基于CEL算法的神狐海域泥火山内部物质运动过程数值模拟

以南海北部神狐海域地震剖面识别的泥火山为基础,基于耦合的欧拉-拉格朗日算法(CEL)模拟了泥火山内部物质的运动过程。通过不同阶段的对比分析,研究探讨了泥火山的形成机理,总结了泥火山内部物质的运动特征及规律。数值模型的结果显示泥火山形成过程中物质的运移具有明显的阶段性变化,展现了物质在运移时的应力与应变的不规则变化规律,本文根据这些变化分析了泥火山形成过程中应力、应变与能量的强度变化趋势。地层在物质向上刺穿过程中受力分布表现出明显的不均匀性,中间部位的突起破裂引起两侧地层的隆升。由模拟结果提供的泥火山形成过程中内部物质的特征,可以推动对泥火山形成机制及过程的进一步认识,同时也能对深部底辟构造以及油气迁移提供理论指导。

高速离心泵启动过程的仿真与优化

为研究离心泵启动过程中泵内的流场和外特性变化,首先使用CFD软件提供的二次开发接口,通过编写cel函数来精准加载流量和转速变化规律,从而模拟启动整个变化过程。数值模拟结果表明:在启动初期扬程和效率均会出现脉冲现象,针对此脉冲现象进行改善,对离心泵的结构参数进行改变,如叶片包角、出口宽度等,并且将不同结构参数的仿真结果构建成神经网络,使用遗传算法找出最优解,以实现泵初期扬程、效率脉冲的减小。发现扬程脉冲减小3.21 m,效率脉冲降低2.87%。

基于CEL算法的滑坡涌浪研究

滑坡涌浪是一个涉及滑坡动力学、岩土力学及流体力学等多学科的问题,也是一个复杂的流-固耦合问题。特别是随着大规模水电工程建设的推进,库岸滑坡的涌浪问题成为评价库区滑坡灾害效应的一个重要因素。耦合的欧拉与拉格朗日算法(CEL)在解决复杂流体-固体之间的相互作用时有强大的优势。本文根据前人所做的室内模型试验成果为基础,采用CEL算法进行了模拟和分析,结果表明CEL算法分析结果与试验结果吻合较好,证明了其在滑坡涌浪问题分析的可行性和可靠性。

对CELS算法在多重网格下的数值试验

求解不可压流体耦合方程的直接解法（CELS算法）在许多计算问题中体现了其优越性．多重网格法在加速数值计算的收敛速度方面也体现出了其有效性．本文把CELS算法在多重网格下实施，使用原始变量法，对圆管突扩通道和外掠后台阶的层流流动进行了计算，并与Armaly等人的实验数据进行了比较．结果表明，这种结合是很有效的．

高过载脂润滑滚珠丝杠副流固耦合分析

润滑脂润滑对滚珠丝杠副的振动与冲击属于复杂的流固耦合过程。为描述润滑脂与滚珠丝杠间的相互影响,建立滚珠丝杠副与润滑脂的流-固耦合模型,采用耦合拉格朗日-欧拉算法,分析滚珠丝杠副在转速和轴向载荷作用下润滑脂流动和接触滚道的接触应力情况。结果表明:在考虑润滑条件下,滚珠丝杠滚道处的受力更加均匀,接触应力比未考虑润滑脂时减少了18%,这为航天用滚珠丝杠副的选型与设计提供一定的选择准则。

基于CEL算法的沥青路面动水压力数值模拟分析

雨天行车时,行车荷载、路表积水和道路三者共同作用会产生较大的动水压力。动水压力压迫积水进入路面结构内部,反复行车荷载作用下最终导致沥青路面的水损害。因此,研究动水压力对于分析沥青路面的水损机理具有重要意义。本文基于流固耦合理论,采用有限元方法建立了轮胎-水-路面的流固耦合模型,采用CEL算法计算分析了水膜厚度和行车速度对动水压力的影响程度。结果表明,不透水条件下,动水压力随水膜厚度的增大而线性增大,随着行车速度的增大呈现非线性增长的趋势。

流-固耦合作用下小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛响应

肾结石引发的输尿管疼痛长期折磨着人类,严重影响着人们的生活质量.然而,目前临床上由于缺乏肾结石与输尿管相互作用的定量分析,泌尿医师无法针对不同患者制定精准的个性化治疗及镇痛方案.针对该问题,以小尺寸肾结石为例,基于耦合Euler-Lagrange(CEL)算法的流-固耦合有限元方法分析了进入输尿管管腔内的小尺寸肾结石与输尿管的相互作用规律,并基于已建立的输尿管疼痛模型,对由输尿管内小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛进行了定量化研究.有限元分析结果表明,当结石直径小于输尿管内径时,结石会在输尿管壁蠕动作用下与输尿管发生动态接触,造成输尿管内壁上出现动态应力.随着输尿管壁蠕动幅度增大,结石的移动速度增大,且结石与输尿管接触的概率减小,同时输尿管壁上的接触应力也会降低.将应力结果输入输尿管疼痛模型计算对应的中心传输神经元细胞膜电位,结果表明,疼痛水平随时间的变化与动态应力随时间的变化趋势类似,在应力交替变化的情况下,疼痛程度并不会随应力降为零应力而降低至疼痛阈值以下,表现出疼痛程度与应力水平不对等的特征.该研究所得结果可以结合当前临床上已有的医学影像技术和计算机领域的大数据与人工智能等技术,有望为个性化精准诊断结石患者病况并定量化评估患者疼痛程度,从而制定个性化治疗方案的精准医疗临床策略提供理论基础.

基于CEL算法的发动机润滑液瞬态振荡过程可视化研究

发动机润滑液瞬态振荡过程属于复杂的流固耦合问题,建立了曲轴-油底壳-润滑油流固耦合模型,采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法分析了车辆在启动、加速、制动和转向工况下的润滑油振荡响应,并对瞬态振荡过程进行了可视化,得到各个时刻润滑油的真实振荡情况;对CEL方法的有限元建模、体积分数处理作了分析与探讨,在此基础上对液体震荡情况下油底壳壁面进行了动态响应分析,得到了油底壳应力响应时间历程,结果表明在液体震荡的情况下,油底壳壁面应力曲线会出现尖刺现象,这对整机的NVH性能有很大影响。该结果对发动机设计中如何实现瞬态液体振荡过程的可视化和降低噪声有实际意义。

基于CEL算法全雷入水冲击建模与仿真

为解决鱼雷入水冲击计算时全雷强度的仿真分析不准确问题,采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法进行了全雷入水冲击计算,并依据试验进行模型修正。为提高计算结果的准确性,将材料的线性强化弹塑性本构引入计算模型,并考虑鱼雷各舱段壳体连接结构的连接特性。文中通过对全雷入水冲击计算模型和仿真方法进行研究,得到以下结论:对于连接结构的处理,应充分考虑其连接特性,合理简化连接结构;楔环结构的2个楔环带具有缓冲减振作用。文中研究为助飞鱼雷和空投鱼雷的入水方案提供了依据,为鱼雷和楔环连接体的入水分析提供了参考。

计算域可变的CEL方法

为了更好地兼顾拉氏方法和欧拉方法各自的特长,提出一种可将拉氏介质映射到欧拉计算域的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法。通过这种映射,将欧拉-拉格朗日重叠区域的接触面协调问题转换为欧拉区域内的多介质计算问题,简化了CEL方法的构造过程。通过与侵彻实验和结构对爆炸冲击波响应实验的比较,验证了新算法,计算结果与实验数据符合较好。

基于CEL算法的小浪底大柿树滑坡涌浪分析

基于CEL算法对复杂的滑坡涌浪问题进行了研究,并将其应用于小浪底大柿树滑坡浅部滑坡体失稳产生的涌浪灾害效应预测。结果表明:当蓄水位分别为230.0、260.0、275.0 m时,若大柿树滑坡浅部滑体发生失稳,则在滑坡附近可能产生的最大涌浪高度分别为9.6、5.4、7.0 m,在对岸形成的爬坡高度分别约为21.6、10.2、15.0 m,到达坝体所产生的涌浪高度分别为2.0、1.1、1.4 m左右,大柿树滑坡体产生的涌浪对大坝安全影响不大。

基于CEL法的反铲挖泥船铲斗土体相互作用研究

为研究铲斗在疏浚过程中挖掘阻力的变化规律,采用耦合的欧拉-拉格朗日算法(CEL)模拟了不同疏浚工况下铲斗挖掘阻力的变化规律,得出了铲斗作业过程中挖掘阻力的变化规律。结果表明:铲斗下降切入土体的过程中,切入角度小于30°时,挖掘阻力随切入角度增大而减小;切入角度大于30°时,挖掘阻力变化缓慢;然而,铲斗旋转挖掘土体时,切入角度、挖掘深度等参数对挖掘阻力变化规律影响不大,挖掘阻力总是先增大后减小;最后,给出了挖掘阻力极限值对应的旋转角度。研究结论为工程实际提供了较为实用的参考价值,为进一步深入开展研究奠定了理论基础。

基于静态加载和CEL的纯水射流冲击压力有限元分析

静态加载和耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)被广泛用于纯水射流冲击强化的研究。为对比分析2种仿真方法,运用ABAQUS有限元分析软件分别建立其纯水射流冲击强化模型,获取能量历程变化、冲击压力作用的动态过程规律。将冲击压力仿真结果与理论结果、实验结果进行对比,结果表明:2种仿真模型的结果均与理论结果相吻合,而CEL法与实验结果吻合程度更高。所得结论可以为探究纯水射流冲击强化提供一定的参考。

侧风着陆滑行飞机轮胎-道面相互作用分析

通过对侧风作用下的飞机受力进行分析,建立了轮胎-道面相互作用理论模型,得到了侧风作用下两者相互作用的主要影响因素,并进一步基于有限元分析软件ABAQUS建立了侧偏轮胎-道面有限元模型,研究了轮胎不同侧偏角度以及跑道不同积水厚度等因素对于飞机轮胎与道面相互作用的影响规律变化情况。研究结果表明:飞机在跑道滑行时在侧风作用会产生偏离跑道中心线的趋势,道面对轮胎的侧偏力是影响飞机质心偏离跑道中心线距离的重要因素;轮胎侧偏角增大导致轮胎接地非对称性增强,轮胎迎水面的区域长度也呈逐步增大趋势;轮胎迎水面的动水压强呈非对称分布,动水压强较高的区域出现在轮胎的偏转侧,并且最大值接近于1 MPa,此时易出现滑水风险;而随着跑道道面水膜厚度的逐渐增加,道面相应的侧向摩擦因数也在减小,当水膜厚度达到机场运行管理规定中临界值13 mm时,道面摩擦因数仅为干道面时的一半,大大增加飞机偏出跑道风险。

大型整流罩地面分离仿真预示与试验研究

首先利用弹簧效能系数折减法对某大型整流罩的弹性有限元模型进行合理简化,然后基于耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)算法对其地面分离试验进行仿真预示,获得了整流罩分离过程中的流场分布规律和分离特性,并分别与传统方法及地面试验进行对比,发现基于CEL算法的仿真结果比传统方法更接近试验结果,可作为工程应用的参考方法。

滑坡涌浪影响因素研究

滑坡涌浪问题是近水滑坡灾害链上的一个重要的研究内容,长期以来一直是滑坡界、水电工程领域研究的难点和热点。特别是一些灾难性的滑坡涌浪事故的发生,使人们越来越认识到涌浪作为近水岸滑坡灾害链上的一个重要派生灾害。本文运用耦合的欧拉与拉格朗日(CEL)算法采用多种正交数值试验的方法研究了滑坡体形状、滑坡体前缘形态、滑坡体体积、滑面摩擦角及水面宽度等对滑坡涌浪的影响。通过研究发现:对于同体积的滑体而言,楔形体的滑体形成的涌浪最大,且楔形体的前缘角度越大形成的涌浪高度越高,这种影响在近场范围内影响更为显著;滑坡体的体积对涌浪高度影响较大,随着体积的增加浪高呈现明显的增加趋势;在相同条件下,滑面的摩擦系数越大所形成的涌浪高度越小;由于受到阻挡作用,随着水面宽度的减小,涌浪高度呈现增高的趋势,尤其是涌浪爬坡高度有明显的增加。

沟槽磨损对飞机轮胎滑水影响仿真分析

飞机轮胎的磨损状态对其滑水行为有着重要影响,进而影响飞行安全。针对该问题,利用有限元软件建立不同磨损程度的轮胎模型,并利用CEL算法建立轮胎—水膜—道面相互作用的模型,分析轮胎磨损程度对三者相互作用的影响,计算得到不同磨损程度的轮胎在不同水膜厚度道面上的临界滑水速度。结果表明:沟槽磨损程度大于50%,轮胎排水能力明显下降,同时前缘动水压强分布发生变化;随着轮胎磨损程度的增加,其临界滑水速度不断降低,当沟槽深度磨损至小于当前道面水膜厚度,轮胎临界滑水速度下降16%~21%,更易发生滑水现象,从而影响飞机降落过程中的操控性能。据此,建议航空公司将轮胎更换标准修正为“磨损率达到50%时进行更换”。

气动载荷对整流罩分离特性影响的仿真计算研究

文章利用有限元软件Abaqus中的流-固耦合分析模块CEL仿真计算了整流罩平抛分离过程,对比研究了气动载荷对整流罩分离过程的影响,并与试验进行了对比。结果表明,计算与试验结果吻合较好,分离初始时刻罩内负压所产生的气动载荷严重阻碍整流罩的正常分离,造成整流罩与内部有效载荷的碰撞干涉。仿真计算可为今后整流罩地面分离试验验证提供新的途径。

改进V型夹层板近场水下爆炸抗冲击性能研究

对水下爆炸结构的响应进行分析,设计相应的结构来降低载荷效应是提高舰船抗冲击性能的重要研究内容。基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法,考虑流-固耦合等因素的影响,建立完整的水下爆炸数值模型,运用显式动态分析对普通加筋板、常规V型夹层板、改进的V型夹层板进行近场水下爆炸作用下的动响应分析,从结构与流体的相互作用、结构产生的变形、吸能特性等角度综合分析。结果表明,改进后的V型夹层板抗冲击防护性能明显提高,可为舰船抗冲击结构设计提供一定的参考。