光滑粒子流体动力学方法在拱坝中孔泄流冲击水垫塘模拟中的应用

为验证光滑粒子流体动力学方法的计算程序对自由表面大变形问题的模拟结果是否准确,基于光滑粒子流体动力学方法,建立溃坝模型,通过与物理模型试验结果对比,两者自由液面相似度为91.7％,内部压强分布合理,说明该程序能相对准确模拟流体大变形问题.在此基础上,建立了拱坝泄流模型,模拟了中孔泄流冲击水垫塘过程,结果显示:下泄水流流...     

基于粒子的非牛顿流体模拟统一模型

为模拟非牛顿流体的运动现象,提出了一种基于粒子的模拟方法.通过对Navier-Stokes方程组添加应力张量项,并利用光滑粒子流体动力学的基本方法进行求解,建立了非牛顿流体模拟的统一模型.实验结果表明,通过调节模型参数k和μ,流体可表现出不同的弹性和塑性.增大k而减小μ,流体会表现出较强的塑性和较弱的弹性,反之,增大μ而减小k,流体会表现出较强的弹性和较弱的塑性.通过扩展Navier-Stokes方程组,模型能够真实的模拟具有不同弹性和塑性性质的非牛顿流体.     

流体动力学的SPH模型面向对象设计及其实施

提出并实现了一种面向对象的光滑粒子流体动力学（SPH）模型。采用统一建模语言（UML）进行SPH模型的软件体系结构建模,并分析说明各模块类以及类之间关系。其中SPH模型的最根本类是由问题域模块类和主控模块类组成的。问题域模块类是由文件操作类、粒子类、材料类、容器类、边界粒子类和数组存储类组成的。主控模块类是由近似函数类和粒子系统方法类组成的。在此体系结构下,采用C＋＋语言结合OpenGL图形库进行SPH模型的编码,实现了在特定容器中进行SPH流体流动的3D仿真可视化实验。研究工作表明,面向对象方法适合于SPH模型的框架设计和代码编制,所编制的SPH模型程序可以对流体动力学问题进行初步的科学计算及其可视化。     

自由表面流动的三维SPH数值仿真研究

使用三维光滑粒子动力学(SPH)方法研究了自由表面流动问题,使用自编的三维SPH程序完成了溃坝算例。三维SPH模拟结果与两维SPH结果及实验结果保持一致,验证了三维SPH方法的可行性.数值仿真结果表明,在三维溃坝过程中,流体的形状、位置、速度等主要物理现象可以很好地进行模拟.通过合理地设置输入条件、边界条件及状态方程等仿真控制参数,提出的三维SPH方法可以很容易地进行扩展,可以处理许多其它的三维流体仿真问题.     

光滑粒子动力学方法的固液二相流研究

为了精确、高效地模拟生物工程和化工生产领域中的固液两相流动、指导设备设计和改进生产工艺，在光滑粒子流体动力学方法（SPH）的基础上，提出了一种考虑固液双向耦合作用的固液二相流算法.其中，固液两相被离散为拉格朗日粒子，流体和固体力学的控制方程则转化为相应的粒子间作用力.模型由初始状态启动后，粒子在这些力的作用下运动演化.由粒子携带的信息，通过插值核函数可以求得流场和固体的运动参数.通过标准算例的模拟，验证了控制方程组和边界条件的正确性.使用该方法模拟二维球形固相在水中的运动，初步分析表明模拟结果是合理的，因而采用该方法模拟化工生产中的固液二相流问题也是可行的.     

刷式密封中泄漏问题的流体动力学模型研究

简要介绍了刷密封的历史和应用前景,并在深入研究的基础上,总结和提出了刷式密封准三维的性能分析模型,建立了静态轴对称的流体动力学模型.     

基于粒子群优化的非线性预测控制算法的特性分析与仿真研究

介绍了基于粒子群优化的非线性预测控制算法(PSO-NPC)的基本原理和算法流程。通过仿真实验,分析了预测控制和粒子群算法参数对PSO-NPC控制性能的影响。针对基于预测误差的单目标优化的PSO-NPC常规算法不足之处,提出了粒子群多目标优化的非线性预测算法。仿真结果表明,提出的算法是正确有效的。     

光滑粒子流体动力学法拉伸不稳定性改进研究

针对光滑粒子流体动力学(SPH)法在涉及材料强度的问题中存在着拉伸不稳定性,提出了一种改进拉伸不稳定性的连续型人工力,给出了其应用条件,并建立了该人工力的张量形式.通过在消除压缩不稳定性的人工粘性力的基础上叠加抗拉伸不稳定的人工力,建立了统一形式的人工力.通过两个算例的计算及比较,表明该人工力的计算结果振荡小并且接近有限元法的计算结果,优于其它形式的人工力.该人工力使SPH法的拉伸不稳定性得到了更好的改善.     

基于MEMS的微流体混合器的研究与进展

介绍了基于MEMS的微流体混合器几年来的研究成果、发展现状和应用前景．微流体控制系统是微机电集成系统(MEMS)一个主要分支,微流体混合器作为微流体控制系统的重要组成部分,可分为静态混合器和动态混合器两类．微流体静态混合器混合机理是以扩散为主,依靠改变混合器中微型管道的几何形状等方法来提高液体的混合效率．而动态混合器原理新颖,在雷诺数较低的情况下仍能实现快速、均匀的混合,适合微型化发展．     

流体网络仿真模型及其自动生成软件

介绍ＳＴＡＲ－９０仿真系统下的流体网络仿真模型及其生成软件。该模型采用矩阵方法 求解非线性方程组,对可压缩和不可压缩流体分别采用了不同的流量计算公式进行计算,克服 了求解非线性方程组的“病态”问题,提高了模型的精度。该软件完全继承了ＳＴＡＲ－９０仿真 支撑系统的模块化建模方法,提高了流网模型的建模效率。     

同轴全息粒径测量的仿真研究

采用同轴数字全息术和数字图像处理技术相结合的方法对粒子场中的粒径进行测量.阐述了同轴数字全息术的基本概念和原理,确定了粒子的边界并测量了粒子的尺寸,并针对一个粒子和多个粒子的情况进行了仿真实验研究.实验结果表明,测量的相对误差均在8%以内.     

太赫兹回旋脉塞的粒子模拟方法研究

分析了粒子模拟方法在模拟共形边界,特别是带此类边界的太赫兹回脉塞时引入计算误差的原因。给出了传统的共形网格差分算法的稳定性条件及两种通用的共形处理方法,并对两种方法的稳定性及准确性进行了分析。提出了一种新型的自适应共形网格剖分方法,该方法解决了共形网格的局限性问题。在有自主知识产权的全电磁粒子模拟软件CHIPIC上实现了该方法,并以一个圆柱波导验证了该方法的正确性。采用该方法模拟了工作于TE₂₆模式的频率为0.42 THz的回旋脉塞及HE₀₆模式0.22 THz准光腔回旋脉塞。     

钻井液用纳米粒子封堵性能的评价

泥页岩地层有着孔隙小、渗透率低等特点,传统的封堵剂颗粒大,不能进入泥页岩的微孔隙。研究用纳米粒子封堵剂对其进行封堵。用人造泥饼来模拟泥页岩地层,通过泥饼渗透率的变化来考察纳米粒子封堵剂的封堵效果。实验结果表明纳米材料封堵效果好,且浓度越高,其封堵效果越好。     

基于多相流的高炉仿真模型研究

利用CFD(computational fluid dynamics)技术建立炼铁高炉内部二维数学模型，模拟了多相态在高炉中的运动及热传递情况。模型中包括气、液、颗粒和粉相态，对高炉中存在的主要化学反应做了简化处理。模型充分考虑了各相态之间的耦合作用，体现它们之间相互关系。能够预测当一种相态的参数变化时，其它各相所会产生的相应状态变化。通过计算可得到各个相态的稳态速度、温度等结果，尤其软熔带、回旋区等关键区域的仿真情况对高炉操作非常重要，为高炉的系统仿真和高效运行提供了有力工具。     

流体动力学方程的探讨

介绍了流体动力学三大方程中伯努利方程的基本理论,介绍了一些可以用此方程解释的生活中常见的现象,以及此方程在工程技术科学方面的应用,如用压力装置从大油桶中压取食用油的原理、火车“吸”人的原理和飞机能浮起的原理等.     

铸造充型紊流流场数值模拟研究

目的　对铸造充型过程紊流流场进行数值模拟计算 .方法　建立铸造充型过程紊流流场的 k-ε数学模型 ,结合实际情况对各种边界条件进行适当处理 .结果　模拟结果同实际情况比较吻合 .结论　 k-ε模型能较好地实现对铸造充型过程的紊流流场数值模拟 ,从而为铸造工艺的优化提供实用依据     

多孔介质内流体压降的数值模拟

在实验研究的基础上,应用流体力学分析软件Fluent 6.3对多孔介质孔道内流体流动进行了模拟。研究了进口气速、多孔介质长度、多孔介质孔隙率对孔道进出口压降的影响规律。研究结果表明,多孔介质长度较小时,压降与进口气速成直线关系,长度超过一定值,成二次函数关系;气速较小时,压降与多孔介质长度成直线关系,气速超过一定值,成二次函数关系;压降随孔隙率增大而降低,两者成三次函数关系;模拟值与实验值吻合良好,但模拟值普遍略低于实验值。     

气悬微粒运动的大涡模拟

采用紊流大涡模拟方法,对建筑物室内外风场与微粒在运动过程中的传输、沉降及再分布情况进行模拟研究.室内外环境风场模拟采用欧拉观点,气悬微粒轨迹追踪模式采用拉格朗日观点.计算中采用SIMPLE法求解环境风场,采用Runge-Kutta-Gill法求解气悬微粒的运动状况.研究结果表明:大部分被释放的微粒会随主要气流而流出室外,仅有少部分微粒会受到室内风场尾流区的影响而继续停留在室内.     

Feature Selection with Fluid Mechanics Inspired Particle Swarm Optimization for Microarray Data

Deoxyribonucleic acid (DNA) microarray gene expression data has been widely utilized in the field of functional genomics,since it is helpful to study cancer,cells,tissues,organisms etc.But the sample sizes are relatively small compared to the number of genes,so feature selection is very necessary to reduce complexity and increase the classification accuracy of samples.In this paper,a completely new improvement over particle swarm optimization (PSO) based on fluid mechanics is proposed for the feature selection.This new improvement simulates the spontaneous process of the air from high pressure to low pressure,therefore it allows for a search through all possible solution spaces and prevents particles from getting trapped in a local optimum.The experiment shows that,this new improved algorithm had an elaborate feature simplification which achieved a very precise and significant accuracy in the classification of 8 among the 11 datasets,and it is much better in comparison with other methods for feature selection.