水下爆炸近场载荷的试验与数值模拟

借助于小药量水下爆炸试验及数值模拟研究了水下爆炸近场载荷及其运动特性。试验在爆炸水箱中进行,采用同时分幅扫描超高速光电系统拍摄炸药爆炸后视场600 mm×600 mm以内的冲击波及爆轰产物演化过程。使用LS-DYNA软件的ALE方法计算了水下爆炸近场冲击波、爆轰产物气体运动特性,以及冲击波峰值压力和爆轰产物气体与水介质边界压力变化特性,数值模拟结果与试验结果有很好的近似。在试验和数值模拟基础上,提出了适用于水下爆炸近场的冲击波运动、峰值压力的变化规律,并建立了爆轰产物气体初期膨胀运动规律及压力变化。     

采用无网格方法计算含大变形介质界面的可压缩多介质流动

采用动态无网格节点追踪自由边界的变形,建立了一套求解可压缩多介质流场的最小二乘无网格方法.将界面定义为具有双重含义的动态无网格节点集合.使用虚拟流体方法处理介质边界节点,构造界面两侧的虚拟节点,根据介质的种类将流场划分为若干个单介质区域.为抑制界面处流动参数的非物理震荡,采用局部界面Riemann问题解更新界面节点和虚拟节点的流动参数值.使用局部点云重构技术处理界面附近的动态点云.引入AUFS格式求解ALE形式Euler方程的对流通量.一维激波管和二维复杂大变形的多介质问题计算结果证明文中提出的动态无网格法是可行的,能够准确地追踪界面的复杂变形,并对界面附近的变形点云进行合理的重构.      

水下近水面爆炸兴波的数值模拟

基于对水下爆炸兴波物理过程的分析,建立气泡出水问题的简化力学模型。利用不均匀网格的MAC方法对小当量情况进行了数值试验,水柱大小和兴波高度的计算结果与实验结果相一致。     

水下爆炸冲击波压力时程的数值模拟

运用LS-DYNA程序对水下爆炸冲击波进行了数值模拟研究.首先模拟了半无限水域下的爆炸冲击波的形成以及气泡运动规律,分析了爆炸波的压力时程曲线.在此基础上,进一步讨论了水下爆炸冲击波与水中结构相互作用的问题,该分析结果可为类似水下爆炸工程实践提供参考.     

多物质二维流体动力学程序MMIC的理论基础及其应用研究

针对多物质弹塑性流体动力学问题提出了一种Euler型有限差分算法。基于该算法,用面向对象的C 语言编译了MMIC-2D计算程序,开发了与之相配套的前处理软件MESH-2D、后处理可视化软件VISC-2D,并对球形装药土中爆炸这类典型的爆炸问题进行了二维数值模拟。数值模拟结果与实验结果相吻合,表明文中所提出的算法和计算程序合理、有效,可以用于进行工程数值仿真计算。     

流体介质中波传播的解析方法和数值方法

本书是《系统的稳定性、振动和控制》系列丛书A系列的第7卷。此书主要介绍双曲型波动方程的解析方法和数值方法。此外还给出了许多流体中有趣的波现象。例如：声波、空气污染物的散发、在日冕中的磁流体动力波、太阳风与金星的相互作用和离子．声的孤立子。     

结合数值方法的流体动力学

现代流体动力学的研究综合使用了传统的理论分析方法与数值计算两种新手段。近几十年来,随着数值算法与计算机技术的发展,使用数值计算求解Navier-Stokeks方程已经很普遍。而且出现了很多商业CFD软件,很多人非常精通这些软件,但是由于缺乏对流体动力学理论的深刻理解而影响了软件效果的发挥。     

两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法的数值研究

本文比较研究两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法。其中混合模型界面捕捉方法将高精度PPM格式应用到多介质体积分数形式Euler方程组，用双波近似求解一般刚性气体状态方程Riemann问题；Level-Set界面捕捉方法应用无数值耗散的Ghost-Fluid-Method，并用WENO格式求解Euler运动方程和Level-Set演化方程。本文给出了一维气液接触间断，气液Riemann问题，激波接触间断相互作用，以及二维Richtmyer-Meshkov不稳定性的计算结果。     

沉底水下爆炸作用下舰船结构动响应数值模拟

该文利用ABAQUS软件,对某实船模型在沉底水下爆炸载荷作用下的动响应进行了数值模拟.结果显示将沉底水下爆炸载荷等效成无限流场载荷的1.7倍是可行的,而纵向应变峰值跟结构的材料属性和结构方式有很大关系,材料厚度越大,加筋结构相对密集,则纵向应变峰值越小.     

水下爆炸载荷下充水多壳体结构动态响应计算方法

海军潜艇结构中,采用多壳体结构是一种新的结构设计形式.多壳体结构由轻外壳和多个耐压壳结构组成.当其遭受水下爆炸冲击时,由于舷间流体和多耐压壳结构的存在,使得冲击载荷的传播机理更加复杂,至今尚未建立合理可行的工程化方法进行描述.针对该复杂传播过程,在2阶双重渐进近似方法（DAA2）基础上,对内流场采用空化声学元（CAFE）,推导出其流固耦合控制方程,然后采用经典充水3维球壳问题进行验证,精度良好.最后,开展多壳体结构舱段动响应试验验证,分别从速度、加速度和冲击环境进行计算和试验数据比对,研究结果表明精度良好,验证了计算方法的正确性.      

基于水平集的散乱数据点云曲面重构方法

提出了基于最小能量约束的水平集重构方法，用以解决由三维数据点云自动重构复杂拓扑结构物体模型的问题．其基本思想是将重构曲面看成是一个定义在三维空间的可变形封闭曲面，在曲面自身几何特征以及目标模型力的作用下，逐步逼近目标模型，其演变过程同时也是曲面能量逐步减小的过程．采用偏微分方程来表示曲面能量最小化的过程，将曲面进行三维空间网格划分，采用快速扫描法将三维数据点云转换为有符号的距离场，并给出了离散偏微分方程的数值解法．实验表明，基于水平集的三维曲面重构方法能够从初始表面自动收缩到目标模型，而且能够适应任意拓扑结构的复杂物体．     

基于CFD的旋流非接触吸盘仿真与优化

采用计算流体动力学（CFD）对一种新型气动悬浮吸盘（非接触旋流吸盘）的性能进行数值模拟,在现有吸盘结构的基础上,提出了改进方案,并对改进方案进行CFD仿真.结果表明,在耗气量变化不大的情况下,改进的吸盘结构的吸力得到了大幅提高.另外,利用正交实验方法设计实验,对非接触旋流吸盘内部导流体参数进行优化,得到了满意的参数.     

基于DEM-CFD耦合的新型CAE软件系统设计

基于离散元法和计算流体动力学方法, 设计一种流固耦合及流动过程分析软件, 实现了与三维计算机辅助设计软件的集成, 从而开发出一种集设计与性能分析评价为一体的新型计算机辅助工程软件--AgriDEM, 并通过实例验证了该软件的可行性和有效性.     

一维多介质流动问题的守恒型界面处理方法

开展了一维多介质流动问题的界面处理方法研究.通过求解level-set方程来跟踪界面的位置,移动界面附近网格保持界面与网格边界重合,在界面处构造和求解守恒型Riemann问题得到界面处流体的准确流动状态,并以此来计算界面处的数值通量,得到了一个新的守恒型界面处理方法.数值试验表明该方法能准确地捕捉界面和间断的位置.     

Simulation on Dynamic Bending Features of Fabric Based on Fluid-Solid Interaction Technique

This paper is devoted to the two-dimensional nonlinear modeling of the fluid-solid interaction (FSI) between fabric and air flow, which is based on the Automatic Incremental Dynamic Nonlinear Analysis (AIDNA)-FSI program in order to study the dynamic bending features of fabrics in a specific air flow filed. The computational fluid dynamics (CFD) model for flow and the finite element model (FEM) for fabric was set up to constitute an FSI model in which the geometric nonlinear behavior and the dynamic stress-strain variation of the relatively soft fabric material were taken into account. Several FSI cases with different time-dependent wind load and the model frequency analysis for fabric were carried out. The dynamic response of fabric and the distribution of fluid variables were investigated. The results of numerical simulation and experiments fit quite well. Hence, this work contributes to the research of modeling the dynamic bending behavior of fabrics in air field.     

流体动力学方程组固壁边界问题的奇异极限

采用旋度算子的方法研究流体动力学方程组固壁边界问题的奇异极限。克服大参数和边界所引出的困难,直接对解作能量估计,证明了局部可微解的存在和唯一性定理。推广了文献中关于Cauchy问题的结果。     

基于CV模型与改进ME模型的肺癌检测算法

针对CT影像中恶性肺结节病灶难以自动检测的问题,提出了一种基于CV模型与改进ME模型分割区域之间的面积差异的肺部CT影像癌症检测算法.该方法利用在肺部CT影像中结节边界的模糊程度是判断恶性肺结节的最重要指标这一特性,首先通过CV模型和改进ME模型两种交互式目标分割算法分别对肺部CT影像分割,因这两种分割方法收缩效果不同,故得到两种不同的结节区域,再计算这两种区域之间的面积差异得到该区域的模糊程度,最后计算得到模糊程度比较阈值,以此判断是否存在癌症.实验结果表明,该算法对于肺部CT影像中的癌症检测具有较高的准确率.     

液滴溅落的数值模拟

将二阶投影方法和水平集技巧相结合求解二维Navier-Stokes方程,以模拟水溅落的过程。与其他方法不同,本方法不需额外的技巧,就能自然地处理自由界面出现的尖点,角点等。数值计算过程中无重新初始化步骤。     

Dynamic Stresses in a Francis Turbine Runner Based on Fluid-Structure Interaction Analysis

Fatigue and cracks have occurred in many large hydraulic turbines after they were put into production. The cracks are thought to be due to dynamic stresses in the runner caused by hydraulic forces. Computational fluid dynamics （CFD） simulations that included the spiral case, stay vane, guide vane, runner vane, and draft tube were run at various operating points to analyze the pressure distribution on the runner surface and the stress characteristics in the runner due to the fluid-structure interactions （FSI）. The dynamic stresses in the Francis turbine runner at the most dangerous operating point were then analyzed. The results show that the dynamic stresses caused by the hydraulic forces during off-design operating points are one of the main reasons for the fatigue and cracks in the runner blade. The results can be used to optimize the runner and to analyze other critical components in the hydraulic turbine.