基于非结构网格的直流电法三维NLCG反演研究

直流电阻率法是矿产勘查、环境调查、工程勘察等领域应用广泛的地球物理勘探方法之一,目前反演方法仍以二维反演为主,而实际地电勘探目标体均为三维结构,二维反演容易受旁侧效应影响。基于上述问题,本文展开了三维电阻率反演研究,实现了非结构化独立网格的三维非线性共轭梯度反演算法。非结构独立正反演网格既能适用于三维非平坦地形,可以实现网格的局部加密,又能克服正反演嵌套网格和同套网格的弊端;非线性共轭梯度法运用伴随原理不需要计算灵敏度矩阵,节约了计算资源和计算时间。程序对双立方体模型进行反演,经过100次迭代,misfit达到8%,反演重构异常体形态、位置与模型较为吻合,最后程序对某高速隧道塌陷区实测数据进行反演,通过与BERT2.0反演结果进行对比,证明了反演解释效果具有实际应用价值。

建筑火灾场模拟计算中的网格独立性——建筑防火性能化设计的若干问题探讨

建筑火灾的计算机模拟是建筑防火性能化设计的重要组成部分,场模拟是建筑火灾计算机模拟的主要方法之一。在场模拟计算中网格独立性分析直接影响计算结果的误差,甚至影响计算结果是否定性合理。通过对网格独立性问题进行研究和探讨,以求科学地认识和理解场模拟计算在性能化防火设计中的正确使用。

螺旋槽干气密封数值模拟网格独立性分析

对干气密封性能进行数值模拟时,计算网格的独立性非常重要。以螺旋槽干气密封为例,研究网格层数对干气密封数值模拟结果的影响。选择相同面密度的网格,在保证其正交质量的前提下,以端面开启力和气体质量泄漏率的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,分别通过增加螺旋槽内膜厚和非槽区膜厚网格层数,考察网格层数对螺旋槽干气密封数值模拟结果的影响。结果表明：槽深为5~9μm,非槽区膜厚为1~6μm时,非槽区膜厚网格层数对数值模拟结果的影响明显大于槽内膜厚层数;螺旋槽内膜厚网格为每微米1层,对应非槽区膜厚网格层数分别为7、8和10时,开启力和气体质量泄漏率的相对变化率均分别低于2%、1%和0.5%。

T型槽干气密封数值模拟网格独立性分析

本文用T型槽干气密封作为例子,分析面网格密度和网格层数在数值模拟时,对fluent模拟结果造成的影响。在确保网格质量良好以及计算机可运算的前提下,以端面开启力F_0和气体质量泄漏率St的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,通过分别改变T型槽槽区膜厚和槽坝区膜厚网格的层数,探究网格层数对模拟结果的作用影响。

一种验证网格质量与CFD计算精度关系的方法

针对网格质量衡量准则与计算精度之间关系验证过程中的难题,提出一种准确验证它们之间关系的方法。该方法首先生成一系列不同单元数的网格,接着采用三维线性插值算法,获得相邻两套网格单元速度相对误差,当该误差小于某一阈值时,则认为此网格计算得到的数值解为网格独立解。此外,在网格独立解的基础之上,获得不完善网格中各单元的计算误差,并与各单元的度量值建立相应的数据库,采用不同的统计方法对其进行对比分析,获得它们之间的关系。研究结果表明:同质量衡量准则QEVS和QEAS相比,本文提出的质量衡量准则QNEW1和QNEW2在误差较大的区间内(E re>0.15),与计算精度有较好的关系。因此,在网格生成过程中,采用QNEW1和QNEW2能够正确地评判出对计算精度影响较大的单元,而QEVS和QEAS则不能。

网格对CFD模拟结果的影响分析

在CFD模拟的过程中,高质量的网格对计算结果的影响至关重要。本文通过一个继电器内部流场的实例,描述了网格独立性检验的详细过程。通过Fluent双精度求解器,应用k-omega模型对比添加与不添加边界层时计算误差,进而探讨边界层网格对计算精度的影响。

配电网单元制规划中的网格最佳供电范围问题研究

目前网格规划在中压配电网规划中得到了广泛应用,主流的网格划分方法是根据负荷密度将目标区域划分为A+、A、B、C四大类独立网格。现建立以最小化线路的投资成本与缺电成本为目标的网格规划模型,并寻求中压配电网网格规划中兼顾经济性与可靠性的规划最优解,然后以IEEE33节点进行实例分析,验证了所提方法的有效性。

CFD计算网格误差分析的一个算例

为了给一般工程问题的CFD仿真的网格划分提供参考,研究了光滑直圆管中粘性稳态等温流动在不同尺寸、不同纵横比网格情况下的CFD计算数值解的误差。采用FLUENT软件进行数值计算,应用CFD仿真验证和确认的基本方法,与精确解比较,计算了各种网格的数值计算结果的误差,得到了网格独立解的网格尺寸,给出了误差随网格尺寸变化的规律。

矿井扩散塔数值模拟及其可靠性研究

在矿井扩散塔数值仿真中,存在未考虑流动各向异性、未验证网格独立性、未分析单双精度求解的舍入误差和未给出网格独立步长的问题,造成扩散塔数值模拟精度下降.对同一扩散塔物理模型,在相同体网格步长下,对比4种湍流模型对流动各向异性的捕捉效果,选出了可信度及求解效率高的湍流模型.选用5种网格步长,3种湍流模型及单双精度求解器进行计算,得出了独立网格步长及单双精度对数值解的影响.进而,采用Realizable模型和双精度求解器,数值计算了7种空腔体积不同的扩散塔,结果表明,独立网格步长与扩散塔空腔体积相关,并得出它们之间的无量纲关系式.

基于全年冷热量的地道风埋管有效长度的分析

采用等效方管二维非稳态传热数值模型对地道风进行全年动态换热性能计算。首先进行网格独立性检验,建议计算网格为Δz=3 m、Δx=Δy=0.3 m;其次对等效方法进行误差分析,表明方管模型可以接受;然后基于成都地区的气象条件及办公建筑的间隙运行模式,计算分析深度、流速、管径对有效长度以及全年冷热量的影响;最后提出以全年冷热量作为有效长度的判定指标。结果表明,全年冷热量确定有效长度的方法可行。对埋管有效长度影响较大的因素是流速、管径;埋深对全年冷热量的影响明显,但对管长的影响不明显。地表下4 m以内埋管比较合适。

呼吸式幕墙建筑烟气流动的网格独立性研究

对呼吸式幕墙建筑的结构特点,采用FDS数值模拟对其进行了网格独立性研究,当夹层厚度与夹层方向网格尺寸的比值不少于2.25时,认为其结果满足网格独立性要求。另外,结合了K.Overholt网格计算方法的优点,提出了一种新的解决呼吸式幕墙建筑数值计算的网格计算方法,即R&K网格尺寸计算法。

基于二维叉排管束模型的刷式密封旋涡分离点分析

为了进一步研究刷丝束内部气体流动,建立了刷丝束截面的二维紧凑叉排管束模型,运用Fluent软件对其进行气体流动数值模拟.首先根据网格独立性的判别标准,分析了网格加密程度对刷式密封数值模拟结果的影响,并以气流速度、压降和气体质量泄漏率的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,得到独立于计算精度的大致网格数.其次,模拟分析了不同排距管束模型在各压差下的气体流动,得到分离点S与刷丝间距和上下游压差之间的关系.计算结果表明:网格数在400 000左右时对数值模拟结果误差在2%以下,网格独立.分离点S位置在经历前1~2排刷丝束时逐渐向下游移动,最后趋于稳定.随着刷丝间距和上下游压差的增大,分离点S均会沿着刷丝表面发生后移,且位置在高压差条件下相对变化不大.

基于ArcGIS和ICMP的矿山边坡自动数值建模与分析研究

以晋宁磷矿露采边坡为例,利用ArcGIS软件建立了边坡三维地层可视化模型,开发了转化插件;从三维地层模型截取典型二维地质断面,导出二维断面地层几何信息及材料信息;利用独立覆盖无网格质点法实现了从ArcGIS地层模型到数值计算模型的自动建模,并对该露采边坡典型断面进行了稳定性分析。应用实例验证了研究方法的正确性、实用性,及其良好的工程应用前景。

排烟朝向对密闭机舱火灾时风机流量压力特征及排烟效果影响的计算模拟

以利用FDS+HVAC系统对某典型密闭船舶机舱及其主要设备和防排烟系统(风机、管路、节点等)进行建模,设定典型火源、排烟、补风等边界条件,开展数值模拟,分析顶吸、侧吸两种排烟模式对风机流量压力特征及排烟效果的影响,结果表明,顶吸的排烟效果优于侧吸,顶吸模式下,排烟管道内的流量更大,导致更多的烟气被排出机舱,从而使得机舱内的烟气层高度和能见度更高,CO体积浓度和温度更低。

U形弯道中湍流对流换热的数值模拟

网格独立解是湍流对流换热数值研究的前提,而边界条件的恰当处理则是模拟结果准确性的关键。结合方形截面U形弯道中的湍流对流换热,采用SSTk-ω模型对弯道内流场和温度场进行计算,重点分析了速度场和温度场的网格独立解。同时结合第二类边界条件(热流密度条件),对比分析其两种处理方式对数值解准确性的影响。结果表明,由于不可压缩流动中速度场和温度场之间较弱的耦合关系,获得网格独立解所需的网格数目存在差别,温度场对网格密度要求更高。热流密度边界条件的两种处理方式的比较表明,Kader(1981)的代数方法在网格粗糙的情况下仍然能够较好地吻合实验值,具有更好的通用性和网格适应性。

基于ICMP的水利水电工程边坡稳定分析研究

水利水电工程建设中有可能会形成大量的边坡工程,分析水利水电工程的边坡稳定性十分重要,本文提出基于独立覆盖无网格质点法(Independent Cover Meshless Particle,ICMP)的水利水电工程边坡稳定分析研究,利用ICMP方法,计算得到边坡的应力场分布,确定x方向和y方向的位移,具有稳定和高效的算法特点。

粒子云扩散完全解析和时间平均模拟的比较

本文将现有文献中轻度咳嗽的直接数值模拟(DNS)结果与k-ϵ模型的可压缩非定常雷诺平均N-S(URANS)方程得到的结果进行了比较.两种情况均采用单向耦合假设,将分散相模拟为球形拉格朗日粒子.URANS模型能够再现轻粒子(粒径小于64µm)的上升趋势,这归因于咳嗽所产生浮力的阻力作用.通过分析DNS和URANS的模拟结果发现,在重力作用下,大于64µm的粒子倾向于描述抛物线轨迹.网格独立性分析允许随着流动的发展,确定网格分辨率的增加对粒子云统计数据的影响.结果表明,k-ϵ模型过度预测了直径小于64µm颗粒的水平位移而对于大于64µm颗粒的预测则相反.

无剪切闭锁的厚薄通用板单元构造及计算

在采用有限单元法对厚度与跨度比值(厚跨比)较大的平板结构的力学参数进行计算时,往往因不同方向刚度相差过大等问题导致计算精度丧失甚至计算失败。以独立覆盖无网格法(Independent Cover Meshless Method,ICMM)为基础,构造一种厚薄通用板单元。根据Mindlin平板理论,提出一种厚薄板结构通用的数值计算方法——叠加剪切效应法,并与基于经典板理论的薄板计算方法进行对比。构造的板单元可以在相互独立的位移覆盖域内,以形式简洁的多项式作为位移近似函数,避免了构建C;阶连续函数的困难。实例分析表明,提出的叠加剪切效应法在计算薄板及厚板结构时均可获得较为精确的结果,从根本上消除了剪切闭锁现象。此外,该方法对各种网格划分形式均具有较强的适应性,在实际工程中具有较高的实用价值。