无额外自由度广义有限元的近不可压弹-塑性分析

研究了常规有限元方法在近不可压弹-塑性分析中的体积自锁问题,并在广义有限元框架下引入无额外自由度的强化函数对此问题进行了改进.一方面,插值函数在引入强化函数后获得了更加丰富的近似空间,提高了在体积近似不变约束下正确反映结构变形的能力;另一方面,强化函数的建立不依赖额外自由度,从而消除了传统广义有限元方法中的线性相关性问题.分析并验证了常规有限元在线弹性、超弹性和塑性分析中的体积自锁问题具有不同的触发条件和表现形式.3个典型的数值算例表明,无额外自由广义有限元能有效地缓解体积自锁并得到准确合理的计算结果.

多维SUPG格式不可压流动高精度算法研究

在传统流线迎风Petrov-Galerkin (SUPG)有限元法基础上,通过对稳定因子关键参数进行分析,提出了基于流向投影的最优特征高度参数确定方法,同时针对不可压流动引入变量分裂算法,发展了一种可用于高雷诺数不可压流动计算的高精度稳定化SUPG方法.详细地给出了三角形单元基于流向的最优特征高度确定方法的分析过程,并给出了基于分裂算法的有限元计算步骤和公式.采用该方法对典型的方腔拖曳、圆柱绕流流动问题进行了分析,在网格较稀疏,且雷诺数较大的情况下,依然可以得到稳定的计算结果,从而验证了该方法的稳定性、有效性,对实际工程应用具有积极的意义.

三维柱对称定常非齐次不可压Euler方程管道问题解的适定性及无穷远渐近速率

该文针对可以包含障碍物的三维柱对称无穷管道问题,运用流函数方法转化为椭圆方程的边值问题,利用能量估计和闸函数方法,证明了定常非齐次不可压Euler方程解的存在性和唯一性以及流线的非退化性即U>0.通过构造比较函数和极大值原理,在漩涡速度W不等于0的情况下,得到了两种边界的收敛速率:若无穷管道在有限长度以外是平边界,则方程的解以指数速率收敛到渐近状态;若无穷管道以多项式速率收敛到平边界,则方程的解以相同的多项式速率收敛到渐近状态.

三维不可压N-S方程的多重网格求解

应用全近似存储 (FullApproximationStorage,FAS)多重网格法和人工压缩性方法求解了三维不可压Navi er Stokes方程 .在解粗网格差分方程时 ,对Neumann边界条件采用增量形式进行更新 ,离散方程用对角化形式的近似隐式因子分解格式求解 ,其中空间无粘项分别用MUSCL格式和对称TVD格式进行离散 .对 90°弯曲的方截面管道流动和 4∶1椭球体层流绕流的数值模拟表明 ,多重网格的计算时间比单重网格节省一半以上 ,且无限制函数的MUSCL格式比TVD格式对流动结构有更好的分辨能力 .

求解非定常不可压N-S方程的预处理方法

应用预处理技术 ,对不可压非定常N -S方程使用双时间推进法求解 .当沿物理时间层推进时 ,连续性方程和动量方程沿伪时间方向使用隐式线Gauss Seidel迭代法求解 ,对流项采用三阶迎风差分法离散 .通过对不同Reynolds数、不同深宽比下非定常驱动腔内流动的模拟 ,数值研究了预处理法计算非定常不可压粘性流动的收敛特性 ,分析了沿伪时间层的迭代收敛速度对流场Reynolds数的依赖特征 .

不可压粘性流动N－S耦合方程的有限元解法──I理论

本文对不可压粘性流动非定常Ｎ－Ｓ方程组在耦合条件下应用有限元方法直接求解，并对在高雷诺数下如何提高计算的精度、稳定性以及收敛速度等方面进行了讨论，从而建立起不可压粘性流动Ｎ－Ｓ耦合方程的有限元解法．

完美传导边界条件不可压磁流体系统及解的注记

首先给出三种不可压磁流体方程组及其相互关系,其次给出这三种模型解的已有结果,最后指出由该模型衍生的相关公开问题.

不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析

构造了基于非等距网格的迎风紧致格式，并将其与三阶精度的Ａｄａｍｓ半隐方法相结合，构造了求解不可压Ｎ－Ｓ方程高效算法．该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程求解压力项，解决了边界处的残余散度问题；同时还利用快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将方程的隐式部分解耦，离散后的代数方程组利用追赶法求解，大大减少了计算量．通过对二维槽道流动的数值模拟，证实了所构造的数值方法具有精度高，稳定性好，能抑制混淆误差等优点，同时具有很高的计算效率，是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法． 在数值模拟的基础上对一维槽道流动进行了分析，得到了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数从６０００到１５０００的二维流动饱和态解（所谓“二维槽道湍流”）；定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想．对流场进行了统计分析，指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别．

固体火箭发动机药柱不可压和近似不可压三维分析

基于不可压和近似不可压粘弹性有限元法,对固体火箭发动机药柱进行了三维分析。首先从Herrm ann泛函出发并结合对应原理,导出了适用于不可压和近似不可压粘弹性材料的本构关系,然后根据虚功原理,建立了三维问题的粘弹性增量有限元列式,最后对弹性约束的圆柱形中孔药柱进行了不可压和近似不可压分析。结果表明,该方法可用于泊松比接近甚至等于0.5的粘弹性问题计算,尤其适用于固体推进剂药柱的结构分析。

不可压气流中二元机翼颤振的分岔点研究

对不可压气流中二元机翼颤振系统的分岔点进行了研究.应用中心流形理论将四维系统降为二维系统。

不可压流体自由表面流动的SPH数值模拟

根据SPH方法的原理提出了一套模拟流体自由表面流动的方法,场变量及其导数通过核函数插值求取,不需进行差分,也不需要网格,时间积分采用分数步长法,避免了不可压条件带来的压力计算不稳定问题。对流项通过粒子的运动求解,完全消除了数值扩散和自由表面模糊问题。可以模拟飞溅、融合等复杂自由表面现象,并对水坝坍塌这一典型自由表面流动问题进行了模拟,模拟结果与试验吻合良好。

不可压超弹性材料中的空穴分叉

研究了一种不可压Valanis_Landel材料超弹性球体在表面死载荷作用下的球形空穴的分叉问题· 给出了空穴分叉问题的解析解 ,讨论了空穴生成时的应力间断和应力集中问题· 通过能量比较判断了解的稳定性 ,并分析了球体中预存微孔的增长情况·

不可压气流中二元机翼的分叉分析

本文分析了不可压气流中带有非线性俯仰刚度二元机翼的分叉问题.分析采用了工程实用的等效线化法和作为比较标准的数值积分法,并借助计算机代数系统按Hassard渐近展开算法及平均化算法求得解析解进行比较.从而论证等效线化法的可用性.

射流泵内不可压流动N-S耦合方程有限元分析

应用Galerkin有限元和Baldwin-Lomax湍流模型,求解射流泵内不可压粘性流动N-S耦合方程,得到了射流泵内部流动参数分布。给出两个计算实例,计算结果与实测资料基本吻合,从而为射流泵内部流场的数值模拟研究提供了一种新方法。

二维不可压流函数N-S方程的多重网格方法

通过对二维不可压缩N-S方程的涡量-流函数方程组消去涡量而得到仅以流函数为求解变量的控制方程,从而 使不可压N-S方程的求解个数减到最少。求解方法采用本文提出的二阶精度的九节点紧致差分格式,因此无须对靠近边 界的网格点作特殊处理。为了加快迭代收敛速度,采用多重网格加速技术。数值实验结果验证了方法的精确性和可靠性。

二维粘弹性不可压分析在扩展有限元中的实现

在常规有限元中,基于单位分解的思想,引入反映裂纹面位移间断的阶跃函数和裂尖局部特性的渐进函数,对裂纹局部区域的节点自由度进行加强,进而将基于Herrmann泛函建立的二维粘弹性不可压有限元法推广至了扩展有限元模式。这样在粘弹性(近似)不可压材料的断裂分析中,裂纹独立于有限元网格既便于处理又能保证计算准确度。详细推导了相应的公式,并对含单边裂纹的粘弹性不可压平板进行了分析。结果表明,该方法能方便有效地模拟粘弹性(近似)不可压材料的断裂问题,具有一定的应用前景。

不可压湍流流动K-ε两方程模型参数辨识

本文提出了不可压湍流流动情况下标准 K -ε两方程模型的参数辨识方法 ,并对轴对称管道流动、二维后向台阶流动、轴对称突扩管道流动下的模型参数进行了参数辨识与分析 ,得到了一些初步结论 :( 1)参数辨识方法是确定湍流模型经验参数值的一种有效方法 ;( 2 )参数辨识结果受数值计算精度和流动特性影响很大 ;( 3)由于标准 K -ε两方程模型本身还有缺陷 。

亚、跨、超音速及不可压流动的数值分析方法的研究

为了对亚、跨、超音速及不可压无粘流动进行数值模拟 ,将 L U- SGS方法与预处理方法结合 ,给出了 PL U- SGS方法。方程离散基于有限体积法 ,采用高阶精度 AUSMPW格式。方程求解采用了特征边界条件。通过典型算例的数值试验对比分析 ,表明 PL U- SGS方法可以有效地对亚、跨、超音速及不可压流动进行数值模拟 。

周期载荷下不可压超弹性材料的空穴动生成

在有限变形动力学理论框架下研究了周期载荷作用下不可压超弹性材料球体中的空穴动生成问题。通过对微分方程的数值计算给出了空穴变形的时程曲线、相图和庞加莱截面图等。结果表明对周期载荷的平均载荷存在一个临界值,当平均载荷小于这个临界值时,球壳保持不变形状态;但当平均载荷大于这个临界值时,一个球形空穴可在球壳中心突然生成,且空穴随时间的演化为拟周期振动。

饱和不可压多孔弹性板在面内扩散下的动力弯曲理论

根据多孔介质理论,在Kirchhoff假定和小变形前提下,针对流体的面内扩散情形,建立了饱和不可压多孔弹性板动力弯曲的数学模型.然后,利用Fourier展开法研究分析了阶梯载荷作用下四边简支透水矩形多孔弹性板的拟静定和动力弯曲响应,考察了不同参数下多孔弹性板的挠度、孔隙流体压力等效弯矩和固相有效应力等效弯矩的变化规律和特征.同时,通过基于Biot三维固结理论所建立的动力弯曲模型,比较了可压与不可压情况下其结果的差异.