复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(III)——车体结构性能的参数化数值模拟

在磁悬浮列车车体参数化数值模型的基础上,开展参数变化对车体结构性能影响的数值试验,研究复合材料梁截面几何参数对车体刚度和频率的影响。在典型荷载工况下,研究关键设计参数对车体结构性能、结构部件连接模型的力学性能、车体频率和振型、车体结构线性屈曲性能的影响,确定关键设计参数对复合材料车体结构性能的影响趋势,为车体优化设计奠定基础,验证将参数化车体数值模型作为车体结构性能研究的有效性。     

复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(Ⅰ)——适应车体设计的参数化有限元模型

为适应高性能复合材料磁悬浮列车车体结构设计和轻量化要求,对由高性能碳纤维材料、铝合金和高性能玻璃材料组合而成的复合材料磁悬浮列车进行参数化设计,使用Siemens NX建立参数化磁悬浮列车几何模型和有限元模型,实现车体结构和连接结构的精确数值模拟,为基于数值模拟技术的磁悬浮列车车体设计打好基础。     

装甲钢抗爆性能试验与数值模拟研究

针对国内使用较为普遍的616装甲钢(22SiMn2TiB钢)开展了非接触爆炸试验与数值模拟研究,主要分析了在制式地雷的攻击下其自身的响应特性,获得了破坏过程中的试验数据,并与数值模拟结果进行了对比分析.研究结果表明,虽然616装甲钢具有良好的抗枪弹侵彻性能,但其抗爆性能还有待进一步提高,不适合应用于抗爆材料.     

弹簧压缩屈曲稳定性的数值模拟

为研究弹簧失稳变形时的特性,采用有限元法,考虑到弹簧内部限制失稳构件的刚性和柔性特点对弹簧失稳后弹射力产生的影响,对弹簧限制失稳现象进行数值分析. 结果表明,弹簧弹射力失稳程度较小时,弹射力与理想弹射力相差较小;随着压缩距离的增加,失稳变形程度逐渐增大,弹射力的损失也逐渐增大;由于刚性约束构件比柔性约束构件对弹簧的约束更紧密,所以其弹射力损失较小.     

多层复合材料超声检测的数值模拟

介绍了超声反射法的基本原理及其特点,并利用有限元方法对超声检测过程进行了数值模拟。通过对接收信号的分析,可以看出超声波检测复合材料检测精度较高,检测效果较明显,可以准确地识别出是否存在缺陷以及判断出缺陷的位置。     

栅格翼流体动力性能数值模拟

该篇文章用Fluent软件模拟了单门机翼的水动力性能,用有限体积法离散和解耦了NS方程。从中得出了法向力,轴向力和铰链力矩随舵偏角的变化规律为8°的规律。相关的专业人员从中观察得出计算结果与600 mm>600 mm腔体的实验结果吻合良好。     

管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟

超声导波在检测存在多个缺陷的管道时,由于其自身的多模态、频散、遇到缺陷易发生模态转换以及缺陷回波间的相互干扰等特性常常引起缺陷信息的误判,论文采用ANSYS软件建立了L(0,2)、T(0,1)模态激发的管道腐蚀超声检测仿真模型以及相关的数值模拟算法,研究了两种模态的导波与管道上不同类型缺陷之间的相互作用,提出了双向激发超声导波管道腐蚀缺陷检测方法,将正反两个方向激发的导波检测数据叠加,减少了缺陷回波的相互影响,准确地识别缺陷位置和大小,提高信噪比。与仿真结果对比分析,实验结果表明,该模拟算法实现了对超声导波管道腐蚀缺陷检测的精确数值模拟,所提的双向激发超声导波检测方法,不仅提高了缺陷定位的精度,也提高了缺陷大小的识别率。     

整流型加油枪在柴油加注过程中的数值模拟与试验研究

应用计算流体力学软件Fluent,基于多相流VOF模型,进行加油枪加油时有、无整流管两种状态的模拟,得出的油箱内油气体积分数云图表明：加装整流管加注时油箱内流场更加稳定,产生的气泡更少。通过柴油加注试验,对比分析加油枪有、无整流管两种情况,得到不同加油阶段油液状态的图像,由此表明整流管有较好的整流效果,可有效减少油液面上油沫的产生。最后总结研究结论并对整流管的使用提出了建议。     

复杂结构数值模拟的精细分析

针对用户对模型数值模拟要求越来越高的问题,对于用户关心的区域(局部复杂结构区域),采取足够细的网格来得到满意的结果,对于这些区域之外的部分,则采取密度适中的网格来处理. 以连杆螺栓啮合区域的精细分析为例,结合ANSYS子模型技术的功能特点,进行复杂结构数值模拟的精细分析. 结果表明该技术为复杂结构中重点关注区域的应力精确分析提供1种有效方法.     

油藏数值模拟管理平台(PNSMP)的设计与实现

该文简要介绍了在 ＳＵＮ工作站 Ｓｏｌａｒｉｓ环境中研制开发的油藏数值模拟管理平台软件 ＰＮＳＭＰ,它主要包括胜利黑油、多层二维二相及稠油热采等三部分。文章对油藏数值模拟管理平台的研究方法、研制思路及其开发工具进行了探讨,对于开发Ｍｏｔｉｆ风格的图形用户界面的成功经验进行了总结,并介绍了一种汉化界面的实用的简便方法。     

人字形波纹板式换热器性能数值模拟的研究

基于简化模型的计算结果难以准确描述换热器内完整的流体流动和换热特性.为此,本文建立与人字形波纹板片完全相同的,含分配区和传热区冷热双流道换热的计算模型,用计算流体力学软件Fluent 6.3,数值模拟4组不同名义速度下流体的流动和换热情况.分析流道内速度场和温度场发现,进口分配区对流体流动分布和换热都有显著影响,还将流体在流道内的流动情况详细描述.两侧流体的压降和进出口温差的计算值与实验值的误差小于6%,较准确地反映了换热器内整体的流动和换热特性,可直接用于研究板式换热器的性能,具有一定的工程实际意义.     

内置转子强化管抗污垢性能数值模拟

采用数值模拟方法研究光管及内置螺旋叶片转子强化管的抗污垢性能,得到换热管颗粒污垢体积分数分布,研究流体流速对强化管抗污垢性能的影响.结果表明:与在相同条件下的光管相比,强化管管内沉积的污垢明显减少;由于颗粒自身重力影响,底部沉积的污垢体积分数高于换热管顶部;随着流体流速的增加,强化管底部的颗粒污垢体积分数有所减小,顶部的颗粒污垢体积分数有所增大,并且强化管的颗粒污垢体积分数不断趋近于入口处设置的颗粒污垢体积分数.     

小型发动机高空模拟试验流量系数确定的数值分析与试验研究

流量系数在小型航空发动机高空模拟试验的空气流量计算中十分关键。建立了流量管模型,通过数值计算获取流量管各截面的流场分布,对比另外试验与数值模拟的总、静压分布和流量系数,结果与高空模拟试验进气空气流量测量结果一致。     

爆炸环境气体测试防护结构的数值模拟

现代武器试验过程中常涉及到危险性较高的爆炸环境,而在爆炸场进行气体测试的难度大、准确性低,故通常采用防护结构来减弱爆炸冲击波的影响。为了进一步探究防护结构对冲击波测试的有效性,采用2D-Euler算法进行数值模拟,对不同防护结构条件下的爆炸冲击波进行计算和分析。通过改变防护结构的开孔大小、个数和挡板厚度来研究这些参数对防护结构的效果和冲击波测试的影响。结果表明：仿真最优防护结构气体扩散面积为空爆环境的81.73%,超压值降低了61.27%,于传感器面的超压峰值为698.5 kPa,较设定传感器所能承受的阈值小30.15%,比单因素仿真最优防护结构的超压峰值分别低8.74%、7.14%和6.68%,达到研究目的。     

大型水电站厂房结构流固耦联振动特性数值模拟

水电厂房内的多场耦合振动分析是工程界十分关心的问题.为了实现发电厂安全生产的目标,过去在对其进行共振校核时,往往只对结构进行模态分析,而忽略了流体的存在;但是厂房流道内存在着大量的流体,流体的存在改变了厂房结构的动力特性,是属于典型的流固耦合振动问题.因此,在对其进行共振校核时应该考虑流体的影响.由于机理的复杂性、建模、数值模拟的困难性,迄今为止关于这方面的分析研究成果很少.本文借助于2个实际工程,对厂房结构与流体复杂的耦合振动问题进行分析,并对其进行比较,详细的阐述了厂房结构-流体的耦合振动特点.本文的研究成果对于解决流体-结构相互作用问题具有重要的工程意义,同时对于解决其他类型的流固耦合振动问题也具有很高的参考价值.     

面向数值模拟数据的HDF5性能优化

大规模数值模拟数据对可视化分析提出了挑战,I/O是影响可视化交互性能的重要因素.HDF5是科学计算领域广泛采用的存储格式,介绍了HDF5的抽象数据模型、数据读写流程,并使用典型数值模拟数据测试了HDF5的读性能.测试发现HDF5的数据集定位开销较大.根据数值模拟数据的数据块以整数有规律编号的特点,通过在HDF5中增加数据块视图对象来提高读性能.测试表明,该方法可显著加速数据的读取性能.     

高超声速风洞冷却器结构设计及CFD数值模拟(下)

(接上期)三、冷却器热交换计算分析M10条件下的质量流量较M20条件下大得多,因而其热流量也得多;M10条件下的温差较M20条件下小得多,同时,流速也较慢,因此,M10条件下的热流冷却更为困难,只要满足M10条件下的热流冷却,就可满足M20条件下的热流冷却。图10所示为冷却器的换热计算校核方法。     

弯管流量计测量特性的数值模拟与试验研究

为了优化弯管流量计的测量,综合运用流场数值模拟和实流标定试验两种方法,研究了弯管流量计的测量特性.在对安装有弯管流量计的流场数值模拟的基础上,根据压力分布特点确定了较优的取压口斜度;然后,在内径为100 mm的管道中用空气进行了实流标定试验.结果表明:为了增加差压测量的灵敏度和减小二次流对测量的影响,可将弯管流量计的取压口选取在与上游端面成45°夹角的地方;在试验范围内不同流量下,弯管流量计的流量系数都比较稳定,相对误差都介于±3%之间,能够满足大多数工业现场流量测量的要求.     

应用逆向数值模拟分析覆盖件成形性能

研究了逆向数值模拟技术原理,针对覆盖件模型不规则而导致传统成形分析求解困难的问题,提出采用改进膜单元构造板料网格,以准确地描述毛坯变形行为;为提高边界条件定义的可信度,根据摩擦性质差异对非平面压料圈分类处理,凹凸模作用由冲压力和摩擦力的合力求解,开放式拉延筋则建立包含弯曲和摩擦效应的等效阻力模型;分析计算数据,并结合成形缺陷形成机理,完成产品成形性能评估．实验结果表明,经改进的算法能快速求解展开料参数、预测复杂产品破坏特征分布,适合用于覆盖件冲压设计。     

固定宽度结构等离子体刻蚀中Lag效应的数值模拟

为了对传感器设计与制造中的刻蚀过程进行研究,本文利用等离子体～硅表面交互作用的动力学机制和算法的优化,建立了一种时空归一化的等离子体刻蚀硅片二维模型,并利用该模型,从固定结构尺寸的角度对等离子体刻蚀中的重要现象--Lag效应进行了揭示,证明在固定宽度结构的刻蚀中存在刻蚀速率随时间变小的现象.同时还对刻蚀算法中的时间步长选择问题进行了讨论,从数值计算的角度提出了最优时间步长的概念并加以验证.为工艺过程的数值模拟及实验提供参考和指导.