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Rotor Airload and Acoustics Prediction Based on CFD/CSD Coupling Method 被引量:2
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作者 Wang Liangquan Xu Guohua Shi Yongjie 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2018年第2期343-352,共10页
An advanced airload and noise prediction method based on computational fluid dynamics/computational structural dynamics(CFD/CSD)coupling for helicopter rotor has been developed in this paper.In the present method,Navi... An advanced airload and noise prediction method based on computational fluid dynamics/computational structural dynamics(CFD/CSD)coupling for helicopter rotor has been developed in this paper.In the present method,Navier-Stokes equation is applied as the governing equation,and a moving overset grid system is generated in order to account for the blade motions in rotation,flapping and pitching.The blade structural analysis is based on 14-DOF Euler beam model,and the finite element discretization is conducted on Hamilton′s variational principle and moderate deflection theory.Aerodynamic noise is calculated by Farassat 1 Aformula derived from FW-H equation.Using the developed method,numerical example of UH-60 Ais performed for aeroelastic loads calculation in a low-speed forward flight,and the calculated results are compared with both those from isolated CFD method and available experimental data.Then,rotor noise is emphatically calculated by CFD/CSD coupling method and compared with the isolated CFD method.The results show that the aerodynamic loads calculated from CFD/CSD method are more satisfactory than those from isolated CFD method,and the exclusion of blade structural deformation in rotor noise calculation may cause inaccurate results in low-speed forward flight state. 展开更多
关键词 HELICOPTER ROTOR airload aerodynamic noise COMPUTATIONAL fluid DYNAMICS (cfd) COMPUTATIONAL structural DYNAMICS (csd)
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Structural Parameter Analyses on Rotor Airloads with New Type Blade-Tip Based on CFD/CSD Coupling Method
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作者 Wang Junyi Zhao Qijun Ma Li 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第6期-,共9页
For accurate aeroelastic analysis,the unsteady rotor flowfield is solved by computational fluid dynamics(CFD)module based on RANS/Euler equations and moving-embedded grid system,while computational structural dynamics... For accurate aeroelastic analysis,the unsteady rotor flowfield is solved by computational fluid dynamics(CFD)module based on RANS/Euler equations and moving-embedded grid system,while computational structural dynamics(CSD)module is introduced to handle blade flexibility.In CFD module,dual time-stepping algorithm is employed in temporal discretization,Jameson two-order central difference(JST)scheme is adopted in spatial discretization and B-L turbulent model is used to illustrate the viscous effect.The CSD module is developed based on Hamilton′s variational principles and moderate deflection beam theory.Grid deformation is implemented using algebraic method through coordinate transformations to achieve deflections with high quality and efficiency.A CFD/CSD loose coupling strategy is developed to transfer information between rotor flowfield and blade structure.The CFD and the CSD modules are verified seperately.Then the CFD/CSD loose coupling is adopted in airloads prediction of UH-60A rotor under high speed forward flight condition.The calculated results agree well with test data.Finally,effects of torsional stiffness properties on airloads of rotors with different tip swept angles(from 10° forward to 30° backward)are investigated.The results are evaluated through pressure distribution and airloads variation,and some meaningful conclusions are drawn the moderated shock wave strength and pressure gradient caused by varied tip swept angle and structural properties. 展开更多
关键词 ROTOR airloads structural parameter computational fluid dynamics(cfd) computational structural dynamics(csd) loose coupling method
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调谐液柱阻尼器-结构系统风致振动响应的CFD/CSD耦合分析方法
3
作者 黄鹏 吴玖荣 +2 位作者 傅继阳 孙连杨 王加雷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期236-245,254,共11页
针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础... 针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础上进一步提出了基于计算流体动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合分析方法,求解带TLCD系统的高层建筑结构的风致动力响应。通过开展某一TLCD系统在特定底部激励下的力学性能和动力特性试验,得到其内液体晃荡的自由液面波高和晃动力时程,验证了CFD数值模拟方法可以准确地分析TLCD水箱内液体的非线性晃动特征。随后对风工程领域广泛采用的76层建筑结构振动控制Benchmark模型,假设其顶部设置TLCD系统时主体结构在三种风速重现期(10、50和100年)风速对应的横风向动力风荷载激励下的风致控制效率,采用提出的CFD/CSD耦合分析方法,进行了数值仿真模拟分析。耦合分析结果表明,TLCD系统对Benchmark模型的风致加速度、速度和位移响应均有一定的控制效果,对加速度响应的控制效果要优于对位移响应的控制效果。该研究方法可为复杂TLCD系统对高层建筑的风振控制分析提供有效的参考。 展开更多
关键词 调谐液柱阻尼器(TLCD) 高层结构 风振控制 计算流体动力学(cfd) 计算结构动力学(csd) cfd/csd耦合分析方法
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基于CFD/CSD耦合的某液压管流固耦合特性计算研究
4
作者 刘征 曹毅 +1 位作者 江翔 杨勇 《教练机》 2024年第3期42-45,共4页
飞机控制广泛使用液压传动系统,在控制面操纵过程中,会造成液压系统内压力变动,对液压管路产生一定的冲击,液压管路在冲击下会产生变形和振动,进而影响管路内液体流动,产生流固耦合现象。本文对某液压管的流固耦合现象进行了CFD/CSD数... 飞机控制广泛使用液压传动系统,在控制面操纵过程中,会造成液压系统内压力变动,对液压管路产生一定的冲击,液压管路在冲击下会产生变形和振动,进而影响管路内液体流动,产生流固耦合现象。本文对某液压管的流固耦合现象进行了CFD/CSD数值计算,得到了液压管内流动特性以及管壁的结构动响应,为液压管路的设计提供数值参考。 展开更多
关键词 液压传动 流固耦合 动响应 cfd csd
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Computational methods and engineering applications of static/dynamic aeroelasticity based on CFD/CSD coupling solution 被引量:6
5
作者 YANG GuoWei ZHENG GuanNan LI GuiBo 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2012年第9期2453-2461,共9页
The CFD/CSD coupling method is turning into the main research direction for the static/dynamic aeroelastic analyses. If one wants to use the method for the complex engineering aeroelastic problems, he needs to investi... The CFD/CSD coupling method is turning into the main research direction for the static/dynamic aeroelastic analyses. If one wants to use the method for the complex engineering aeroelastic problems, he needs to investigate the relative aeroelasfic algorithms, such as the numerical computational method of unsteady aerodynamic forces, equivalent low-dimensional structural fi- nite element model and the solution method of structural dynamic equations, data transfer technique between fluid and structure, the moving grid method, etc. Besides, he also needs to improve the computational efficiency by such as massive parallel CFD algorithm, reduced-order model (ROM) of unsteady aerodynamic forces, etc. In this paper, based on the authors' recent investigations, the research progresses in computational aeroelastic methods and their applications to engineering problem are summarized. 展开更多
关键词 aeroelasticity cfd/csd ROM active flutter suppression
原文传递
基于CFD/CSD耦合的高速射弹尾拍载荷特性研究
6
作者 许云涛 檀大林 杨超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2539-2546,共8页
为提高射弹尾拍载荷的预测精度,建立了一套基于计算流体动力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)双向耦合分析的计算方法和程序。射弹流体计算主控方程采用耦合SSTk-ω湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型的Navier-Stokes方程,射弹结构计算采用基... 为提高射弹尾拍载荷的预测精度,建立了一套基于计算流体动力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)双向耦合分析的计算方法和程序。射弹流体计算主控方程采用耦合SSTk-ω湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型的Navier-Stokes方程,射弹结构计算采用基于模态叠加法简化的结构动力学方程,流固耦合界面插值采用径向基函数法,网格变形采用弹簧网格法。分别对泡型计算方法和流固耦合方法进行验证,在此基础上,计算对比1 000 m/s速度下射弹刚体和弹性体的尾拍泡型、结构变形和尾拍流体载荷特性差异。计算表明:弹性体尾拍过程,射弹泡型会产生弹身“二次拍击”、“局部沾湿”和沾湿面积增大等特殊现象,结构变形由弹性一弯模态主导,较大的变形引起流体载荷增大27%~105%,尾拍姿态角增大13%,尾拍频率增加20%,流固耦合效应对尾拍泡型、尾拍载荷和尾拍弹道均产生了较强的影响。 展开更多
关键词 射弹 cfd/csd耦合 尾拍 载荷 刚体 弹性体
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基于CFD-DEM的流-固耦合数值建模方法研究进展 被引量:5
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作者 蔡国庆 刁显锋 +3 位作者 杨芮 王北辰 高帅 刘韬 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期17-32,共16页
随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM)为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对... 随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM)为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对CFD-DEM耦合方法在岩土工程领域应用现状,本文系统总结现有流-固耦合计算方法的优缺点,重点论述CFD-DEM耦合方法的建模策略,包括固相颗粒形状建模与粒间接触模型、流体相控制方程及参数计算方法,以及CFD-DEM耦合计算,并就相关问题进行深入探讨,最后提出了CFD-DEM耦合方法未来的发展方向。 展开更多
关键词 cfd-DEM 流-固耦合 颗粒建模 流体建模 流-固相互作用力
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混凝土搅拌筒CFD-DEM多相流数值模拟与分析
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作者 陈涛 杨瀚博 +3 位作者 杨军伟 吕东 陈泽华 魏全明 《科技资讯》 2024年第16期163-167,共5页
为研究混凝土运输车搅拌筒内的混凝土与骨料颗粒的真实运动情况,采用CFD-DEM耦合的方法,考虑混凝土的非牛顿流体特性及骨料颗粒间的相互作用,对混凝土进料、搅拌、出料过程的混凝土及颗粒运动规律进行数值模拟。通过将出料时间和出料速... 为研究混凝土运输车搅拌筒内的混凝土与骨料颗粒的真实运动情况,采用CFD-DEM耦合的方法,考虑混凝土的非牛顿流体特性及骨料颗粒间的相互作用,对混凝土进料、搅拌、出料过程的混凝土及颗粒运动规律进行数值模拟。通过将出料时间和出料速率数值仿真结果与实验对比,验证了CFD-DEM耦合方法的可行性。将计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和离散元(Discrete Element Method,DEM)仿真结果导入ABAQUS中对叶片结构强度进行了分析,结果表明:叶片所受应力远小于材料的许用应力,最大节点位移满足刚度设计要求。最后对叶片的磨损情况进行了分析。 展开更多
关键词 混凝土 搅拌运输 cfd-DEM耦合方法 结构强度 流动特性
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基于CFD-DEM耦合的梯级溜槽的设计与分析
9
作者 孙晓霞 胡枫 孟文俊 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第5期652-656,661,共6页
针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响... 针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响。仿真结果表明:含臂架的梯级溜槽可以有效控制物料流的速度和方向,降低对溜槽内表面的冲击磨损,降低出口处的粉尘量。 展开更多
关键词 转运溜槽 计算流体力学与离散单元法(cfd-DEM)耦合 粉尘
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基于“一维系统+三维CFD”耦合方法的快堆非能动余热排出系统自然循环特性的数值模拟
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作者 陆道纲 宋海洁 +3 位作者 郭劲松 赵海琦 张钰浩 隋丹婷 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1833-1843,共11页
池式快堆采用了新型非能动堆内直接余热排出(DRACS)方式,提升了快堆的安全性。目前针对池式快堆自然循环开展的数值模拟研究中,系统程序难以准确预测池内复杂自然循环路径,难以准确模拟池内三维热工水力现象,如果采用三维CFD计算建模及... 池式快堆采用了新型非能动堆内直接余热排出(DRACS)方式,提升了快堆的安全性。目前针对池式快堆自然循环开展的数值模拟研究中,系统程序难以准确预测池内复杂自然循环路径,难以准确模拟池内三维热工水力现象,如果采用三维CFD计算建模及网格划分难度较高,且所需计算资源较大。为此本文开发了“一维系统+三维CFD”耦合方法,用于快堆非能动余热排出系统自然循环特性计算分析。利用日本大型钠回路实验台架(PLANDTL)DRACS自然循环模式对该耦合方法进行验证,稳态工况关键位置参数相对误差小于3%,瞬态工况关键位置参数与实验值变化趋势吻合较好,相对误差小于10%,验证了该耦合方法的适用性和准确性。利用该耦合方法,开展了中国实验快堆(CEFR)自然循环及余热排出特性计算分析,识别了池内自然循环流动路径,揭示了池内温度分层以及盒间流现象。本文方法可为大型钠冷快堆自然循环三维瞬态特性分析提供重要数值方法。 展开更多
关键词 “一维系统+三维cfd”耦合方法 快堆非能动余热排出 自然循环 堆内直接余热排出系统
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基于CFD/CSD弱耦合方法的后掠尖旋翼气弹响应分析
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作者 韩伟 肖中云 +1 位作者 郭永恒 雷永强 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第4期114-117,共4页
准确计算旋翼的气弹响应,对于旋翼的设计与振动控制具有重要的意义。传统的旋翼气动模型通常采用简单的叶素理论、自由尾迹方法,导致气动力计算精度较差。这里的CFD计算采用非定常重叠动网格计算方法,通过直接求解Navier-Stokes方程的... 准确计算旋翼的气弹响应,对于旋翼的设计与振动控制具有重要的意义。传统的旋翼气动模型通常采用简单的叶素理论、自由尾迹方法,导致气动力计算精度较差。这里的CFD计算采用非定常重叠动网格计算方法,通过直接求解Navier-Stokes方程的方法获得尾迹,旋翼的流场网格采用多重动网格方法生成。CSD计算采用有限体积梁单元建立桨叶的有限体积梁模型,边界条件采用第一类拉格朗日乘子法进行考虑。流固耦合交界面的气动力计算结果通过插值和积分映射到CSD模型上,在此基础上进行旋翼的气弹响应分析。 展开更多
关键词 cfd/csd NAVIER-STOKES方程 有限体积梁单元 第一类拉格朗日乘子法
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Numerical Optimization on Aerodynamic/Stealth Characteristics of Airfoil Based on CFD/CEM Coupling Method 被引量:3
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作者 Jiang Xiangwen Zhao Qijun +1 位作者 Zhao Guoqing Meng Chen 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第3期274-284,共11页
Based on computational fluid dynamics (CFD)/computational eleetromagnetics method (CEM) coupling method and surrogate model optimization techniques, an integration design method about aerodynamic/stealth character... Based on computational fluid dynamics (CFD)/computational eleetromagnetics method (CEM) coupling method and surrogate model optimization techniques, an integration design method about aerodynamic/stealth characteristics of airfoil is established. The O-type body-fitted and orthogonal grid around airfoil is first generated by using the Poisson equations, in which the points per wave and the normal range satisfy the aerodynamic and electromagnetic calculation accuracy requirement. Then the aerodynamic performance of airfoil is calculated by sol- ving the Navier-Stokes (N-S) equations with Baldwin-Lomax (B-L) turbulence model. The stealth characteristics of airfoil are simulated by using finite volume time domain (FVTD) method based on the Maxwell's equations, Steger-Warming flux splitting and the third-order MUSCL scheme. In addition, based upon the surrogate model optimization technique with full factorial design (FFD) and radial basis function (RBF), an integration design about aerodynamic/stealth characteristics of rotor airfoil is conducted by employing the CFD/CEM coupling meth- od. The aerodynamic/stealth characteristics of NACA series airfoils with different maximum thickness and camber combinations are discussed. Finally, by choosing suitable lift-to-drag ratio and radar cross section (RCS) ampli- tudes of rotor airfoil in four important scattering regions as the objective function and constraint, the compromised airfoil with high lift-to-drag ratio and low scattering characteristics is designed via systemic and comprehensive ana- lyses. 展开更多
关键词 rotor airfoil aerodynamic characteristics stealth characteristics cfd/CEM coupling surrogate modle
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基于CFD-DEM方法的饱和砂土场地液化模拟研究
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作者 许文昊 王志华 +3 位作者 申志福 高洪梅 刘殷强 张鑫磊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2492-2501,2514,共11页
砂土液化是常见的地震灾害,目前应用于研究砂土液化动力特性的室内试验以及模型试验还不能全面反映土体液化全过程。计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元法(discrete element method,DEM)耦合模拟方法能够准确地... 砂土液化是常见的地震灾害,目前应用于研究砂土液化动力特性的室内试验以及模型试验还不能全面反映土体液化全过程。计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元法(discrete element method,DEM)耦合模拟方法能够准确地模拟各类水土耦合问题。通过二次开发的CFD-DEM流固耦合模块实现离散元软件PFC3D与计算流体力学软件OpenFOAM之间的力学信息交互,利用颗粒水下自由沉降验证该方法的可行性。利用PFC3D软件模拟室内循环三轴试验标定出具有真实饱和砂土动力特性的数值砂样。根据已有的参数信息以及耦合模拟方法建立了饱和砂土的场地液化模型。模拟结果表明,离散元法能够复现室内砂土液化试验,标定参数可应用于场地液化模拟;单颗粒沉降速度与理论解一致验证了CFD-DEM耦合方法的准确性;峰值加速度0.25g下不同深度处土体均会发生液化,液化时超孔压比无法达到1,超孔压累计值由浅层往深层递增;液化后土体强度自下而上逐渐恢复,再固结的场地土体结构呈现均匀化发展趋势。 展开更多
关键词 砂土液化 cfd-DEM耦合方法 颗粒自由沉降 场地液化模拟
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CFD modeling of reaction and mass transfer through a single pellet: Catalytic oxidative coupling of methane 被引量:1
14
作者 Siavash Seyednejadian Nakisa Yaghobi +1 位作者 Ramin Maghrebi Leila Vafajoo 《Journal of Natural Gas Chemistry》 EI CAS CSCD 2011年第4期356-363,共8页
In this study a mathematical model of a small scale single pellet for the oxidative coupling of methane(OCM)over titanite pervoskite is developed.The method is based on a computational fluid dynamics(CFD)code whic... In this study a mathematical model of a small scale single pellet for the oxidative coupling of methane(OCM)over titanite pervoskite is developed.The method is based on a computational fluid dynamics(CFD)code which known as Fluent may be adopted to model the reactions that take place inside the porous catalyst pellet.The steady state single pellet model is coupled with a kinetic model and the intra-pellet concentration profiles of species are provided.Subsequent to achieving this goal,a nonlinear reaction network consisting of nine catalytic reactions and one gas phase reaction as an external program is successfully implemented to CFD-code as a reaction term in solving the equations.This study is based on the experimental design which is conducted in a differential reactor with a Sn/BaTiO3 catalyst(7-8 mesh) at atmospheric pressure,GHSV of 12000 h-1,ratio of methane to oxygen of 2,and three different temperatures of 1023,1048 and 1073 K.The modeling results such as selectivity and conversion at the pellet exit are in good agreement with the experimental data.Therefore,it is suggested that to achieve high yield in OCM process the modeling of the single pellet should be considered as the heart of catalytic fixed bed reactor. 展开更多
关键词 catalyst pellet oxidative coupling of methane modeling cfd catalytic reactions ETHANE
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河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙-涌水量时空演化的FDEM-CFD耦合分析
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作者 杨泽斌 李浩 +1 位作者 马立强 麦龙泉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期176-184,共9页
河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙分布与涌水量是工作面安全生产的决定性因素之一。数值模拟是二者重要预测方法,其合理性的关键在于建立岩体破坏-裂隙流体耦合理论及相应的模拟方法。以路家村矿15404工作面为研究背景,构建拉/剪应力下非贯... 河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙分布与涌水量是工作面安全生产的决定性因素之一。数值模拟是二者重要预测方法,其合理性的关键在于建立岩体破坏-裂隙流体耦合理论及相应的模拟方法。以路家村矿15404工作面为研究背景,构建拉/剪应力下非贯通裂隙开裂、贯通裂隙的法向与切向本构关系,并基于二相流质量守恒、动量守恒与状态方程,结合增强的浸没边界算法识别流-固界面,通过流体体积法实现裂隙内流体自由面的追踪和重构。在此基础上形成FDEM-CFD河下采煤覆岩裂隙与涌水量预测数值模型耦合程序,通过相邻工作面地面钻孔冲洗液消耗量观测法验证导水裂隙带发育高度,以及采用大井法理论对涌水量结果进行对比。结果表明:采动岩体破坏-裂隙流体耦合理论及相应的FDEM-CFD程序,可数值实现河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙形成,以及裂隙内流体运移过程。当工作面推进至80~120 m时覆岩内形成贯通地表的导水裂隙。招山河水的主要下泄路径为工作面后方8~20 m位置处的导水裂隙,其斜向采空区、倾角65°~72°。模拟所得采空区涌水量为18.78 m^(3)/h,与大井法计算结果接近。上述成果在路家村矿区得到初步应用,为进一步开展河下浅埋厚煤层防治水工程提供理论支撑。 展开更多
关键词 河下浅埋煤层 覆岩裂隙 涌水量 本构模型 FDEM-cfd耦合
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基于多分散非球颗粒CFD-DEM的沉积物排放扩散特性研究
16
作者 杨晔峰 韦桐忠 王胤 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期669-679,共11页
为从颗粒及流场尺度探究沉积物颗粒在水流作用下的悬浮与扩散机制,在离散元中引入高斯曲率模型表征非球颗粒非线性接触特性,并改进非球颗粒的拖曳力模型及孔隙模型,建立了多分散非球颗粒CFD-DEM流固耦合数值方法;通过与物理模型试验对比... 为从颗粒及流场尺度探究沉积物颗粒在水流作用下的悬浮与扩散机制,在离散元中引入高斯曲率模型表征非球颗粒非线性接触特性,并改进非球颗粒的拖曳力模型及孔隙模型,建立了多分散非球颗粒CFD-DEM流固耦合数值方法;通过与物理模型试验对比,验证了该方法的有效性与优越性;随后对沉积物在水流作用下的悬浮扩散过程进行模拟。研究结果表明,沉积物沉降率与颗粒入流量成正相关,与流速成负相关;而逸出率与沉降率呈相反趋势;在高初始排放量下,颗粒团簇效应促进流体动能耗散,颗粒所受重力作用超过惯性力作用,颗粒快速沉降;在低初始排放量下,较高流体动能促进颗粒水平向输运;在流速较小情况下,颗粒形状对沉积物的空间分布影响不可忽略。 展开更多
关键词 悬浮与扩散 沉积物 cfd-DEM流固耦合数值方法 多分散非球颗粒
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基于解析法CFD−DEM的烧结矿立式固定床气固接触特性
17
作者 张宇 李承志 +1 位作者 郭嘉敏 张伟 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1753-1763,共11页
烧结矿与冷却气体充分接触是实现烧结矿立式冷却工艺的关键.采用解析计算流体力学−离散元法(CFD−DEM)方法对烧结矿立式固定床的气固接触特性进行了研究,主要模拟了非规则烧结矿在固定床内的堆积过程,并采用浸没边界法和动态网格细化技... 烧结矿与冷却气体充分接触是实现烧结矿立式冷却工艺的关键.采用解析计算流体力学−离散元法(CFD−DEM)方法对烧结矿立式固定床的气固接触特性进行了研究,主要模拟了非规则烧结矿在固定床内的堆积过程,并采用浸没边界法和动态网格细化技术获得颗粒表面的流场信息.结果表明,双粒径均匀混合料床的平均空隙率主要取决于小粒径颗粒,大粒径颗粒主要影响料床的大空隙结构及分布.“A型”偏析(中心区域堆积小粒径颗粒,近壁面区域堆积大粒径颗粒)料床压降显著低于均匀混合料床,但颗粒与气体接触不充分;“B型”偏析(偏析方式与“A型”相反)料床兼顾了低压降和气固充分接触的特点.料床实验压降与模拟压降随气体表观流速的变化趋势保持一致,验证了解析CFD−DEM方法的准确性. 展开更多
关键词 计算流体力学−离散元法 耦合计算 浸没边界法 网格细化 烧结矿立式冷却 气固接触
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基于CFD-DEM的盾构泥浆管道排渣特性参数影响规律研究 被引量:1
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作者 刘晓明 李维 +2 位作者 黄川 宋孝贺 蔡鸿 《机床与液压》 北大核心 2024年第1期161-167,共7页
盾构用泥水循环系统排渣时,其排渣特性直接影响排渣效率,进而影响盾构的施工效率。针对实际工程施工中,泥浆管道的排渣过程不能直接观察,内部泥浆和岩渣的运动规律也不明确的问题,以广州地铁7号线三模式盾构地铁隧道施工为背景,采用CFD-... 盾构用泥水循环系统排渣时,其排渣特性直接影响排渣效率,进而影响盾构的施工效率。针对实际工程施工中,泥浆管道的排渣过程不能直接观察,内部泥浆和岩渣的运动规律也不明确的问题,以广州地铁7号线三模式盾构地铁隧道施工为背景,采用CFD-DEM耦合方法建立管道泥浆和岩渣耦合的数值仿真模型,通过单因素影响实验方法,分析泥浆流速、密度、黏度及管道直径等泥水循环系统关键参数对泥浆管道排渣特性的影响规律。结果表明:岩渣颗粒在管道中的运动形态大部分为在管道底部做推移运动,经过弯管部分时会对弯管外侧造成冲击,泥浆经过弯管时在内弯管处流速增大;随着泥浆流速、泥浆黏度的增加与管道直径的减小,泥浆压力损失以二次方的形式增加,泥浆压力损失随着泥浆密度的增加而线性增加。 展开更多
关键词 排渣特性 cfd-DEM耦合 泥水循环系统 三模式盾构
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基于CFD-DEM方法与多孔介质模型的管式固定床反应器柱状颗粒床层特性研究
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作者 张刚 宋斯铎 +1 位作者 朱梓瑞 刘雪东 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期90-99,共10页
使用计算流体力学与离散元法(CFD-DEM)和多孔介质模型分别对管式固定床反应器进行数值模拟,讨论在不同装填方式与管径比条件下,柱状颗粒床层的堆积特性与单位压降变化规律,并对比两种数值模拟方法计算结果的一致性和计算效率。计算结果... 使用计算流体力学与离散元法(CFD-DEM)和多孔介质模型分别对管式固定床反应器进行数值模拟,讨论在不同装填方式与管径比条件下,柱状颗粒床层的堆积特性与单位压降变化规律,并对比两种数值模拟方法计算结果的一致性和计算效率。计算结果表明,混合装填方式比单一装填方式更容易使柱状颗粒床层达到稳定状态。在采用单一装填方式且管径比一定时,床层压降会随入口气速增大而增大,在实际应用中应选择合适的入口气速,以防止设备损坏。当采用混合装填方式时,床层截面压力波动显著减小20.63%,床层颗粒堆积更均匀。对比CFD-DEM与多孔介质模型的计算结果与效率,发现当颗粒雷诺数(Re_(p))小于229时,多孔介质模型与耦合算法得到的床层压降最大偏差为6.3%;当Re_(p)从229增大到458时,床层压降的偏差随Re_(p)增大而增大,最大偏差为13.4%,满足工程误差要求。在计算效率方面,使用多孔介质模型计算所需要的时间是CFD-DEM耦合算法的1320。因此,当管径比大于16.58、Re_(p)小于458时,多孔介质模型对于柱状颗粒床层计算的适用性和可靠性更高。 展开更多
关键词 柱状颗粒 管式固定床反应器 cfd-DEM耦合算法 多孔介质模型 压降 数值模拟 管径比
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基于CFD-DEM耦合的不同出口形式气力集排系统分配器仿真与试验
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作者 李贵川 李海宇 +3 位作者 杨少鹏 黄玉祥 高筱钧 付作立 《智能化农业装备学报(中英文)》 2024年第1期1-11,共11页
气力集排技术具有播种效率高、广适性好、种子损伤低等优势,在研究中发现种子分配器的形式和结构参数对气力集排系统排种均匀性影响较大。本研究分别提出了M型、T型和Y型种子分配器,阐述了气力集排系统的总体结构和工作原理,以小麦为研... 气力集排技术具有播种效率高、广适性好、种子损伤低等优势,在研究中发现种子分配器的形式和结构参数对气力集排系统排种均匀性影响较大。本研究分别提出了M型、T型和Y型种子分配器,阐述了气力集排系统的总体结构和工作原理,以小麦为研究对象,开展了分配器内种子颗粒群体在气流作用下的受力和运动分析。基于CFD-DEM气固耦合方法,分别建立了小麦种子和分配器的仿真模型,以各行排量均匀性变异系数为指标,开展了不同出口型式对分配器性能影响的仿真试验研究,确定了M型种子分配器为最优结构。在此基础上通过单因素试验研究了不同出口管倾角、顶盖圆锥角、入口直径、圆角半径和气流输送速度对M型种子分配器内部流场均匀性的影响,确定了显著性因素及其水平范围。分别以(出口管倾角、顶盖圆锥角、圆角半径)为因素开展了3因素3水平正交试验研究,以各行排量均匀性变异系数为指标,通过响应面分析,确定了M型种子分配器最优结构参数,在西北农林科技大学试验农场开展了台架和田间验证试验。仿真和试验研究结果表明:与T型和Y型种子分配器相比,M型种子分配器显著提高了小麦种子的排种质量,排种均匀性变异系数分别降低了7.41%和3.72%。当顶盖圆锥角为117.03°,出口管倾角为59.50°圆角半径为69.46 mm时,种子分配器均匀性最佳,各行播种均匀性变异系数为6.05%。M型种子分配器仿真结果与台架和田间试验验证结果的绝对误差分别为1.00%和1.55%。该研究为气力集排系统的设计提供参考和技术支撑。 展开更多
关键词 气力集排系统 种子分配器 cfd-DEM耦合 田间试验
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