechanics equations. For the simulation of the motion, the penalty function finite element method is used, and the velocity vectors and stream function curves are obtained. Using the Prandtl theory, this paper derives the free jet velocity and the jet bunch width in a half-space, the latter of which is amended by experiment. The results obtained in this paper are applied to micro-type high pressure water jet cleaner and the ejector of rocket engine.     

南水北调工程仿真系统三维视景子系统实现

通过对南水北调工程仿真系统视景部分任务的分析，提出了根据地理数据（DEM数据和矢量数据）来生成逼真的3D模型，使用OpenGVS来实现场景驱动，使用TCP／IP协议实现与其它子系统网络互连，文中为了达到很好的场景显示效果，通过压缩DEM数据和使用缩微模型方式来减少场景的数据量。     

装甲车辆传动装置综合传热建模与仿真研究

以装甲车辆传动装置的传热仿真为研究对象,提出了综合考虑摩擦产热、传热及传动油流动的传动装置综合传热仿真模型,实现了传动装置固体部件传热网络与传动油和冷却空气流动网络的耦合求解,确定了传热仿真流程。对某型车辆传动装置的传热进行了仿真,得到了产热量和传热量的分配关系、传动装置零部件的温度以及传动油的流动等信息,预测了传动装置中高温易于失效的危险部件,分析了环境温度及散热器入口空气流速对传动装置传热性能的影响。仿真结果与试验值符合较好,说明了该方法的正确性和有效性。     

喷射系统的流场数值仿真

本文采用N—S流体力学方程描述喷射系统内部流体运动的状况,用罚函数有限元法进行数值仿真,得到速度矢量及流线分布图,模拟流体运动的规律。文中依据Prandtl理论导出半空间自由射流速度反射流束宽度算式,通过实验修正自由射流的宽度。     

电渗驱动微流道内流场的数值模拟

针对微流道中电场和流场耦合的问题,建立了电渗流的数学模型,应用有限元法对微流道内的速度分布进行了稳态和瞬态的数值模拟.研究了电场强度、溶液浓度和微流道高度等因素分别对微流动速度在空间和时间上的影响规律.结果表明,在电渗驱动下,微流道中的流体流动呈现"塞状"流型,流动速度与电场强度及微流道表面静电势成正比,而与微流道的高度无关.微流体由开始运动到稳态的过度时间的尺度为毫秒量级,大小与微流道高度比值的平方成正比,而与电场强度和溶液浓度无关.研究结果为电渗驱动在微流控芯片中的应用提供了理论依据.     

一个改进的宏观交通流模型及数值计算

基于考虑多前车信息的微观多车跟车模型,按照交通流研究中采用的微观一宏观参量关联关系,提出一个改进的宏观交通流动力学模型.获得了该改进模型线性稳定的判别条件.数值仿真和一阶波传播速度分析表明该模型能够模拟交通流的堵塞和疏导等实际交通流现象,多前车信息对宏观交通流波动性存在不可忽视的影响.     

板坯连铸二次冷却过程动态交互式仿真系统

连铸二次冷却过程控制水平的提高对提高连铸坯的质量和产量具有重要作用。为研究二次冷却设定控制算法,把铸流切片的生命周期模型与凝固传热模型相结合,对非线性热物性参数与凝固潜热进行处理,建立了二次冷却过程的动态仿真模型;并以此为基础研制了动态交互式仿真软件系统。系统由虚拟二次冷却对象、控制算法、监控操作、平台管理四个子系统组成;能够对板坯和方坯在非稳态浇铸工况下铸流的凝固过程进行仿真,得出暂态和稳态全过程的铸流内部温度场、凝固坯壳厚度、凝固终点位置、液相穴形状等的变化过程;给出二次冷却过程对输入与扰动信号的动态响应。系统在仿真过程中的人机交互、可移植性方面做了专门设计,为深入研究和优化二次冷却设定控制算法提供了有力的实验平台。仿真模型与仿真软件系统成功应用于某钢企二次冷却与轻压下设定控制系统的研制、测试与在线运行。