考虑动态流体网格的颗粒-流体耦合算法

传统颗粒-流体耦合算法难以考虑流体动态边界问题,在模拟大变形案例时因流固边界不匹配易造成计算误差,影响结果的准确性.针对该问题,引入流体网格动态更新方法,推导动网格下的达西渗流方程和颗粒-流体相互作用方程,在离散元商业软件PFC2D基础上,开发了考虑流体动网格的颗粒-流体耦合算法.将该算法用于模拟饱和土不排水剪切双轴试...     

基于重叠网格技术柔性旗帜与流体耦合运动数值模拟

为研究分析自然界与风能采集领域中柔性旗帜与空气流固耦合运动特性,基于空气动力学原理和二维柔性板轴向不可拉伸假设推导旗帜颤振非线性理论模型,研究了旗帜与空气之间的耦合运动,分析长度、质量比和风速对其运动特性影响。利用双向流固耦合方法及重叠网格技术对旗帜随风摆动过程进行数值模拟,得出流场中旗帜运动行为及周围流场特性。结果表明:临界颤振风速随旗长增加而减小,摆动位移随风速增加先增大后减小;质量比越大,颤振频率越小,斯特劳哈尔数受其影响较小;旗帜尺寸一定时,风速较小,摆动位移、频率较小,风速超过临界颤振风速发生大幅度颤振现象;旗帜周围漩涡会经历产生、脱落和消失过程,周围压力及速度会随漩涡运动过程发生变化。可见采用基于重叠网格技术的数值模拟方法可有效解决柔性旗帜大变形问题,实现理论与数值仿真验证分析。     

流体-结构耦合界面的数据传输研究

针对流固耦合作用发生在耦合界面的情形,分析了耦合界面数据传输应该满足的条件;基于能量守恒原理,研究了耦舍界面数据传输的方法,讨论了耦合界面处收敛的判定条件．     

非结构动网格在变后掠翼气动问题中的应用

对非结构动网格生成的弹簧近似方法进行了研究.采用了顶点弹簧方法,分析研究了弹簧倔强系数的取值,同时通过引入挤压倔强系数和边界修正,对标准弹簧近似方法进行了改进.改进后的方法可以大大提高网格变形能力和网格质量.应用此非结构动网格生成方法并通过耦合求解基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的Euler方程,模拟了作简谐振动的NACA64A010及M6机翼变后掠状态下的跨音速绕流,计算结果与实验结果吻合良好.     

刚体-流体耦合运动的浸入边界法研究

为避免复杂贴体网格的生成和动、静界面滑移网格技术插值带来的误差,提出采用浸入边界法模拟流体刚体的耦合运动.借助求解不可压缩N-S方程组的分步投影方法的思想,来求解基于浸入边界法的耦合系统方程.其中刚体边界离散点的作用力密度通过强制满足刚体边界的无滑移条件（位移和速度一致）导出,结合刚体定轴旋转的动量矩定理,采用Newmark时间积分方法,实现对刚体运动特性的预测.同时,通过δ光滑函数,将刚体边界离散点的作用力密度转换到流体的欧拉网格点上,实现对流场速度的修正.在空间离散上,对流项采用Quick迎风格式,扩散项采用中心差分格式,采用2阶显式Adams-Bashforth法离散时间项.以雷诺数为300的圆柱绕流为基准数值算例,验证数值计算结果的可靠性.      

LS-DYNA的ALE方法在圆盘击水滑跳中的应用

应用LS—DYNA的ALE方法,建立了击水弹跳有限元模型,并对圆盘击水弹跳现象进行了数值仿真。结果表明方法对研究圆盘击水弹跳现象是有效可行的。在此基础上,对圆盘击水弹跳的主要参数:入水角、俯仰角、初始速度和旋转角速度相互关系进行了仿真分析。给出了圆盘在水面成功弹跳临界速度、入水角与圆盘俯仰角的变化规律和圆盘旋转角速度与弹跳临界速度的关系。方法为研究伴有入水冲击的气/液两相跨介质运动提供了一种可行途径和方法。     

自适应模糊滑模控制在火箭炮耦合系统中的应用

针对火箭炮位置伺服系统中的机电耦合特性,提出了一种自适应模糊滑模控制方法.为了使滑模变结构等效控制律设计不依赖对象的精确模型,利用切换函数及其变化率设计自适应模糊系统来代替等效控制,为了抑制滑模抖振,采用模糊规则调节切换控制的增益.仿真及实验结果表明,该方法不仅保证了系统的静、动态特性,有效降低了变结构系统中固有的抖振现象,而且对参数摄动具有较强的鲁棒性.研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据.     

自适应运动矢量精度在插值算法中的应用

根据对H.26L视频图像编码算法的研究，提出了一些新的有效的编码方法。在运动估值和运动补偿方面，采用立方卷积插值算法替代双线性插值以获得更高的估值精度，并提出混合插值与自适应运动矢量精度（AMVA）相结合的算法，着重就平均峰值信噪比、压缩效率和主观图像质量做了分析和比较。从实验结果看，算法获得了满意的效果，实现的H.26L软件编解码器在压缩比方面较H.263软件编解码器有明显提高，具有较大的实用价值。相信所做的工作对甚低码率视频图像编码的实际应用和推广将起到一定作用。     

耦合混沌系统的自适应同步及其在保密通信中的应用

混沌系统同步是混沌保密通信的关键环节,要想准确恢复所传输的信息,收发双方的混沌系统必须保持同步,在实际应用中,系统参数会随着环境的变化而变化,因此研究参数未知混沌系统的同步更具有实际应用价值.针对参数完全未知的单向耦合混沌系统,实现了自适应同步,给出了严格的数学证明,并将同步的混沌系统应用到改进的混沌保密通信方案中.计...     

坝体-库水相互作用的流固耦合分析

采用Ansys中的声学流体单元模拟库水,进行了某重力坝与库水的流固耦合分析。考虑了库底吸收系数对坝库耦合系统动力响应的影响,计算结果表明：库底吸收性显著降低了动水压力,吸收系数越大,效果越明显;位移反应也有所减小。比较了Ansys与Adina的计算结果及效率,结果表明：两者的计算结果基本一致,Adina的计算效率高于Ansys,但Ansys的前后处理较Adina高效。     

基于流固耦合的新拌混凝土流动及变形仿真方法

为了能更好地评估新拌混凝土的流变特性,通过流固耦合的方法对新拌混凝土进行建模和仿真.针对混凝土拌合物无自由边界和大变形的特点,采用ALE方法描述新拌混凝土拌合物,拉格朗日方法描述装盛混凝土的容器结构,结合罚函数法实现液态混凝土与结构间的耦合作用.分别对高性能混凝土和自密实混凝土的坍落度试验进行了模拟计算,通过与实测及已有文献的计算结果相比较,验证了该方法的有效性.     

弹性支承输流管流固耦联动力稳定性的研究

本文研究了输流管在弹性支承下,输送定常流体和脉动流体时的动力稳定性,建立了输送流体的弹性支承管和内流耦联振动的控制方程.用液流动压力取代内流对于管子的附加质量惯性力,使理论方程计算更加精确.本文采用级数形式解,寻求参数主共振区域和次共振区域,获得了较为满意的计算结果.计算值与实验值吻合较好.通过研究,得到如下结论:平均流速的增大使不稳定区域下移;脉动值增大使不稳定区域加宽;结构阻尼增大推迟不稳定区域的出现.这些结论在设计输流管、热交换器和生产应用中都有重要参考价值.     

基于强夯大变形的地基流固动力耦合分析

根据流固动力耦合方法分析强夯加固地基机理,在土体的应变位移关系上采用大变形假设,建立土体非线性动力平衡方程和整体流固动力耦合方程.在算例数值分析中给出了地基位移、孔隙压力在强夯作用时间内和空间中的变化分布规律,得到了夯锤的最大夯沉量,计算了夯击后地基孔隙压力的消散行为,计算结果与济南绕城高速公路强夯法施工现场的测试结果较符合.     

地下工程中的流─固耦合问题的探讨

叙述了涉及媒岩体一流体相互作用的地下流－固耦合理论的进展概况和流－固耦合作用的基本概念以及存在的工程背景。主要讨论了地下工程中液＋固、气－固、气－液－固、热－固－流等耦合作用的机理、建模方法、如系模型、数值分析思路及方法及未来工程应用中主要存在的问题。研究结果表明,进一步发展地下流－固耦合理论对解决地下工程的一系列问题有着重要意义,多因素耦合分析是今后研究流－固耦合问题的关键。     

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     

两平台靠泊状态耦合运动响应分析

研究两座半潜式平台靠泊状态耦合动力响应特性,确定安全作业条件．针对通过栈桥连接的两座半潜式平台,考虑风浪流荷载作用,建立两座平台水动力分析模型．基于三维势流理论,在频域内计算旁靠作业中两半潜平台多体耦合水动力性能,分析不同浪向角对平台所受波浪荷载的影响．基于Kalman滤波控制算法,考虑不同海况条件分析靠泊系统的定位能力,并根据位移上限条件得出了可进行靠泊作业的海况．结果表明,二阶波浪荷载对平台水动力相互作用存在影响．斜浪可作业海况最高、横浪次之,纵浪时可进行靠泊作业的海况最低．所得研究结果对于两平台安全靠泊具有参考意义．     

关于Morison方程中耦合项的研究

本文以简化为悬臀柱体的近海结构为例,用Airy 线性波理论和Morison 方程分析了它的动力响应.Morison 方程中的流固耦合项用三种不同方法处理,详细比较了其耦合项在不同条件下对结构响应的影响.计算结果表明,用不同的方法处理Morison 方程可能会导致结果的较大差别.这对于工程应用,有一定的参考价值.     

充液航天器试验的三维数值分析

对自旋充液航天器地面气浮台试验的动力学特性进行了分析和计算。以刚体系统的动量矩定理和流体运动的基本方程为基础，考虑液体晃动、涡旋、重力、离心力及Ｃｏｒｉｏｌｉｓ力等因素的影响，并运用Ｐｆｅｉｆｆｅｒ推广的关于流体均匀涡旋运动的理论，导出了液体晃动的边值问题和流固耦合旋转系统运动的联立微分方程组。运用边界元方法求解了重力场中部分充液偏置贮箱内液体晃动的三维边值问题，并将系统运动的联立微分方程组交换后化为广义特征值问题来求解。从而求得液体晃动的能量耗散率和系统的章动时间常数。     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。     

平流层飞艇对转螺旋桨推进性能研究

为研究平流层飞艇对转螺旋桨安装参数对推进性能的影响,探寻其效率提升的内因,使用混合网格技术进行计算域离散,采用基于RANS方程和SST湍流模型的求解器,建立了多重参考系模型,通过与由片条理论和遗传算法优化所得结果对比,验证了数值方法的准确性.对以Clark Y翼型设计的对转螺旋桨推进性能进行了研究,分析了在不同前进比J...