控制体积法在二维潮流计算中的应用

本文采用控制体积法对沿水深平均的二维水流微分方程进行了离散，建立了二维潮流数学模型，并对连云港附近的潮流进行了验证计算。验证结果表明，无论是流场的整体形态，还是定点的水位、流速及流向都与实际情况符合良好。由此可以看出，本模型不仅能应用于潮流计算，而且可以推广到各种平面不恒定流计算中，且有较强的通用性。

各向异性渗流数值计算中的旋转控制体积法

在各向异性渗流计算中,因地质构造复杂多变,常常会遇到主渗透方向与网格坐标方向不一致;从而在对扩散项进行数值离散时,其系数矩阵中出现负值元素和对角线元素不占优,导致计算得不到正确解。文中提出了旋转控制体积法,通过对所计算控制体积旋转,使其与主渗透方向一致,确保系数矩阵中各元素为正值。该方法保证了计算结果的合理性,对类似具有各向异性问题的数值模拟具有重要参考价值。

注塑模充模过程动态分析的有限元/控制体积法

塑料熔体在三维薄壁型腔内的流动属于带有运动边界的粘性不可压流体的流动 ,基于粘性广义Hele Shaw流动理论 ,利用控制体积法建立了求解压力场的有限元方程 ,耦合利用有限元 控制体积法自动跟踪熔体的运动边界 ,实现了充模过程的动态模拟 .

基于控制体积方法的降落伞初始充气模型

考虑降落伞初始充气过程中降落伞变形情况与受力特性,建立了基于控制体积方法的初始充气模型。模型从理想气体状态方程出发,通过伞衣内部气体质量求解伞衣内部各个部分所受压力,将压力结果代入基于凯恩方法建立的伞衣结构模型中,即可得到对应的伞形;模型在计算时能够考虑伞衣结构透气的影响。数值计算的结果表明,模型计算得到的初始充气过程伞衣形状变化与试验吻合较好,初始充气时间与经验公式基本一致。该方法还可用于对降落伞主充气阶段的数值模拟。

注塑流动与传热分析的四边形单元控制体积法

阐述了注塑分析的基于Hele-Shaw假设四边形单元控制体积法。由于四边形控制体积法会产生不对称矩阵的方程组,求解压力时把方程不对称的部分移到方程右边,这样方程转化为对称的线性方程组。在求解转化后的线性方程组时,只在压力求解区域改变时更新方程的右边。注塑分析的时间步长进行自动调整,并大致保证流动前锋在两个时间步内向前流动大略一单元层。与现有文献的计算结果比较表明四边形单元控制体积法可以有效地模拟中面模型的注射过程,该方法并可以与三角形单元混合使用,且可应用于基于表面的注塑分析方法。

RTM充模分析控制体积法的求解方法

RTM充模分析在控制体积法对于某些单元会产生不对称的矩阵,为了充分利用现有的对称矩阵高效求解方法,本文提出了一种处理方法。由于方程矩阵的不对称性是比较弱且充模过程是一个渐变的过程,因此把不对称部分移到方程右边,在求解过程中只有在充满节点发生变化时更新方程的右边。采用预处理共轭梯度求解法计算了两个实例,结果表明这样计算效果非常有效,尤其适于求解三维网格模型的充模分析。

基于控制体积法及等效粘性阻尼法的空气弹簧冲击数值仿真

基于空气弹簧的冲击试验,采用等效粘性阻尼代替气滞、气粘及材料阻尼,结合控制体积方法,应用Abaqus/Explicit软件模块,分析变壁厚空气弹簧的振动冲击过程,获得空气弹簧的运动量及气囊状态量。对比试验结果表明:等效粘性阻尼及控制体积法能比较准确地描述空气弹簧的振动冲击状态,验证该方法的有效性,为气囊等类似结构的力学性能分析及设计提供一种很好的预测手段。

用体积参数控制法计算SMA初试沥青用量

用体积法设计SMA沥青混合料配合比,可以用体积率控制参数集料间隙率VMA、压实混合料空隙率VV计算单位体积沥青混合料中有效沥青质量Mbe和组合集料质量Ms,用组合集料表观相对密度和毛体积相对密度计算单位质量集料的孔隙体积率,用集料孔隙吸收胶浆（沥青和矿粉的混合物）假设法计算集料吸收沥青质量Mba,Mbe与Mba之和与单位体积沥青混合料质量（Ms＋Mbe＋Mba）之比即为沥青用量Pb。计算结果与经验方法及以前常用经验公式计算值基本一致。更精确的沥青用量计算应考虑纤维稳定剂在VMA中所占的体积率和集料孔隙吸入的矿粉质量。

连续清洗——自动过滤器采用控制体积法进行流体流量分析以实现自动清洗

在Daniel Bernoulli干1738年对理想流体进行描述的250多年之后的今天．他的发现正在过滤工艺中得到应用。SAB过滤器的法兰的几何形状和位置都保证了污渣颗粒的沉积物以确定的方式从滤网端向进料口聚集：过滤器内流体的速度降低．过滤器进口的静压力升高，直到压差开关起动自动冲洗程序，而过滤工艺流程则无需中断。

极端条件下雷诺方程控制界面系数算法研究

针对硬盘磁头气体轴承膜和轴承面问题,研究在大间隙比及大轴承数等条件下,求解可压缩气体雷诺方程时,对流系数和扩散系数对控制体积界面的影响.将一维雷诺方程扩展到二维问题上求解.结果表明,扩散系数突变时仅采用算术平均法难以得到正确结果;而选取适当的节点数,采用平均法求界面对流系数可简化数值计算,求解控制界面扩散系数可采用调和平均法.该结论在二维磁头润滑计算中得到验证.

基于FVM的大型油浸式变压器风机控制策略研究

针对大型油浸式变压器内部流—固耦合的流动传热过程,采用控制体积法(FVM)将流—固—热耦合流动传热的非线性偏微分方程转变为网格单元上积分形式的守恒方程,对积分形式的守恒方程应用高斯散度公式得到控制体边界形式的积分守恒方程,通过应用PISO算法分离求解出绕组与变压器油的温度分布,计算结果与实测数据进行比较,验证了FVM法计算大型油浸式变压器三维流—固—热耦合场的可行性与准确性,并在此基础上应用FVM仿真计算不同风机控制策略下绕组与变压器油的温度分布,对比分析获取最优风机控制策略,对实际运行的大型油浸式变压器风机的智能控制有一定的参考价值。

汽车安全气囊展开过程的仿真算法

对气袋织物的各向异性材料模型进行研究,将织物的拉伸和剪切仿真与试验结果对比,以验证材料模型的准确性.分别采用控制体积法(Control Volume,CV)与近年来新开发的粒子法(Corpuscular Method,CPM),对平铺与折叠气囊展开进行数值模拟,并对比气囊展开形态和压力结果对比.结果表明,CV方法只适用于IP(In-Position)乘员与气囊作用的仿真模拟,而CPM方法可模拟出气囊展开初期的高速气流运动,且计算效率较高,适用于OOP(Out-of-Position)乘员与气囊的相互作用仿真.

基于CV法的空间薄膜充气管的展开速度分析

为了有效控制充气薄膜结构模拟过程中的展开速度,本文首先从CV法(控制体积法)的基本理论入手,通过改变材料和结构的相关参数,对模型的设置进行了改进,以研究影响充气结构展开速度的因素;其次将两种不同充气速率对充气管展开速度影响的模拟结果与实验结果进行了对比,发现数值结果与实验结果趋势基本相同,从而验证了CV法的可行性;最后研究了材料参数、充气温度、排气面积等参数对充气管展开速度的影响。研究发现:充气速率越大,充气管的展开速度越大;材料的弹性模量影响较小;质量密度越大、温度越低、排气孔的面积越大,则充气管的展开速度越低。因此,从充气结构的材料本身和结构模型考虑,选用高密度材料、采用较低的充气温度、加大气囊的排气面积均能有效降低充气结构的展开速度,从而为充气结构的设计和应用提供参考。

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.

安全气囊展开的三种数值模拟方法的对比

在安全气囊实际开发中,利用仿真技术可降试验成本,缩短开发周期。针对控制体积法(CV)、任意Lagrange-Euler法(ALE)和粒子法(CPM)3种模拟方法,该文对比了各自的适用范围和优缺点,给出了各方法的理论模型以及有限元建模方法;结合某车型驾驶员侧折叠气囊,仿真对比了各方法的展开效果、温度、压力分布等主要参数。结果表明:CV法更适用于在位情况下的气囊仿真分析;而ALE法和CPM法可分析离位情况下气囊流场分布,且在气囊展开初期可考虑到气流效应对乘员的影响。该研究结果可为对气囊仿真方法的选择及气囊设计提供参考。

扩散波方程的一种数值计算方法

根据扩散波的基本方程，推导仅含水位情况下扩散波的特殊方程；采用控制体积法、有限元法，导出这两种方法的扩散波数值计算模型，并证明在一定条件下两者的一致性．

航道整治工程泥沙数学模型的构造及计算方法

建立了正交曲线坐标系下二维紊流全沙数学模型，水流模型采用紊动动能和紊动耗散率闭合雷诺方程，把悬移质输沙概化为单纯淤积、单纯冲刷和淤粗冲细三种情况，依据悬沙与床沙交换机理建立了挟沙能力和非均匀沙分组挟沙能力的表达式．在水流输运及分组含沙量输运方程的离散过程中，采用守衡性较好的控制体积法和SIMPLEC计算程式，以提高计算稳定性和加快收敛．本模型对复杂条件的河床适应性较强，为平面二维长河段的河床变形计算进一步创造了条件．

基于初始矩阵修正法的折叠充气天线展开特性分析

充气膜结构具有质量小、展开尺寸大、收纳比高等特点,在航空航天领域应用前景广阔,受到了广泛的重视。为了详细了解折叠充气天线从折叠状态到完全展开状态的动力学特性,建立了包含支撑气柱、元件垫层、电子元件及刚性约束杆的充气天线有限元模型,并且基于初始矩阵修正法对折痕处进行修正,采用控制体积法对充气天线的充气展开过程进行了研究,获得了在恒定充气速率下无重力的展开相关动力学参数。通过对此模型在折叠处添加粘扣进行模拟,结果表明:运用初始矩阵修正法后折叠处的单元畸变得到了明显改善,充气结构作为天线的支撑体能够顺利将天线进行展开,同时对充气结构添加粘扣后,其展开更加有序和稳定。

基于MCMC-Bayes方法的导热系数反演分析

针对建筑围护结构材料的导热系数反演这类问题的不适定性和围护结构传热特征,通过测点温度对导热系数的识别,利用Bayesian推理和一维热传导模型建立围护结构传热系数反演模型,运用有限控制体积法(FCV)求解一维热传导模型,利用Bayesian推理中已知先验分布与条件概率分布求解得到后验概率分布,后验分布便是反问题的解。运用MCMC(Markov Chain Monte Carlo MCMC)方法构造Markov链对导热系数进行反演估计。通过算例分析不同测点、系统不同测量噪声的反演结果表明MCMC-Bayes方法对围护结构传热系数反演估计与真实参数是吻合的,且具有良好的鲁棒性。

老城区合流制排水系统CSO调蓄池容积计算方法——以西南地区某市中心城区CSO调蓄池容积计算为例

许多城市在进行城市改造时受历史条件及客观因素的制约,老城区的排水系统无法彻底改造成分流制系统,合流制排水系统将长期存在。对不便于进行雨污分流改造区域的合流溢流口建设调蓄池,将初期污染物浓度高、超过水体自净能力的这部分合流水量调蓄,在降雨过后,在一定时间段内输送至合流污水截流干管或附近污水厂,避免直排河道,可以有效削减水体污染,是解决老城区合流制溢流污染的有效途径。以西南地区某市中心城区一个主要溢流口服务区域为例,采用截留倍数计算法和溢流体积控制率法对调蓄池容积进行核算,同时以实测溢流数据进行复核,进而得到CSO调蓄池的推荐有效容积。