基于层次模型的雷诺方程自适应变步长差分算法研究

针对传统有限差分法求解雷诺方程效率低和灵活性差等问题,提出一种基于网格层次化思想的差分算法来求解雷诺方程模型。首先建立变步长雷诺方程差分计算模型,然后提出基于压力梯度与区域积分值的区域细化算法,最后基于层次化思想给出自适应变步长差分算法的求解流程。该方法采用网格层次化思想将初始粗网格进行不断的校正,模拟构造出能满足目标的自适应网格,有效地避免了传统等分网格方法为提高求解精度而不断盲目细化风格的问题。通过不同模型的计算结果表明:基于层次化思想的自适应变步长差分算法相较传统的等分网格有限差分算法,能够用较小的自由度计算得到较好的表达油膜压力的曲面,在求解效率和灵活性上有显著提升。     

不锈钢焊接温度场的三维无网格对称粒子法模拟

提出了模拟焊接温度场的无网格对称粒子法,编制了相应的计算程序。建立了不锈钢钨极氩弧焊的三维数值模型,应用无网格对称粒子法进行求解,得到了焊件的温度分布和焊接熔池的形状、尺寸,将模拟结果与有限元法的结果和试验结果进行对比,结果表明无网格对称粒子法与有限元法的精度相近,而前者的效率更高。建立并应用渐进变化的非均匀无网格粒子模型对焊接温度场进行了模拟,计算效率得到了进一步提高。在此基础上,研究了高斯热源模型和双椭球形热源模型对模拟结果的影响,数值结果表明基于后者能给出与试验更相符的熔池形状。     

基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比

翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网格进行离散,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与多孔度有关的源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,首先计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,并分析均匀网格尺寸和湍流模型方程源项对计算结果的影响。然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格(即真实结构)的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。此外,降低均匀网格尺寸能提高源项法的可靠性。研究有助于发展用于模拟包含任意复杂结构流动问题的计算方法,能为基于源项法的翼型冠叶顶结构优化提供快速准确的数值模拟工具。     

结构自适应有限元分析中的高质量网格生成方案

许多大型复杂工程结构中物理场分析都采用有限元法。为了估计并控制误差,结构分析中常用的是基于后验误差估计的自适应有限元法。基于后处理法计算误差,与传统算法不同,将网格自适应过程分成均匀化和变密度化两个迭代过程。在均匀化迭代过程中,采用均匀网格尺寸对整体区域进行网格划分,以便得到一个合适的起始均匀网格;在变密度细分迭代过程中只进行网格的细化操作,并充分利用上一次迭代的结果,在单元所在的曲边三角形区域内部进行局部网格细化,保证了全局网格尺寸分布的合理性,使得不同尺寸的网格能光滑衔接,从而提高网格质量。整个方案简单易行,稳定可靠,数次迭代即可快速收敛,生成的网格布局合理,质量高。     

堆浸铀钼矿料仓加热过程数值模拟分析研究

铀钼矿石在粉碎、拌酸后需要在料仓中加热至85℃,以便提高铀钼金属元素的浸出效率和回收率。对堆浸铀钼矿加热系统进行研究,利用ANSYS Workbench中的design modeler建立三维模型,并用ICEM CFD软件对其进行网格划分,在计算流体动力学软件FLUENT中采用多孔介质模型对矿石颗粒加热过程中的温度场均匀性和速度场分布进行非稳态数值模拟,分析了料仓中温度上升过程和分布情况。     

基于多面体网格的离心泵性能预测分析

多面体网格具有计算网格数量少、精度高、收敛速度快等优势,但在离心泵性能预测分析方面应用较少。以一台实际运行的低比转速离心泵为研究对象,建立离心泵内部流场模拟的三维数学模型,划分多面体网格,计算其扬程和效率,并预测其性能。通过与试验值进行对比分析,验证了采用多面体网格预测离心泵性能的可行性与准确度。研究表明,在设计工况下,选用SSTk-ω湍流模型计算的结果与试验值更接近,具有更好的适应性;采用多面体网格划分预测水泵性能曲线与试验值有较好的一致性,但在小流量工况下数值模拟偏差较大,需尽可能的消除蜗壳出口回流,提高数值模拟的精度。     

建模方法对锻件热处理有限元模拟结果的影响

采用DEFORM integrated2D3D模块和DEFORM-2D模块分别对锻件的热处理过程进行了三维全模型、1/2模型、1/4模型、1/8模型及轴对称模型的温度场、组织场及应力场的计算。对比结果表明,在相同的计算条件下,由4种四面体网格模型计算得出的应力场结果与测试结果相差较大,六面体网格三维模型计算得出的应力场与轴对称模型计算结果相近且与测试结果相符。综合考虑计算精度和计算效率,对于回转体类零件进行热处理模拟时,推荐采用轴对称模型。     

基于应力恢复子模型的车身结构计算方法研究

将子模型技术应用于某微型车的强度计算,用应力恢复的方法获取子模型的边界条件,尔后,用子模型的实验结果验证了应力恢复方法的正确性。实验通过对子模型进行网格加密处理,确保了计算结果对于网格尺寸的收敛性。收敛性计算结果表明：子模型技术能获得车身关键受力区域的精确应力解,在保证计算效率的前提下提高了仿真精度,具有实际工程应用价值。     

机翼尾涡对平尾干扰的数值模拟

机翼尾涡会严重干扰平尾流场,影响平尾的效率.通过合理的拓扑结构,多块网格技术对机翼-尾翼流场进行了网格划分,采用N-S方程有限体积法对机翼-尾翼流场进行数值模拟.计算结果验证了网格生成的有效性和计算方法的合理性.     

前装卸式真空清扫车吸尘系统仿真与优化

运用计算流体力学（CFD）软件对清扫车集尘箱吸尘系统进行数值模拟,仿真采用非结构网格对吸尘系统进行网格划分,运用标准k-ε方程作为湍流计算模型。通过分析集尘箱内气流速度与压力分布特性,得出影响气流不合理分布的因素,结合理论基础与经验设计对集尘箱结构进行改进,在保证高的吸送速度的同时尽量降低过滤速度,以降低能量损耗、提高清扫效率,对清扫车的设计与生产具有实际的指导意义。