基于XFLOW-ABAQUS联合仿真的十字形伞绕流流柔耦合数值模拟

以降落伞为代表的流柔耦合问题是一个涉及柔性结构大变形与周围流场相互耦合的复杂非线性问题.针对此问题,应用XFLOW-ABAQUS联合仿真对流柔耦合问题进行数值模拟.采用该方法对不同透气性的旗帜在Re=2.2×10^(4)气流中的拍动进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证该方法的有效性.然后对Re=6.2×10^(5)来流中柔性十字形伞的气动特性进行数值模拟,并与实验数据以及使用LS-DYNA的数值模拟结果进行比较,分析了十字形伞周围的流场特征,进一步证明了XFLOW-ABAQUS联合仿真在模拟流柔耦合问题上具有良好的表现.

基于XFlow的涡激振动压电能量收集数值研究

基于格子波尔兹曼无网格方法,利用XFlow对低质量阻尼比的单圆柱进行了涡激振动的数值模拟,数值计算结果与实验结果吻合较好。利用XFlow与Open Modelica建立流-机-电耦合计算模型求解涡激振动与高斯定律联立方程,对涡激振动压电能量收集进行了数值分析,得到不同电阻下的电压及功率输出。通过对振幅及电压时程曲线的比较得到两者相位差的变化规律。结果表明:输出电压随着电阻的增大而增大,输出功率在特定来流速度和电阻时最大。

基于XFlow多自由度仿鸟扑翼飞行器气动仿真

在仿鸟扑翼飞行器的设计中,扑翼的气动特性分析对样机的制作、试飞和控制有重大影响。分析了鸟类扑翼飞行扑动特点,给出了一种简易"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,利用XFlow软件在低雷诺数非定常流场情况下对多自由度扑翼飞行器进行三维数值仿真模拟,求解在扑翼扑动作用下的周围绕流空气的流场特性,分析飞行器扑翼截面形状、扑动频率和来流速度对流场的影响。给出的仿真结果可以对扑翼飞行器的研制和改进提供理论和技术支持。

基于XFlow的仿生扑翼飞行器机翼气动特性分析

通过空间曲柄摇杆结构产生的急回特性来实现仿生飞行器扑翼运动.为了探究仿生扑翼飞行器的气动特性的影响因素,采用玻尔兹曼模型的粒子跟踪方法模拟扑动过程中气动特性,基于计算流体力学仿真软件XFlow对不同翼型、翼展、翼平面形状进行仿真分析并探究对升力和推力的影响.结果表明:翼型弯度和翼展的增大能够增加扑翼飞行器的升力系数,推力系数随着弯度的增大而变小;通过综合分析得到翼展长度在2.5倍弦长时,气动特性最佳;不同翼面形状的机翼具有不同的气动性能,相对于机翼后缘几何形状,前缘对气动特性的影响较大.研究结果为扑翼飞行器机翼的系统设计提供了有益的指导.

基于XFlow的热压罐成型过程温度场模拟

针对热压罐成型过程中模具型面温度分布不均的情况,基于XFlow软件建立了一种热压罐成型过程的温度场模拟方法。相比于传统的基于网格的流体力学软件,使用XFlow有效缩短了前处理时间。使用XFlow软件建立了框架式模具在热压罐中强迫对流换热的有限元模型,计算结果与试验结果平均相对误差为1.83%,分析了成型过程中模具型面温度分布不均的原因,讨论了热压罐工艺参数对模具温度场的影响规律。结果表明:增大风速、减小升降温速率均可以有效降低模具型面温度标准差。

基于xflow软件的双体游艇阻力准确性分析

针对xflow软件计算双体游艇阻力的可靠性问题,以双体实艇为例,采用基于xflow软件的数值模拟方法分别计算两艘双体游艇在不同航速工况下的阻力,并将计算值与实验值进行比较。结果表明,通过xflow软件计算的双体游艇阻力与实验值一致,且满足实际工程应用的要求。因此,采用xflow软件计算双体游艇阻力的方法具有一定的可行性。

利用xflow技术解决网络安全问题

分析蠕虫病毒和DDoS攻击的特征,介绍利用xflow技术实施互联网安全管理的流程,提出利用xflow技术解决网络安全问题的思路。

基于RC/RRU并联机构的变迎角扑翼飞行器设计

为了模拟自然界中生物的变迎角扑翼飞行,提出了一种基于RC/RRU并联机构的变迎角扑翼飞行器。首先,基于旋量理论分析机构的自由度数目及其性质,建立RC/RRU并联机构模型;其次,基于RC/RRU并联机构,建立扑翼飞行器的整体结构模型,通过运动学分析推导扑动角、迎角与输入角之间的函数关系,得出1个扑动周期内翼翅的运动规律;然后,将扑翼飞行器导入XFlow软件中进行空气动力学仿真,对比不同展弦比翼型的升力及推力性能,为翼型设计提供参考。仿真表明,扑翼飞行器产生的净升力大于飞行器质量,且展弦比大的翼型,升力及推力也越大。最后,通过简易样机测试,证明了所设计的变迎角扑翼飞行器在1个扑动周期内可以产生有效的净升力及推力。

仿生蝙蝠扑翼飞行器设计及气动特性分析

研究仿生蝙蝠扑翼飞行器扑翼过程中的气动特性,分析蝙蝠扑翼飞行周期的扑动流程为展开—下扑—收缩—抬升,将飞行器翅翼主要分为驱动机构及折叠机构.运用UG软件进行三维建模后建立数学模型,并利用ADAMS软件仿真验证,分析得到扑翼飞行器运动参数.采用ADAMS-XFlow联合仿真,考察不同翼型、来流速度和扑动频率对气动特性的影响.仿真结果表明,本文设计的扑翼飞行器半椭圆翼飞行参数优于矩形翼;3 m/s的飞行速度为最佳飞行速度;扑动频率应控制在2 Hz.仿真结果能够为扑翼飞行器结构设计选型、飞行环境及飞行参数设定等提供理论参考.

复杂底部结构下的重型载货汽车气动阻力

针对具有复杂底部结构的五轴重型载货汽车气动阻力进行研究,建立了与实车外形结构一致的车辆模型,利用基于格子玻尔兹曼方法的计算流体动力学软件XFlow,模拟了模型外流场流体的宏观行为。进行了模型的格子尺度优化试验,得到整车模型的空气阻力系数以及底部结构对整车气动阻力的影响。对模型底部压力分布、旋转车轮的表面速度分布、模型底部外流场速度分布、湍流强度分布以及车辆模型底部粒子轨迹线进行了分析,根据分析结果对车辆模型底部进行结构优化。仿真结果表明:车辆模型的空气阻力系数误差在6%以内,对模型底部结构进行优化可以降低整车空气阻力系数23%。

飞行角度及弯曲折叠对仿鸟扑翼飞行器影响分析

针对鸟类扑翼飞行运动多参数耦合影响,参照鸟外形尺寸构建仿鸟扑翼飞行器的三维模型,建立扑翼"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,以计算流体力学仿真软件XFlow为平台,分别对机身飞行角度和扑翼弯曲折叠角两方面进行仿真分析。结果表明:机身在不同飞行角度的情况下,产生的升力系数和阻力系数的峰值不同;飞行角度0°时平均阻力系数最小,平均升阻比系数最大,更有利于扑翼飞行器平飞飞行;扑翼在弯曲折叠作用下,外扑翼上表面形成剧烈涡流和负压,有利于提高升力系数,对阻力系数影响较小。

气力推进艇运行中水流场状态及阻力模拟分析

基于湍流模型,利用将精确的大涡模拟(LES)与格子玻尔兹曼方法(LBM)结合的XFlow软件,分析了气力推进艇艇身周围的瞬态流场、阻力特性,并将模拟结果与实际测试进行比对。结果表明:最大水流速度和最大涡度出现于艇体稳定运行后的尾流区域,且艇体前端的水流速度相对较小,流体流动具有连续性。推进艇在不同螺旋桨推力下达到稳定运行状态的速度不同,当螺旋桨推力为600 N时,气力推进艇在稳定运行状态时的速度约为7. 27 m/s;当螺旋桨推力为300 N时,气力推进艇在稳定运行状态时的速度约为5. 16 m/s,运行阻力随速度增加而变大。

脉动扭转冲击装置结构设计及动力仿真

针对传统石油钻井工具在深井、硬质地层中钻进效率低,钻井成本高,粘滑振动现象严重等缺点,设计了一种新型脉动扭转冲击钻井工具。该脉动扭转冲击钻井工具由冲击装置和换向装置组成,利用Pro/E建立了脉动扭转冲击装置的分析模型并利用XFLOW分析内部流场及压力分布,设置不同工作状态下的边界条件,得到该工具不同工作状态下的压力分布云图和出口平均压力曲线。仿真结果表明,冲击锤的周向运动由两侧的压差驱动;压降参数与美国的Torkbuster基本相同,性能具有相关性;出口平均压力变化小,可以稳定工作,为脉动扭转冲击装置内部结构设计及性能优化提供参考依据。

水空两栖太阳能四旋翼气动特性研究

太阳能四旋翼无人机结合了太阳能飞行器和四旋翼飞行器的优点,已受到广泛关注,但由于太阳能板的存在,旋翼的安装高度和轴距会对整机的气动效能产生影响。通过基于粒子法格子玻尔兹曼技术的XFlowCFD软件,对太阳能四旋翼无人机的整机流场进行非定常数值模拟,并分析该飞行器的气动特性。结果表明:旋翼高度对整机升力的影响较小,旋翼的安装轴距越大整机的升力越大,其主要原因是轴距较小时,旋翼产生的下洗流冲击在太阳能板上,对整机产生气动干扰。

柔版印刷油墨转移特性研究

为研究网纹辊向印版进行油墨转移的特性,将网纹辊结构微单元化为载满墨的梯形槽,建立数学模型并使用XFlow对网纹辊油墨转移过程进行数值、形态模拟,即模拟油墨从网纹辊向印版进行转移,研究网纹辊接触速度对油墨转移情况的影响.分析了油墨从网纹辊转移到印版的动态转移机理,推导出油墨转移情况与网纹辊接触速度之间的关系,并通过仿真验证了油墨转移率与网穴接触速度之间的规律.通过对柔印网纹辊油墨转移情况进行理论分析和数值模拟得到了网纹辊接触速度对油墨转移情况的影响规律,为柔印生产实践提供了理论参考.

基于格子玻尔兹曼离心泵内部流场数值模拟

格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)作为一种新颖的计算流体动力学方法,能够模拟多种复杂的流体问题。论文采用格子玻尔兹曼无网格方法,利用XFLOW软件对离心泵内部流场进行数值模拟,模拟结果表明:离心泵在出口处压力达到最大值;速度从叶轮进口到叶轮出口逐渐增大,在叶轮出口处达到最大值;湍流强度在设计工况时最弱,在大流量工况和小流量工况湍流强度变大;涡量随着流量的增大也逐渐增大,在蜗壳的出口处表现最为明显。

滑行艇阻力初步估算方法的比较分析

针对单体滑行艇的阻力预报问题,整理前人估算游艇阻力的方法并对滑行艇的阻力进行初步估算。为探究这些方法的准确性,选用一艘26尺的游艇作为算例,基于计算流体力学(CFD)理论,运用XFlow软件计算在湍流状态下该滑行艇所受到的阻力。对比各方法的计算结果,最终确定了估算滑行艇阻力比较准确的方法。研究结果表明,大隅三彦经验公式以及大隅三彦制动马力图谱法估算滑行艇阻力的结果是比较可靠的。对以后滑行艇阻力的初步估算具有借鉴和指导作用。

规则波与直立堤相互作用的数值模拟

为研究不同的数值模拟方式对直立堤波压力的模拟情况,以及直立堤上波压力随入射波周期变化的情况,本文基于XFLOW与FLOW-3D分别建立数值水槽,模拟了二阶斯托克斯波与直立堤相互作用的情况,并对结果进行了分析。研究表明:模拟所得结果均与物理试验结果吻合较好,但FLOW-3D模拟结果的误差更小;此外,在入射波波高不变的情况下,随着入射波周期的增加,作用于防波堤迎浪面各测点的波压力整体趋势基本相同,波峰作用时,波压力逐渐增大,且增幅均匀减小;在极端高水位时波浪周期T达到120%,或者设计高水位时波浪周期T达到130%的情况下,波压力基本稳定;波谷作用时,波压力先减小,当周期T达到110%后,波压力基本稳定。