涡街流量计流场特性的数值仿真研究

由于旋涡产生和脱落机理的复杂性，迄今为止对涡街流量计流场的认识几乎全部依赖经验和实验。介绍应用FLUENT6．0计算软件，对DNSO涡街流量计流场进行了数值仿真，就旋涡发生体的旋涡脱落频率与实测数据进行了比对。结果表明，数值计算结果与实测结果具有很好的一致性。提出了可以根据数值仿真来优化设计涡街流量计结构及选取最佳取压位置的结论。     

基于流场的流动水体仿真

为了逼真地模拟自然河道中的流动水体,提出了一种基于流场的流动水体仿真方法.应用流体力学原理,实时计算稳定水流的速度,构建河流的流场,然后运用流场驱动并约束满足泊松碟分布的块状纹理在河道内移动,通过对块状纹理进行混合与渲染,构成了一种自然水体的动态流动效果.水面渲染采用GLSL (opengl shading language)着色器进行渲染,实际运用GPU可编程渲染管线进行图形计算,减少了CPU的实时运算量,提高程序的整体效率,实践表明,应用以上方法可以有效地模拟流域内的动态流动水体.     

煤粉射流燃烧及火焰传播的大涡仿真

研究煤粉射流燃烧优化控制问题,针对射流速度及挥发份含量对煤粉射流燃烧特性的影响,以小型炉膛模型为研究对象,采用大涡仿真方法(LES)和雷诺平均方法(RANS)对煤粉射流燃烧进行数值仿真,结果能够更精细地反映浓度及温度分布,且能更准确地预测火焰中心位置和炉内回流情况。然后,采用不同射流速度和挥发份含量下炉内流场分布模型特点进行仿真。仿真结果表明,射流速度过大会使火焰中心靠后,火焰直射对墙,造成较大的碰撞损失,分析发现5m/s为最优射流速度。通过不同挥发份含量煤粉对比,发现高挥发份煤的着火距离明显短于低挥发分煤,且在炉膛上部存在强烈的回流,将炉膛中心的高温气流卷吸到喷口附近,从而加快煤粉气流的升温及着火速度。仿真结果可为煤粉射流燃烧的稳定性和系统优化设计提供理论依据。     

基于湍流大涡算法的防护工程火灾烟气扩散仿真研究

以气体流动控制方程为基础,基于湍流大涡算法对设置挡烟垂壁的防护工程烟气扩散情况进行仿真研究,以烟气扩散范围和温度来评价挡烟垂壁的设置对火场烟气扩散的影响。仿真结果表明:挡烟垂壁的设置使走廊顶棚处形成蓄烟池,有效减小了烟气的扩散范围;垂壁设置个数越多、下垂高度越大对烟气扩散的阻挡效果越明显。     

管内流场的计算机仿真系统

管内流场的计算机仿真是研究内燃机进气管道的形状及各结构参数和运行参数对多缸内燃机换气过程及燃烧的影响的有效方法。该文建立了多缸内燃机换气过程中排气管内气体流动的多维非等熵不稳定流动的数学模型及各管交汇处气体流动的抢气模型，运用特征线性法和多重网络法求解管内气体流动的流场。并面向对象的C 语方开发了管内流场的计算机仿真系统。     

锤击实验台冲击盘三维流场数值仿真

在锤击实验台控制优化的设计中,引信的性能直接影响到弹丸发射的精确性,通过测试引信性能的锤击实验台高速旋转受到空气阻力的作用,对冲击盘有重要影响,从理论上分析锤击实验台冲击盘的外流场非常重要。通过数值仿真,可以大大缩短冲击盘的改进设计周期,减少研制经费。建立了实验台冲击盘的三维计算模型,采用Navier-Stokes理论、以AN-SYS/FLOTRAN流场计算软件为平台对实验台冲击盘进行了三维流场数值仿真。得到了冲击盘外流场的速度及压力的分布图并对其进行了分析,仿真结果为实验台冲击盘的优化设计和三维旋转物体的流场模拟提供了理论参考。     

极涡风场中平流层浮空器轨迹仿真研究

为实现平流层浮空器绕极地飞行,结合极地地区的环境特征,建立了极地风场模型与太阳辐照模型、平流层浮空器动力学模型以及太阳电池与蓄电池相结合的循环能源模型.利用极地地区特有的极涡风场,设计了平流层浮空器轨迹控制策略,以纬向风作为动力在东西方向上飞行,考虑风场紊流影响,通过螺旋桨对浮空器在南北方向上的偏移施加控制.仿真结果表明,在推进功率等约束条件下,采用PID控制方法的浮空器在受到干扰产生偏移时仍然能够回到预定的轨迹,证明了利用极涡风场和控制策略实现平流层浮空器绕极地飞行的可行性.     

旋风除尘器流场仿真分析

为分析旋风除尘器的速度场和分离效率,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究典型的旋风除尘器的强旋流场.用ANSYS Workbench提供的Geometry和Mesh软件进行三维几何建模和非结构网格划分,以高炉煤气的除尘为例进行流场仿真.湍流模拟采用雷诺应力模型,分离效率预测采用基于拉格朗日方法的离散相模型(Discrete Phase Model,DPM).通过分析压力场和速度场的分布,得到旋风除尘器中的内、外旋流结构;该结构并非完全稳定,涡轴存在一定的摆动.仿真结果表明选用的旋风除尘器模型对高炉煤气有良好的除尘效率.     

SPR传感器阵列中微流通池的流场仿真

在自制表面等离子体激元共振(SPR)传感器阵列检测装置的微流通池的研制中,为了获得更好的检测精度和重复性,需要流经各检测点的流量尽可能一致。设计了几种不同的微流通池结构,并利用Comsol Multiphysics软件对其内部的流场进行仿真分析。首先,分析了常用梭状流通池的内部流场分布,并研究了不同长度过渡段对流场分布的影响。在此基础上,讨论了不同流通池形状,特别是流通池外形轮廓,如椭圆状流通池和边界流线型更好的流通池对流场分布的影响。此后,还研究了过渡区中微结构阵列设计对检测区流场分布的影响。仿真研究结果表明:适当延长过渡段长度,有利于改善流体流动的稳定性和均匀性,但这种改善将随长度的进一步增加逐渐减弱。而不同的边界外形轮廓对检测区域流场的影响不大;当采用一定的微结构阵列扰流设计后,流场均匀性一定程度上得到改善。     

小尺度管壳式换热器管程流场的数值仿真

换热器的管间距直接影响其换热效果.针对其尺寸的设计一向受到重视的问题,为改善实验周期长、条件有限的现状,通过合理的简化,建立了小尺度管壳式换热器管程流动的物理模型和数学模型,利用CFD软件FLUENT,基于结构化网格的有限体积法,运用RNG k-ε模型,在入口速度为0.6m/s及通流面积不变的情况下,分别针对三种不同结构的管程流体流动进行了仿真,得到三种结构下的流场、压力场和涡量场的分布.仿真结果表明,随着管间距的增大,管程流体流动的阻力亦有随之增大的趋势,流动趋近平稳,但换热效果随之降低,为工程设计提供了实际的依据.     

基于细分曲面的三维服装柔性实体模拟

提出一种基于细分曲面的三维服装柔性实体模拟算法,该算法将整个模拟过程分为两个阶段：首先利用四点细分曲面造型方法生成三维服装刚性曲面,然后在刚性曲面基础上通过引入织物的物理模型来模拟三维服装柔性曲面,通过物理和几何模拟方法有机结合,算法有效解决了复杂衣片间的缝合问题,较大地提高了模拟的计算效率,同时,也提出了一种基于细分曲面层次数据结构的碰撞检测算法,有效提高了模拟速度,提出的算法已全部在所开发的三维虚拟服装试衣系统中得以实现,实验结果表明：该算法具有模拟效率高、交互性强和易于计算机实现等优点。     

基于OpenGL的一种三维拾取方法

本文介绍了一种基于OpenGL的三维拾取方法,该方法可对三维地形图上的任意点进行拾取,并反馈拾取点的三维信息。在正交投影模型中,将整个图形划分成若干块均匀区域,先判断二维输入点落在哪块区域;然后再对选中的区域细化,判断输入点所选中的图元,并根据该图元的顶点信息求出二维输入设备所对应的第三维的值;最终返回该拾取取点在物体坐标系下的真实三维坐标,从而实现图形交互功能。     

基于光滑粒子方法的水流数值模拟

近年来基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法的流体模拟成为计算流体力学领域的一个研究热点,由于该方法计算空间导数时不需要使用网格,从而避免了高维拉氏差分网格法中的网格缠结和扭曲,在处理冲击和大变形同题方面具有优越性.对液滴坠人装有液体的方形容器这一具有挑战性水流现象进行了模拟.模捌结果表明,该方法能够模拟液滴与液面碰撞、破碎、融合等水流现象,也能表现出水流飞溅、卷曲等复杂的自由表面特征.     

气体超声波流量计整流装置设计与仿真分析

针对超声波流量计易受管道内流态畸变影响的特点,设计了一款由叶片式起旋器、直管混合腔与蜂窝整直器构成的复合整流装置,加装在超声波流量计上游.运用大涡模拟方法对无/有双弯头+半开平板扰流条件下超声波流量计内部的流场进行仿真,分析了测量声道上的速度分布以及整流装置安装间距对其产生的影响,评估了整流装置的性能.结果表明,无整流...     

基于线性预测分析的语音三维语图绘图方法

介绍在通用PC机上实现语音三维语谱绘图软件的设计方法。根据线性预测分析技术,采用两种出图方式,通过软件编程将提取的频谱包络在显示器和打印机上绘制成图。其绘图功能及效果可与绘图仪相比拟,具有方便灵活的特点。     

基于FDK法的三维CT快速计算方法

在三维CT的图像重建过程中,单圆轨迹锥形束扫描是一种常用的方法,其算法普遍采用滤波反投影的形式(FBP)实现。由于滤波可以用FFT快速实现,因此反投影部分占据了计算的主要时间。论文提出同时从四个视角计算插值并作反投影累加,利用三角函数的周期性,减少传统算法中反投影阶段的乘法和正、余弦的计算次数,从而加快计算速度。分析和实验结果表明该方法对减少反投影计算所需的时间是行之有效的。     

基于球面调和函数的3-D人脸识别方法

根据3-D数据的优势,利用图像成像原理和球面调和函数理论,结合3-D投影原理和PCA技术建立了一个3-D人脸模型.该模型用不受光线影响的低维线性子空间的基向量来表示,将结构和纹理两个3-D信息作为整体进行考虑,使得模型只需要通过一组参数简单描述.由于本文构建的3-D模型只与人脸的内在属性有关,与光线无关,因此能够排除光线对人脸识别率的影响,本文在AR人脸数据库上的识别实验证明了本文方法的有效性.     

基于3-D IFS理论的自然景观模拟

1 引言数学家Mandelbrot在20世纪70年代所提出的分形几何,给出一种描述具有随机形态特征及无穷细节的自然现象的全新的数学工具。此后,以Hutchinson和Barnsley等的工作为基础,人们注意到许多分形集都可以用IFS递归构造出来,并可以用来逼近任意现实对象,可见分形技术是计算机真实感几何造型方面十分活跃且有效的方法和手段。     

基于XML技术的三维仿真模型的存储

基于仿真的采办是美国国防部于1997年提出的一种新型武器采办体系,分布式产品描述是它的四个关键技术之一,是一种以产品为中心的分布式信息的集合,通过网络技术互联,形成逻辑上统一的关于产品的描述。该文探讨了分布式产品描述中的关键问题之一——数据的分布式存储问题,提出了以Oracle9i数据库作为后台建立分布式数据库的解决方法,并实现了将虚拟现实建模语言建立的三维仿真模型用XML语言描述后,通过JDBC存入分布式数据库,同时给出了从VRML到XML转换的规则,以及转换要遵守的XML Schema文档的定义方法。     

二重积分的Monte-Carlo数值仿真

针对二重积分计算困难的问题,求解二重积分的传统做法受到积分区域的限制,只能求解矩形区域的二重积分.由于传统方法的局限性,有计算复杂、精度差等缺点.为解决上述问题,采用蒙特卡罗的平均值算法原理,通过将均匀分布与积分区域的面积相结合,对原算法进行改进,将矩形积分区域的积分计算推广到一般积分区域的二重积分数值计算.实际计算表明,改进算法简化了计算过程,有效地降低计算难度和提高仿真精度与计算效率,程序结构简单,易于编制和调试.方法对二重积分的数值计算简单有效,更具有实用性.