公路清扫车吸尘系统仿真设计

运用计算流体力学技术对高速公路清扫车吸尘系统的流场进行了仿真分析与结构改进。仿真采用有限体积法FVM,利用非结构化网格对吸盘模型进行网格划分,采用k-湍流双方程模型模拟湍流流动。经过分析不同设计方案对吸尘效率的影响,最后得到一个改进的设计方案,大大提高了靠近地面的气流速度,改进了流场分布,提高了吸尘效率,且不会出现气流外泄造成的二次污染,达到了设计要求,为开发具有自主知识产权高效率的公路清扫车做出了重要贡献。     

梯形机翼多目标气动优化研究

针对气动优化设计问题,基于优化集成软件ModelCenter结合VB自编程序、CAD、计算流体力学仿真(CFD)软件及多目标遗传算法构建气动协同优化设计、分析平台,进行梯形机翼多目标气动优化、仿真分析研究.论文研究了三维CFD仿真、响应面代理模型(RSM)分别与多目标遗传算法结合的优化方案及其关键技术的解决途径.算例结果表明两种优化方案结果吻合,结合流场分析,表明优化方法的合理,气动优化设计平台有效.     

基于虚拟样机的铲运机工作装置仿真及优化

针对铲运机工作装置传统设计方法的不足,提出在虚拟样机意义下的工作装置优化设计方法。根据铲运机工作装置的设计要求,建立了正转六杆工作装置的数字化样机模型和数学模型。采用虚拟样机技术对工作装置进行运动学和动力学仿真分析,针对仿真结果中存在的问题,采用智能优化算法进行优化设计,获得铲运机工作装置智能原型设计系统。对某型铲运机工作装置实施仿真优化,不仅实现了铲斗自动放平功能,铲斗平移性提高了90.13%,举升油缸的传力比提高了28.47%。     

航炮系统的虚拟样机仿真与分析

介绍了虚拟样机技术的发展和应用，并给出多体系统动力学的理论基础。将虚拟样机技术应用于某航炮系统的仿真，在LMS Virtual．Lab平台下建立了航炮虚拟样机，验证了航炮虚拟样机模型的合理性。并对航炮系统的后座力和射击精度进行了优化。     

基于遗传算法的高超声速进气道自动优化设计

高超声速进气道的优化设计对于改善进气道的性能,进而提高发动机整体飞行效率具有重要意义。利用FLUENT/MATLAB协同仿真技术,通过CFD对进气道模型进行高维分析,结合多机并行运算发挥遗传算法全局寻优的能力,提出了一种基于遗传算法和CFD仿真的高效、高精度的高超声速进气道自动优化设计方法,试图构建一种高超声速进气道自动优化设计的快速原型仿真平台。通过对三楔面定收缩比进气道的多目标优化算例,初步验证了此方法的可行性与高效性,为开展多变量多目标的高超声速进气道优化设计创造了良好的条件。     

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.     

基于虚拟样机技术的振动冲击夯参数设计研究

分析了振动冲击夯传统建模和分析方法的不足。采用Pro／E和Adams软件建立了振动冲击夯的参数化虚拟样机模型，解决了建模当中的一些关键问题。用虚拟样机技术对振动冲击夯进行了模态分析和动态响应特性分析。详细分析了振动冲击夯各设计参数对机器工作性能的影响，并以主要设计参数为设计变量对振动冲击夯进行了优化设计．在仿真结果的基础上，采用Ansvs软件对振动冲击夯的连杆结构进行了结构优化设计。在分析的基础上，提出了设计振动冲击务时应建循的原则和优化方法．     

基于典型流道液阻的集成块线网动态特性仿真

分析了液压集成块线网动态特性仿真的研究意义,指出将功率键合图法和计算流体动力学(CFD)方法相结合是进行系统动态特性研究的有效方法.提出应用CFD方法对集成块线网中存在的典型流道流场进行分析,获得相关局部阻碍的阻力系数,依此建立起包含动态摩擦的线网分段集中参数键合图模型.通过数字仿真和实验结果的比较,检验了线网的动态性能,并分析了液流压力损失与孔道结构的关系,初步探讨了流道中典型结构的改进对线网系统特性的影响.     

基于虚拟样机的火炮系统建模仿真与优化研究

以某小口径自动炮遥控武器站为研究背景,对其进行动力学建模仿真与优化研究.首先介绍了虚拟样机技术的发展和应用,利用多体动力学原理建立系统的动力学方程;在UG中建立遥控武器站三维装配模型的基础上,利用ADAMS软件平台建立遥控武器站虚拟样机并进行了校核;然后利用火炮发射动力学技术,对其连发射击状态进行了多刚体系统动力学仿真;并对火炮系统的后坐力和射击精度进行了优化.研究结果为遥控武器站总体设计和部件设计提供了理论依据.     

机枪系统虚拟样机建模及仿真分析

以某大口径机枪系统为物理样机模型，对联合CAD建模软件Pro／E和动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真时的模型传递方法进行了研究，并以此在仿真环境中建立了机枪系统的虚拟样机模型。然后对机枪的自动机动力学和供输弹机构的运动进行了仿真分析，将仿真结果与试验数据进行了比较，并对工作弹簧进行了参数化设计。这证实了将虚拟样机技术引入自动武器研制领域的可行性，并为进一步的仿真工作奠定了基础。     

一种适用于系统仿真的文氏管动态模型

当前用于系统仿真的文氏管模型过于简单,而考虑两相流的CFD模型却难以集成到发动机系统仿真中,通过综合采用数值计算、实验验证、系统辨识的方法,建立了一种适用于系统仿真的4阶文氏管动态模型。计算表明：即使在汽蚀状态下,文氏管也可能出现3.3%的流量波动,而不是所谓的恒定流量源。因此,该模型将有利于提高发动机系统仿真的可靠性。

Abstract：

The models of venturi used in system simulation are always too simple to reflect the real flow process,but the CFD models are too complex to be enclosed into the propulsion system in spite of its accuracy.A 4th order dynamic model of venturi which is applicable to system simulation is brought forward through numerical simulations,experiments and system identifications.Result shows that there is a 3.3% flow fluctuation even under cavitation circumstance,other than constant flow rate.This model is helpful to improve the fidelity of propulsion system simulation.     

基于CFD正交仿真的冲刷防治方法优化研究

桩基冲刷不但使桩基裸露,而且影响平台的侧向和轴向特性以及承载能力,因而冲刷防治在海洋平台维修中占有重要地位.通过正交实验设计,采用三维大涡模拟圆柱桩基冲刷导流防治方法.导流法是在桩腿上设置导流盘,减轻桩基冲刷.CFD仿真结果表明,导流盘的放置位置影响桩基周围决定沙土运移的海水流速,导流盘位置越低,冲刷防治效果越好.正交实验设计结合CFD仿真可有效减少仿真次数,找出防治方法关键参数并优化,适于老龄平台的延寿加固.     

基于OpenFOAM的充液航天器刚-液耦合仿真

针对航天器姿态控制系统的设计需要,利用开源软件OpenFOAM搭建用于充液航天器刚-液耦合计算的仿真软件。在动边界问题中,推导出非惯性系下的N-S方程,避免了传统CFD软件中动网格法所带来的大量网格转换计算,提高软件计算效率。采用PIMPLE (pressure implicit with splitting of operators,semi-implicit method for pressure linked equations)算法搭建了晃动力求解模块,采用变步长龙格库塔法搭建了姿态运动模块,实现航天器的基于CFD方法的刚-液耦合仿真。利用该软件对相关算例进行了数值仿真,其结果与基于等效力学模型的刚-液耦合程序以及商业软件的计算结果吻合良好。     

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。     

冲压增程弹补燃室绝热层传热数值与试验研究

三元乙丙橡胶(EPDM)是一种烧蚀型碳化复合材料,通常用作发动机内绝热层.故对三元乙丙橡胶的传热性能进行了理论研究与试验验证.通过建立补燃室内三维流场模型与绝热层二维传热模型.对补燃室内伴随有化学反应的流场用计算流体软件FLUENT进行了仿真计算,仿真结果作为EPDM绝热层传热计算的热载荷,利用有限元软件ANSYS对EPDM绝热层传热过程进行了模拟.通过冲压地面联管试验对补燃室内绝热层传热烧蚀进行了试验研究.绝热层传热计算结果与联管实验结果基本一致,仿真计算结果可以在一定程度上给出绝热层背面的温升趋势.     

面向复杂系统可靠性仿真的Agent设计与验证

针对复杂系统可靠性仿真问题,采用多Agent仿真方法,设计了用于可靠性仿真的任务单元Agent模型,对其结构、状态、事务处理流程、通信机制、数据收集机制等进行了描述,并给出了基于任务单元Agent构造复杂系统可靠性模型的方法和仿真模型的工作流程。实例对比验证表明,该方法能够有效解决复杂系统可靠性的预计等问题,大大降低了复杂系统可靠性预计的难度。     

玻璃钢定向器热弹性能数值仿真与分析

玻璃钢定向器在火箭弹和高温燃气流作用下,呈现出热弹耦合的复杂力学特性。采用有限元法对某型号玻璃钢定向器进行燃气流场和热弹耦合数值仿真与分析,掌握了燃气流场的分布及对定向器的影响情况,得到了玻璃钢定向器热-结构耦合的各数值结果和热弹特性,了解了物理特性参数变化对定向器热弹性能参数的影响规律。结果表明燃气流对定向器热作用非常强,定向器经热传导从内到外温度呈梯度分布,经5分钟后,管体温度逐渐和周围空气介质温度趋于一致,物理特性参数变化对定向器热弹性能参数值产生一定的影响。本仿真研究为玻璃钢定向器的热性能设计和结构设计提供了理论依据和重要参考。     

虚拟汽车风洞

在求解雷诺平均三维不可压Navier-Stokes方程的基础上采用虚拟现实技术建立了虚拟汽车风洞。虚拟汽车风洞与传统的CFD计算结果可视化的表现手段相比，能够交互式地从各个不同的位置更形象更直观地观察车身外流场的流态。采用这种方法可节省汽车模型制作和风洞实验的巨额资金，缩短新车型的开发周期。     

管壳换热器模型库及在换热网络仿真中的应用

利用分布参数分段集中化的思想，建立了多管单壳换热器动态机理模型，以此为基础，编程建立了多管单壳换热器两个基本仿真模块，用这两个基本仿真模块可以组合得到所有类型的多管多壳换热器的仿真模块，即而组成多管多壳换热器的仿真模型库，利用该模型库可以根据换热网络的结构方便地搭建换热网络的仿真系统。搭建了一套实际的原油换热网络的仿真系统，该仿真系统不仅具有良好的准确性，而且还可以非常方便地研究参与换热的一种或多种物流温度和流量分别或同时变化时对换热终温的影响情况，为控制系统的研究与设计奠定基础。另外，用此方法建立的管壳式换热器仿真模型库可以非常方便地应用于其他管壳式换热网络的仿真。