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。

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。

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。

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算法的船舶霍尔抛锚贯入深度的研究

抛锚是船舶航行过程中一个重要作业环节,遇到危险航行状态时,抛锚是保证船舶安全的重要手段。随着海洋开发的不断扩张,海底管线,海洋资源开采设备被广布于海底。这些设备在布置前必须明确布置海域的船舶航行抛锚作业情况,以免受到船舶抛锚时的破坏。本文基于ABAQUS软件,利用采用CEL算法(耦合欧拉-拉格朗日算法),对霍尔锚抛锚时的贯入深度进行了研究,并与实验结果进行了对比。结果显示,采用CEL算法,可以准确地预报锚的灌入深度,且发现锚的灌入深度与锚触底速度成线性关系。

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．

用多重网格技术加速CELS算法的收敛

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，对圆管突扩通道和驱动方腔二维层流流动进行了计算， 并与Ｋｏｓｅｆｆ等人的实验数据进行了比较。结果表明，ＣＥＬＳ算法对所考核的算例是很有效的， 多重网格技术对ＣＥＬＳ算法收敛进程的加这也是显著的。

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方法的船用LNG储罐防波板数值模拟分析

为准确求解罐箱液化天然气(LNG)晃荡自由液面大幅度运动的非线性问题,寻求防波板合理的设计形式,采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法,并采用ABAQUS软件针对防波板型式对罐箱晃荡的影响进行计算分析,计算结果与试验结果吻合,表明该方法是一种切实可行的防波板设计方法,对目前常用防波板形式的仿真模拟对比分析表明锥形防波板防波效果最好。

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。

水下管汇入水冲击数值模拟研究

基于ABAQUS软件,采用耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)对水下管汇入水工况中框架响应进行数值模拟。根据管汇框架入水受力特点,选取其局部结构(工字梁)建立入水数值模型,其中工字梁采用壳单元模拟,海水区域采用欧拉网格离散,为模拟管汇质量的影响,采用等效密度方式修正工字梁质量。模拟了工字梁入水过程,计算了关键部位速度和应力时间历程,给出了不同时间点的应力场,讨论了初始速度对最大Mises应力的影响,为管汇框架入水强度分析奠定了基础。

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。

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。

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”。

AP1000屏蔽厂房在接触爆炸荷载作用下的非线性动力分析

屏蔽厂房是AP1000核岛厂房的第一层外部防线,确保屏蔽厂房在服役期间遭受爆炸冲击荷载作用下的安全性和完整性,十分重要。本文中,采用欧拉-拉格朗日算法(coupled Euler-Lagrange,CEL),对炸药在屏蔽厂房20种不同起爆部位作用下的动态破坏特征进行了研究,以结构贯穿破坏的损伤质量作为损伤程度的判别依据,着重探讨在不同起爆位置作用下结构的压力和损伤演化特性。研究表明:在接触爆炸荷载作用下,厂房在起爆点附近发生局部破坏;在相同高度下,环向不同角度起爆所引起的损伤程度差异较小,不同高度起爆的损伤程度差异较大。通过压力和损伤的演化分析,确定了屏蔽厂房最不利抗爆部位,对厂房不同部位的配筋策略提出建议。结论可为制定屏蔽厂房在爆炸冲击荷载作用下的安全防护措施提供参考依据。

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。