活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑机理的任意拉格朗日-欧拉法有限元模拟

针对活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑问题,采用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)有限元法建立了追踪润滑油晃动的数学模型。利用非线性有限元求解器LS-DYNA仿真了润滑油晃动的自由液面形状与压力云图,直观地显示了非光滑微坑中润滑油晃动的整个动态过程。对半球形、圆锥形与楔形非光滑贮油微坑的润滑能力进行了对比数值模拟。结果表明,楔形微坑的润滑效果最好,与实验结果吻合。

车载柔性储液结构动态仿真方法

车载柔性储液结构与结构内液体的作用为典型的流体-结构耦合问题.采用显式动力软件LS-DYNA,首先通过控制体积法与ALE有限元法相结合的方法间接得到了柔性储液结构的初始状态,然后,采用ALE有限元法实现了大型车载柔性储液结构三维动态仿真,研究其在制动工况下的动力行为.通过与试验结果相比较,证实该仿真方法的可行性,为该类车载柔性储液结构的设计与整车性能的改进提供了参考依据.

冰雹的数值模拟方法初探

冰雹的撞击对于飞机的整个结构存在着巨大的威胁,偶尔的一次遭遇冰雹袭击也是对飞机结构性能的严峻考验。由于实验测试需要投入大量的人力财力,因此,建立冰雹的数学模型显得尤为重要。目前所建立的数值模型主要有三种:有限元(FE)模型,任意拉格朗日-欧拉(ALE)模型和光滑粒子流体动力学(SPH)模型。首先论证了这些数值模型与实验测试结果吻合的情况,接着模拟了冰雹撞击飞机发动机进气道的过程,最后通过对这三种冰雹模型的比较,得出了SPH模型是分析冰雹撞击飞机问题的最有效、最好的模型的结论。

水平管内气液两相流诱导振动的数值研究

利用多场耦合有限元软件 ADINA，结合任意拉格朗日－欧拉（ALE）动网格方法，对水平弯管内气液两相流诱导振动问题进行了数值模拟研究；重点考察了管结构振动响应特性及流型、体积含气率β和分相折算速度等对激振力的影响。计算结果表明：管结构动态响应表现为低频带内随机振动和周期性振动的混合，响应主频随分相折算速度的增加而逐渐增大。脉动激振力均方根值 FRMS在环状流时最大，长泡状流时最小；β在60％～100％范围内且固定两相平均流速时，FRMS随β的增大而减小；FRMS随分相折算速度的增加而增大。最后通过建立数学模型总结出了水平弯管内气液两相流诱导振动的机理，并提出了针对性的减振措施。

三维模型下电解加工过程的模拟

利用数值仿真追踪电解加工中被加工面的动态成形,对提高电解加工质量非常重要。在加工过程中,被加工面的形状不断变化,如何模拟时刻变化的三维曲面成了问题的关键。通过采用一种基于任意拉格朗日-欧拉法和重新划分网格的方法来处理三维形变问题,再根据法拉第定律并利用有限元法获得加工间隙内的电流密度分布,便可模拟出三维模型下电解加工中被加工面的形貌变化。

稳态段塞流对钢悬链立管动态响应的影响分析

海洋立管内部稳态段塞流不均匀质量分布产生的瞬态激励会引起立管结构振动。为利用非线性时域分析方法预测段塞流引起的立管响应,本文结合绝对节点坐标法与任意拉格朗日-欧拉描述,建立了一种立管结构-段塞流耦合的有限元分析模型。该方法能够准确模拟段塞流质量不均匀分布和立管几何非线性,同时避免了复杂的坐标转换。以具有内部流动的钢悬链立管为例,分析了稳态段塞流的影响。结果表明:相比均匀流,段塞流能引起更大的立管局部变形;段塞长度对触底段弯矩变化影响显著。

基于改进结合界面边界条件方法的矩形柱驰振数值模拟

针对流固耦合问题该文提出了一种改进结合界面边界条件方法,即通过重构界面修正公式,完全消除未经修正的拖曳力,引入新的耦合参数/t以考虑时间步的影响。基于任意拉格朗日-欧拉有限元方法和弱耦合算法求解流固耦合系统。采用CBS(Characteristic-Based Split)稳定化流体有限元算法求解不可压缩Navier-Stokes方程;采用Newmark-法求解结构运动方程;对流固耦合系统的网格更新,采用子块移动技术结合正交-半扭转弹簧近似法;在流场压力泊松方程中加入质量源项以保证几何守恒律;增加界面处的位移修正,以保持几何连续性。并运用该方法数值模拟了低雷诺数下长宽比4:1的矩形柱驰振,计算结果与已有文献结果高度吻合。