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大跨柔性空间结构风压和耦合风效应分析 总被引:1,自引:1,他引:0
研究大跨柔性空间结构的表面风压和流固耦合风效应.引入流体运动控制方程和大涡模拟湍流模式,提出风与结构的流固耦合方程的迭代求解过程.提出张拉索膜结构的加载预应力态、稳定态和耦合态等三个受载状态概念和统一形式的动力方程表达.以某典型索穹顶结构为例,采用以风时程为荷载的动力响应时程方法、单向耦合算法和双向耦合算法,开展结构风效应的数值计算和比较.研究发现,动力响应时域方法和单向耦合算法的结构平均位移计算结果基本相同,但前者的结构风振系数较大.双向耦合算法的结构平均位移计算结果小于前两种方法,但风振系数在三种方法中最大. 相似文献
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《工程力学》2017,(10)
导弹与载机之间的安全与稳定分离过程对导弹飞行稳定性和载机安全具有非常重要作用。为了研究大长径比机载导弹弹射分离过程中与载机之间的相互干扰以及导弹在分离过程中相对于载机的运动轨迹,该文分别使用刚体六自由度(6DOF)方法和计算流体力学/计算结构动力学(CFD/CSD)双向流固耦合方法对典型空空导弹发射分离过程进行了数值模拟,刚体6DOF方法基于对流体力学控制方程与外弹道6DOF运动方程的耦合求解,而CFD/CSD双向流固耦合方法基于对流体力学控制方程与结构运动方程的耦合求解。两种方法得到了导弹分离时的整个气动流场及其变化特性,揭示了不同时刻导弹气动系数随时间的变化曲线和导弹弹道参数,比较与分析了两种计算结果的异同,并对导弹结构弹性变形对其分离运动的影响进行了讨论。 相似文献
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为了研究非饱和副气囊在重载飞艇升降和巡航过程的形态变化,建立了缩尺比例氦气囊模型。基于向量式有限元(vector form of intrinsic finite element,VFIFE)对副气囊膜结构进行结构动力学分析,并考虑几何大变形和边界非线性;基于有限元法对氦气域和空气域进行流体动力学分析,分别采用自编MATLAB程序和ANSYS软件流体模块独立求解控制方程之后,通过映射网格在CSD(computational structural dynamics)/CFD(computational fluid dynamics)之间进行数据传递并迭代,以实现双向流固耦合。开展了氦气囊的缩尺比例模型试验,对囊体在泄气过程中得到的位移测量值与数值模拟结果进行对比。结果表明,氦气囊在不同充盈度下的形态变化与双向流固耦合数值分析结果一致,证明了该研究提出的数值模拟方法可有效用于副气囊随氦气充盈度变化导致的非稳定形态变化规律的研究。 相似文献
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针对二维弹性楔形体入水过程的流固耦合问题,提出一种基于耦合Wagner理论和模态叠加法的半解析解方法。结构湿表面的速度势基于Wagner理论求解并考虑了结构弹性影响。砰击压力根据伯努利方程求解,为提高求解精度考虑了伯努利方程中速度平方项。通过平均弹性速度修正模型推导出附加质量和阻尼矩阵,将其代入固体动力学方程从而建立统一的流固耦合方程,耦合方程通过基于隐式的Newmark-β算法实现求解。通过计算楔形体垂直恒速和自由落体入水两种运动状态,并与基于半解析、数值和试验的文献结果进行了对比,验证了所提理论的可靠性。 相似文献
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运用八叉树3D纹理实现CFD数据场的直接体绘制 总被引:1,自引:0,他引:1
基于3D纹理的直接体绘制算法可以在保证图像质量的同时达到较好的交互性能,但由于纹理内存的限制,大规模数据场的3D纹理直接体绘制比较困难。作者提出了一种适用于计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)数据场的八叉树3D纹理分割算法。该算法首先对数据场进行层次分割,然后根据CFD数据场的四面体网格特点插值生成规则网格数据场,最后生成基于八叉树结点的3D纹理子块。试验证明该算法可以较好地实现CFD大规模数据场的直接体绘制,渲染速度基本达到交互性的要求,较好地体现数据场内部的层次与结构关系。 相似文献
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针对我国建成的全球首个单体容量达到40 MW的漂浮式光伏电站方阵进行了环境载荷数值预报研究,在与风洞模型试验结果对比验证的基础上,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对该大规模方阵的整体风载荷和流载荷进行了数值研究。CFD计算的数值考察验证了采用简化浮体模型进行研究的可行性,单体模型的计算结果与风洞试验结果吻合良好;对方阵进行实尺度建模及3D简略计算,得到了整体风载荷在不同风向角下的变化规律;通过对最大载荷风向的北风条件下的载荷分布规律的分析,提出了2.5D计算的策略,得到了数值验证;根据计算结果设计并实施了18行×11列单元模块的缩尺方阵风洞试验,试验结果和CFD计算结果吻合良好,据此构建了完整的数值计算方法;对2.5D进行高精度计算,确定了针对3D简略计算的修正系数,得到较为准确的整体风载荷结果。流载荷计算方法与风载荷相同。采取势流计算方法开展了波浪载荷数值分析研究,得到了在单位波幅规则波作用下漂浮方阵波浪载荷随行和列的变化规律;根据此规律获得了整体漂浮方阵的波浪载荷,并据此计算了50年一遇的极端条件下漂浮方阵所受的波浪载荷。该研究为漂浮式光伏电站的风、流、波浪等环境载荷的数值预报提供了方法,为漂浮方阵的锚泊计算及水上光伏电站的系统设计提供了技术支持。 相似文献
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基于CFD/CSD耦合的颤振与动载荷分析方法 总被引:2,自引:1,他引:1
采用CFD/CSD耦合方法,建立了气动弹性仿真系统。基于系统辨识的方法,使用Volterra级数建立了降阶模型(ROM),实现了颤振边界的快速求解,分别使用CFD/CSD全耦合方法与ROM完成了AGARD 445.6标模的颤振分析,计算结果与实验相符较好。使用ROM完成了带边条平直翼的颤振分析。使用CFD/CSD耦合方法计算了此机翼在飞行动压下的气弹响应,结果表明即使在颤振边界内,仍然有可能出现极限环振荡(LCO)。对此,分析了其气弹响应中的动载情况。结果表明基于CFD/CSD耦合的方法可以真实地仿真气弹响应过程,准确地分析气弹响应中的动态载荷情况 相似文献
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Moiré Interferometry technique has been used to study the effect of combined loading on crack displacement in graphite epoxy plates. Specimens with central cracks of various orientations were subjected to uniaxial tensile loads. Thus, the cracks were under biaxial-stress fields, mode I (tension stress) and mode II (sliding stress). The obtained fringe patterns represented contours of constant-in-plane displacements. Based on these fringe patterns, two types of displacements were determined at the crack center, crack opening displacement (COD) and crack shearing displacement (CSD). The effect of combined loading on COD and CSD as well as the behavior of the material under these conditions was investigated in more detail. Experimental data were compared with the linear elastic fracture mechanics (LEFM) solution. 相似文献
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基于OpenGL的CFD设计平台中的流场可视化技术及其实现 总被引:2,自引:0,他引:2
计算流体动力学(CFD)是可视化的重要应用领域,在本研究室自主研发的复杂外形飞行器气动加热数值模拟设计平台(CFD设计平台)上,针对结构性网格和非结构网格分别实现了三维数据场的可视化,用云图和等值线表示平面与曲面上的标量分布,用流线表示平面或曲面上的矢量分布,同时显示结构温度场,并提供场景的交互式操作,为飞行器预设计提供必要的依据并为飞行器设计者提供一个直观方便的设计平台。笔者主要讨论平台中基于OpenGL的流场可视化技术及其实现。 相似文献
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Thermal hydraulics plays an important role in the design of liquid metal cooled fast breeder reactor components, where thermal
loads are dominant. Detailed thermal hydraulic investigations of reactor components considering multi-physics heat transfer
are essential for choosing optimum designs among the various possibilities. Pool hydraulics is multi-dimensional in nature
and simple one-dimensional treatment for the same is often inadequate. Computational Fluid Dynamics (CFD) plays a critical
role in the design of pool type reactors and becomes an increasingly popular tool, thanks to the advancements in computing
technology. In this paper, thermal hydraulic characteristics of a fast breeder reactor, design limits and challenging thermal
hydraulic investigations carried out towards successful design of Indian Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR) that is under
construction, are highlighted. Special attention is paid to phenomena like thermal stratification, thermal stripping, gas
entrainment, inter-wrapper flow in decay heat removal and multi-physics cellular convection. The issues in these phenomena
and the design solutions to address them satisfactorily are elaborated. Experiments performed for special phenomena, which
are not amenable for CFD treatment and experiments carried out for validation of the computer codes have also been described. 相似文献
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Gene J.-W. Hou Arthur C. Taylor Vamshi M. Korivi 《International journal for numerical methods in engineering》1994,37(13):2251-2266
Intensive research and development in Computational Fluid Dynamics (CFD) has recently produced many powerful CFD codes to simulate complex aerodynamic phenomena. However, in order to enhance the usefulness of these CFD codes for design practice, development of design sensitivity equations compatible to these codes becomes very important. This paper represents a part of such an effort to develop a sensitivity analysts methodology that enables the sensitivity equations to be implemented into existing CFD codes with minimal code modification. The methodology is based upon a pre-elimination procedure which accounts for consistently linearized boundary conditions. Formulations of both the direct differentiation and the adjoint variable methods will be presented in the paper. 相似文献
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一个空调房间气流组织的数值模拟 总被引:2,自引:0,他引:2
本文针对相同室内条件,不同气流组织型式下的各种模型,运用计算流体力学的方法,对室内速度场、温度场进行数值模拟。分析不同的速度场、温度场,预测最优化的气流组织方案,供设计时参考选用。 相似文献