奇异摄动问题的LDG/FEM耦合解法

根据奇异摄动问题解的特点,提出了一种求解奇异摄动问题的新方法——LDG/FEM耦合方法.该方法将计算区域分为两个不重叠的子区域,在解变化较大的区域采用具有较好稳定性的间断有限元方法,在解变化平缓的区域采用自由度较少的连续有限元方法.证明了该耦合方法导出的离散系统的解的存在性和唯一性,并证明了该方法的稳定性.数值结果表明:LDG/FEM耦合方法在Shishkin网格上是一致收敛的.

FEM/SPH耦合方法在鱼雷入水研究中的应用

为了扩大鱼雷浅海区的使用范围,浅水控制技术非常重要,鱼雷入水过程的非定常运动参数是初始控制的输入条件。文中采用有限元/光滑粒子流体动力学(FEM/SPH)耦合方法,建立鱼雷入水仿真模型,对鱼雷从触水到全沾湿过程进行了数值仿真,仿真结果与试验数据吻合较好,说明FEM/SPH耦合方法对于入水问题的研究具有明显的优势。仿真分析了鱼雷入水过程中运动姿态的变化,以及入水冲击加速度的变化趋势,文中所做研究为进一步研究鱼雷入水问题提供参考。

钢管穿轧过程的三维热力耦合模拟

描述了使用有限元方法(FEM)模拟钢管在曼内斯曼式穿轧机上的穿孔过程,建立了三维有限元模型,并考虑了在金属成形过程中出现的热力学现象。模拟的结果动态地显示了在工件内部等效应变、等效应变率和温度的分布。基于这些参数,分析了钢管的穿孔过程,同时通过实验测试与有限元模拟的结果进行对比。结果表明,测试的结果与有限元模拟的结果比较吻合。

奇异摄动问题FEM/LDG耦合方法的最优阶一致收敛性分析

本文在Bakhvalov-Shishkin网格上分析了采用高次元的FEM/LDG耦合方法求解一维对流扩散型奇异摄动问题的最优阶一致收敛性.取k(k≥1)次分片多项式和网格剖分单元数为N时,在能量范数度量下,Bakhvalov-Shishkin网格上可获得O(N^(-k))的一致误差估计.在数值算例部分对理论分析结果进行了验证.

空间站舱内噪声仿真、验证与声源布局优化

文章开展了空间站舱内噪声仿真研究,给出了声学参数设置方法,使用FE/FEM耦合方法和SEA方法完成了空间站模拟舱建模仿真分析,设计了模拟舱噪声验证试验,提出了基于声功率等效的声源模拟技术,证明了两种方法结合可在全频段较好地预示空间站舱内噪声环境,仿真总声压级与测试结果偏差在2 d B以内。最后对空间站的声源布局进行了优化分析,结果表明集中布局更有利于降低噪声水平。

Zr_(77.1)Cu_(13)Ni_(9.9)非晶合金破片侵彻LY12铝合金及TC4钛合金靶板毁伤后效及机理对比研究

锆基非晶合金是极具发展潜力的含能结构材料,由其制备的破片侵彻不同材质装甲时,会表现出显著不同的毁伤效果.本研究中利用弹道枪发射装置,针对Zr_(77.1)Cu_(13)Ni_(9.9)非晶合金破片,以1200 m/s速度分别侵彻8 mm厚LY12铝合金和TC4钛合金屏蔽靶,结合高速摄影技术比较了破片碎裂形成碎片云并造成毁伤后效的过程;同时基于FEM/SPH自适应耦合法,再现了破片对两类屏蔽靶开坑、稳定侵彻、穿透等系列阶段,以及碎片云形成的复杂物理过程,揭示了其对后效靶的毁伤机理.结果表明,由于TC4钛合金相比LY12铝合金具有更高的强度,穿透TC4屏蔽靶所需的时间更长,且靶板内最大等效应力是后者的3倍左右;破片在侵彻TC4屏蔽靶时与靶板间发生了更强的相互作用,使得破片前端出现更大面积的高应变区域,由此导致破片发生了更严重的破碎并产生分布范围更大的碎片云,从而在后效靶上产生更大面积的损伤.

鱼雷斜入水过程非定常运动仿真研究

针对鱼雷反潜时复杂的入水过程,采用FEM/SPH耦合方法,对鱼雷入水过程进行了仿真,研究了鱼雷入水过程中的冲击加速度和入水初始段鱼雷姿态的变化。仿真过程中发现了"忽扑"现象对鱼雷入水后非定常运动的重要影响。通过分析试验数据,完善仿真模型,模拟了"低压力"引起的鱼雷入水后的"忽扑"现象,仿真分析了鱼雷真实的入水非定常运动过程。结果可为鱼雷入水弹道设计和结构承载能力设计提供一定的依据。

基于有限元方法的高温气冷堆燃料贮存罐跌落事故评价

通过将燃料元件等效为流体,本文采用耦合Eule-rian-Lagrangian(CEL)方法研究了高温气冷堆燃料元件贮存罐的跌落事故。该方法能够描述燃料元件在跌落过程中的流动性和惯性效应,以及燃料元件对贮存罐所产生的侧向液动压力。与等效质量法进行了对比,结果表明:在跌落冲击过程中,等效质量法计算得到的冲击力更大、跌落接触时间更短,而CEL方法则能体现罐体的径向膨胀。因此,CEL方法能够模拟燃料元件的惯性效应以及流动效应,而等效质量法则能充分考虑冲击力的作用,结构设计中可以结合2种方法的计算结果,给出更为合理的设计方案。

UUV入水初始段运动姿态研究

为了克服UUV能源受限而导致航程短或者完成任务时间长等弊端,高空滑翔UUV和飞机空投UUV是一种新的研究方向。该文针对UUV复杂的入水过程,采用FEM/SPH耦合方法,对UUV入水过程进行了仿真,研究了UUV入水过程中的冲击加速度和入水初始段UUV姿态的变化。仿真分析发现UUV入水时头部会产生低压力,造成UUV入水时呈现"低头"趋势,对入水运动姿态有重要影响。结合试验数据,在仿真模型中模拟了UUV入水时的低压作用,并分析了不同工况下低压力的变化趋势,仿真得到了UUV入水初始段的真实运动姿态。研究结果可为UUV入水初始段的弹道设计和结构承载能力设计提供依据。

多场载荷作用下导弹舵面响应数值计算与分析

针对导弹舵面在多物理场载荷作用下响应数值计算存在的困难和不准确性,通过将流场域离散化处理,与结构场有限单元节点耦合,再与声场边界元控制方程相互结合,推导出改进的耦合边界元/有限元(BEM/FEM)计算方法。通过此方法数值模拟导弹真实飞行环境,计算出了舵面危险点位置和不同飞行环境下舵面响应特性。结果表明,通过改进的耦合BEM/FEM计算方法,能够较准确地反应导弹在真实飞行环境下舵面响应特性,为导弹舵面可靠性设计提供了一种有效的数值计算方法。