基于VOF和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱晃荡的数值模拟

采用基于Volume of Fluid(VOF)方法和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱(棱形液舱)的晃荡问题进行数值模拟。黏性二相流模型采用一套控制方程进行处理。整个计算区域为矩形,自由液面的跟踪和更新采用VOF方法,斜边边界的处理考虑用到浸入边界法,把边界以外的当成是固体,在对VOF中的体积分数F的处理时引入通度系数以适应斜边边界。最后模拟得到液舱横荡的运动过程,对研究这一类型的晃荡运动具有参考价值。     

基于高精度Boussinesq方程的三维浅水晃荡数值研究

基于高精度速度势型布西内斯克(Boussinesq)方程对三维液舱内的浅水晃荡现象进行模拟.研究在势流理论框架下进行,总的速度势被分成了两个部分:一部分是在流域内满足拉普拉斯方程且在边界处满足不可穿透条件的特解,而另一部分将由Boussinesq模型求解.数值计算过程中,空间导数离散采用有限差分法,时间步进采用四阶龙格库塔法.首先将三维液舱的长宽比设置为远小于1以模拟二维液舱情况,并与文献的结果对比,验证了数值模型的有效性.三维工况中,各个外部激励频率下,观察到了4种不同的晃荡运动形式,同时在自由面上会观察到相应数量的行进波.此外,讨论了外部激励频率和耦合激励形式对于液舱内晃荡运动形式的影响.     

波浪中载液船舶运动的时域模拟

基于势流理论,采用切片法和脉冲响应函数方法实现船体时域运动,同时采用黏性流理论模拟计算舱内液体的非线性晃荡,进而建立了波浪中载液船舶耦合运动方程. 该方法考虑了波浪、船体、液舱晃荡之间的耦合作用,并结合船体内外流场特点分别采用了势流和黏性流理论,具有较高的计算效率. 研究结果表明：通过数值模拟计算和模型实验,数值模拟计算能够清晰显现液舱晃荡对船体全局运动影响,船体运动响应曲线与模型实验结果吻合良好.     

基于VOF和浸入边界法的粘性二相流模型对LNG液舱晃荡的数值模拟

摘要 本文采用基于Volume of Fluid（VOF）方法和浸入边界法的粘性二相流模型对LNG液舱（棱形液舱）的晃荡问题进行数值模拟。粘性二相流模型采用一套控制方程进行处理。整个计算区域为矩形,自由液面的跟踪和更新采用VOF方法,斜边边界的处理考虑用到浸入边界法,把边界以外的当成是固体,在对VOF中的体积分数F的处理时引入通度系数以适应斜边边界。最后模拟得到液舱横荡的运动过程,对研究这一类型的晃荡运动具有参考价值。     

基于PCL语言A型液罐舱内部压力自动加载系统

通过MSC.PATRAN内置的PCL语言二次开发出液货船的A型液罐舱内部压力自动加载系统,且考虑船舶运动所引起的三个方向(纵向、横向与垂向)的液货质心加速度所引起的内部压力,分析了三维简化处理方法与全三维方法的加速度结算结果。最后考虑在满载出港和部分装载出港工况下,采用上述两种方法对液罐舱的结构进行有限分析计算。     

浮式液化天然气系统液体装载船体的耦合响应

开发了一套分析浮式液化天然气(FLNG)系统中船体运动与液舱晃荡耦合响应的数值模拟程序.该程序基于频域势流理论获得船体的频域水动力系数,并根据脉冲响应理论(IRF)实现船体运动的时域计算;基于势流理论采用边界元法进行液舱晃荡的时域预报;通过迭代计算实现运动与晃荡响应的耦合预报.开展模型试验研究固体、液体装载船体在波浪中的运动响应.结合数值计算结果和试验结果研究晃荡和船体运动的耦合机理,讨论了不同液舱布置形式下的耦合响应变化.结果表明:液舱晃荡会显著改变船体的横荡、横摇运动响应,对垂荡运动影响较小;改变液舱宽度可以减小横摇运动引起的晃荡幅值,而横荡激励的晃荡响应主要与晃荡固有频率有关;液舱垂向位置变化仅改变与横摇模态的耦合响应,与横荡运动的耦合作用不变.     

某油轮基于共同规范疲劳评估及网格精度

基于共同规范(JTP)的相关规定,针对某油轮建立三舱段有限元模型,采用热点应力法对内底和边舱斜板之间折角处进行了疲劳评估.分析表明,共同规范对于油轮疲劳强度的要求偏于安全,达到了制定共同规范的目的.由于折角处局部应力集中,应力范围计算结果依赖于有限元分析的网格精度,从而影响疲劳评估的结果.文中对于局部模型采用不同网格精度,分析了不同网格尺寸对热点处应力范围及疲劳寿命的影响.研究表明,共同规范对于热点局部区域网格精度的要求是合理的.     

高速航行体通气空泡形态

采用数值模拟方法,对高速航行体垂直发射上升过程重力场中的通气空泡流进行了研究.基于Mixture多相流模型和耦合自然空化模型,建立气、汽、液多相空泡流数学模型,求解整个流场域内的Reynolds平均Navier-Stokes方程.使用动网格技术(Dynamic Mesh Method)结合用户自定义函数(UDF)的程序,数值模拟了重力影响下高速航行体垂直发射水下运动过程,揭示了通气空泡的演化规律及流动载荷变化特征.     

混合网格在水平井油藏数值模拟中的应用

由于流体在水平井附近呈径向流动,采用直角网格系统的常规油藏模拟器进行模拟不够可靠。本文用一种环绕井眼的混合网格加密方法,即将直角网格与径向网格相结合以模拟水平井眼附近流体流动。并利用第七届SPE考题所公布的数据验证了该模型的有效性。     

4种经验模型在藏川杨光响应研究中的适用性

采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数函数模型分别对藏川杨(Populus szechuanica Schneid)叶片光响应曲线进行了拟合与比较,探讨了几种模型在藏川杨光响应研究中的适用性.结果表明:不同模型对同一种植物光响应曲线的拟合结果存在差异,采用非直角双曲线模型和直角双曲线模型拟合出的光补偿点(LCP)、最大净光合速率(Pmax)高于实测值,光饱和点(LSP)远低于实测值;函数模型拟合的最大净光合速率较为接近实测值;采用直角双曲线修正模型拟合的藏川杨叶片光响应参数均比较准确.     

自适应网格在鼓泡塔内气液两相流仿真的应用及实验验证

研究了一种鼓泡塔反应器,气体从鼓泡塔边壁注入与鼓泡塔内的液相发生反应。为准确展现鼓泡塔内气泡形状和分析近壁效应,运用试验和仿真两种方法深入研究鼓泡塔内气液两相流动。试验结果验证了多相流仿真模型的可行性;同时证实了自适应网格的优越性。相比于多面体网格、裁剪网格、结构网格,自适应网格通过自动加密气泡周围的网格提高仿真精度,改善气液两相流中气泡形状(橄榄状),细化气泡直径范围(1~40 mm),准确地捕捉近壁效应区间(6 cm)。可以为同类别研究提供参考依据。     

视频网格中流媒体业务的流量模型

针对网格环境下的多服务器对单个用户提供服务的流媒体服务模式,提出了一种多层次的网格环境下的通用流媒体业务的流量模型——复合AR模型(MAR).根据媒体网格中流媒体的特点,将媒体流分为媒体流段和媒体流片断,媒体流片断是近似平稳过程,采用AR模型建模,媒体流段中的媒体片断之间符合半马尔可夫过程,媒体流中的媒体流段符合泊松过程.该模型为网格环境中提供更加有效、高质量的VoD服务打下了基础.     

一种基于MPEG-4的三维人脸表情动画算法

面向模型基人脸视频编解码领域,提出了一种基于MPEG-4的三维人脸表情动画算法.首先对编码端发送视频的首帧图像,利用Adaboost+Camshift+AAM(active appearance model算法检测人脸和定位特征点,接着特定化一个简洁人脸通用网格模型得到FDP(facial definition parameter);对于得到的FDP,解码端先用其特定化一个精细人脸通用网格模型,然后基于肌肉模型和参数模型相结合的方式来生成人脸表情动画,同时对人脸功能区进行划分.实验表明,该算法在FAP(facial animation parameter)流的驱动下可以生成真实感较强的三维人脸表情动画.     

三维两相流数值试井模型

建立了基于混合PEBI网格的三维两相流数值试井模型 ,内容包括 :物理模型的建立 ,网格剖分方法 ,控制方程的离散格式以及内、外边界的处理方法。用单相流双重介质和双渗介质解析解对模型的计算结果进行了验证。对 3层油藏两相流试井曲线特征分析发现 ,多层两相流动试井曲线特征与单相流动双重介质的曲线特征相似。因此 ,有可能寻求一个参数关系将双重渗透介质试井问题与三维两相流试井问题联系起来 ,从而减小多相流试井分析的难度和多解性。径向PEBI混合网格与数值试井模型的结合应用 ,给出了三维两相流、有井筒存储和表皮效应的不稳定渗流产量隐式表达式     

LNG独立C型液舱晃荡特性试验研究

与LNG运输船不同,LNG加注船的液舱会经常处于部分装载状态,故液舱晃荡问题必须予以考虑.由于目前LNG加注船主要采用独立C型液舱,针对该种形式液舱,使用模型试验,系统研究了不同载液高度、激励频率及激励幅值影响下的晃荡情况.讨论分析了其晃荡时自由液面的波形特征,对中间液深工况下,自由液面在舱顶的影响下出现的波形进行分类.通过对晃荡荷载的统计分析,发现产生最大荷载的激励频率与理论固有频率有所偏差,且该偏差会随着液位的升高而降低.此外,在荷载空间分布方面,载液高度为0.6 D_i(D_i为模型液舱直径)时,自由液面在封头处破碎严重,会对液舱封头上部产生较大冲击;而在0.8 D_i载液高度时,应充分考虑0.8f_n(f_n为理论固有频率)至1.2f_n激励区间内的顶部冲击荷载.     

基于非均质多相流模型的液舱晃荡数值模拟

应用非均质多相流模型对不同装载率和激励频率下矩形液舱的横摇晃荡运动进行了数值模拟.分析了液体重心的横向和纵向运动情况,计算了不同工况下自由液面形状与速度场分布以及舱壁测点处压力的时间历程和相应的功率谱密度.模拟结果与均质模型计算结果和试验结果的对比分析验证了非均质模型在模拟液舱晃荡时的优越性.     

船舶机舱模型振声性能数值计算与试验验证

采用有限元/边界元法对船舶机舱动力设备及液舱流固耦合引起的振动与声辐射进行数值计算;并进行相应的实验研究。以某航海教学实习船机舱为原型,将此振声耦合系统简化为箱形多腔结构,运用数值有限元方法建立多腔结构及其单元腔室的模型,考虑流固耦合效应,对结构进行频率响应分析;然后采用边界元法对舱室辐射噪声进行了计算。计算结果与实验结果之间的误差在5 dB以内,表明本方法具有较好的准确度。采取两端简支的边界条件,研究三舱段船舶机舱模型振声性能时,充液及增加充液舱数,总体对改善舱室振声性能有利;但对于液舱接触舱室声学环境影响要分频段考虑,此外舱室距振源的距离对计算结果有较大的影响。     

4种模型对黄枝油杉光合光响应曲线的拟合分析

【目的】为找出黄枝油杉(Keteleeria calcarea)光合光响应曲线的最佳模型,以得到较为准确的光合特征参数。【方法】采用Li-6400便携式光合系统对黄枝油杉的光合光响应曲线进行测定,并通过4种模型(直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型)对其光响应曲线进行拟合。【结果】直角双曲线模型和非直角双曲线模型的最大净光合速率(Pnmax)拟合值高于实测值,而指数模型和直角双曲线修正模型的拟合值与实测值较为接近;在4种模型中,直角双曲线修正模型的Isat拟合值(850.45μmol·m-2·s-1)与实测值(800μmol·m-2·s-1)最为接近,其余3种模型求得的Isat远低于实测值。直角双曲线修正模型对黄枝油杉的光响应曲线拟合得到的Pnmax、光饱和点(Isat)、光补偿点(Ic)和暗呼吸速率(Rd)分别为5.06μmol·m-2·s-1、850.45μmol·m-2·s-1、7.86μmol·m-2·s-1和0.816μmol·m-2·s-1。【结论】直角双曲线修正模型的拟合效果最好,指数模型次之,非直角双曲线模型和直角双曲线模型的拟合效果最差。     

巧用拉伸法建立冷却管的三维有限元模型

大型有限元软件ANSYS功能强大，单元类型众多。当采用间接法对锌液冷却管进行热应力计算分析时，温度场的计算和应力分析是非线性的，热分析与结构分析两步骤之间是有数据传递的，因此模型网格划分必须采用映射网格。拉伸法非常适合于建立形状复杂，要求网格具有对应性的热一结构耦合有限元模型。章介绍了用拉伸法建立锌液冷却管的三维有限元模型的基本方法，为类似的工程有限元建模计算提供了参考。     

基于MVC嵌入的约束纹理映射

针对约束纹理映射中三角网格极易发生形变的问题,本文提出一种基于均值坐标(Mean value coordinates)嵌入的约束纹理映射.使用基于局部/整体思想的ARAP(As-Rigid-As-Possible)算法参数化三维人脸网格,实验数据表明,参数化后的三维人脸网格三角形角度变形和面积变形均为最小.在网格嵌入中,采用均值坐标(Mean value coordinates)嵌入,得到的模型更加平滑.本文对多幅人脸图像进行纹理映射,结果表明该方法能够取得良好的实验效果.