基于DMD方法的矩形断面涡振模态分析

为探究涡激振动下,矩形断面绕流场的模态演化规律及涡振发生机理,基于雷诺平均SST k-ω模型对宽高比为5∶1的矩形断面的涡激振动进行了二维数值模拟研究.通过CFD/CSD交错迭代求解,结合动网格技术实现了二维流固耦合计算,并与风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算的准确性.随后,对流场的瞬时状态进行可视化分析,以z方向涡量值为基本物理量,基于动力学模态分解(DMD)方法对其静态与涡振态流场模态进行了对比分析.结果表明：在涡振发展的不同阶段,主导流场的模态频率不同,主模态频率会由静态涡脱频率向结构固有频率转变,此主模态的转变表征了流固耦合的内在机制;与静态矩形相比,涡振态矩形由于运动诱导涡的存在,导致其前缘涡与尾缘涡的相位差减小,前缘涡与尾涡而合并时前缘涡占据主导,使得在尾缘脱落的Karman涡相关性减弱,形成了涡振锁频现象.     

基于大涡仿真的V锥流量计三维流场分析

研究V锥流量计测试精度优化问题.针对垃圾焚烧发电过程中管路结构对测量精度的影响,对流量计最佳测量位置进行研究.使用大涡方法(LES)对不同雷诺数(Re)下的V锥流量计测试流场进行了三维数值仿真,以明确测量过程中对管道结构的要求.通过使用大涡仿真方法能够获得更接近实验值测试的流量系数.在雷诺数(Re)不同时,由于流场中湍...     

窄方腔软湍流热对流中角涡的三维发卡状 流动结构

通过直接数值模拟（Direct Numerical Simulation,DNS）求解三维窄方腔湍流Rayleigh Bénard（RB）热对流流场,讨论尺度比为1/4的三维窄方腔中的流动.三维方腔流场的流线图和速度场与二维流场一致,都反映出大尺度环流和角涡的软湍流流动特征.进一步观察三维流线图发现,在近底板附近流线的走向并不是沿着大尺度环流的方向.转换三维流线图的观察角度,可明显看到近底板附近流线是螺旋状的,并与角涡相连.分析整个流场的涡旋特征发现,在窄方腔热对流中沿底板棱边区域产生涡对与角涡连接形成三维发卡涡流动的结构.     

宽高比为0.62的矩形柱绕流特性研究

为研究高雷诺数Re=19000下宽高比临界值R=0.62时矩形柱流场及气动特性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)方法,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)对均匀来流下绕流情况进行仿真计算.首先进行网格无关性验证,并针对基...     

本征正交分解在数据处理中的应用及展望

本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)是对高维复杂非线性系统进行降维处理的有效方法之一.本文对POD方法在一系列实际工程领域降维中的研究进行了综述.首先简要介绍POD方法的发展历史,简述POD方法分类,随后详细列举POD方法在粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术、计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数据处理中的应用.对比了POD方法和动态模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)方法在实际工程应用中各自的优缺点,结果表明在流场稳定脉动时可采用DMD方法,而其他随时间变化的流场采用POD方法更合适.最后对POD方法的发展尤其是在人工智能领域的应用做出展望.     

旋转固体火箭发动机统一流场计算

为了进一步研究旋转对固体火箭发动机工作的影响,采用RSM湍流模型对内孔燃烧、内孔与端面同时燃烧管状装药旋转固体火箭发动机统一流场进行了仿真。采用UDF编程给出质量入口边界,获得了旋转条件下发动机内流场结构参数特点,并给予理论说明。计算结果表明,内孔燃烧装药发动机切向速度流场类似于典型的Rankine涡,端面和内孔同时燃烧装药发动机切向速度流场呈现出Rankine涡和由端面燃烧引起的强迫涡的复杂组合涡;在发动机前封头和喷管喉部涡核切向速度峰值非常大,使燃烧室前封头和喷管喉部工作环境显著恶化;旋转使发动机燃烧室压力沿径向逐渐增大,强迫涡附近的压力梯度远大于推进剂表面的压力梯度。     

模型的快速降阶技术

为快速进行模型的降阶,结合平衡截断（Balanced Truncation,BT）方法和特征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）方法提出一种模型降阶方法.该方法采用频域POD快照矩阵低阶逼近系统的可控、可观Gram矩阵;通过奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）提取BT＋POD模态,对低能量模态截断形成降阶子空间,并将其映射到全阶系统,从而形成基于状态空间的降阶模型（Reduced Order Model,ROM）;该模型就成为全阶模型（Full Order Model,FOM）的ROM.通过对阶数n=406的LTI SISO系统和阶数n=9的2区间电力系统进行的验证表明,在保留BT方法输入输出平衡特性的基础上,该方法效率高于BT方法.     

某轻载螺旋桨滑流区三维流场特性数值研究

螺旋桨旋转的滑流掠过飞机的其他部件将使飞机的气动性能有不同程度的改变对螺旋桨滑流流场特性的分析在对螺旋桨飞机设计中十分重要.三维实体数值模拟某轻载螺旋桨流场,在设计工况下(航行速度66.889m/s,转速2575 r/min)采用全结构网格,求解Navier-Stokes(N-S)方程.通过对网格依赖性的验证,计算结果选取了1200万网格,深入分析了螺旋桨滑流区三维流动现象及其流场和涡场结构.通过与片条理论计算结果相比,证实了对于轻载螺旋桨,滑流区侧收缩小;滑流区的涡系结构主要由桨轴区的涡带和桨尖区的涡柱体模型组成;在距螺旋桨旋转平面下游0.6R以后的滑流区横截面上,轴向、环向、径向诱导速度系数用片条理论和Prandtl的桨尖修正结果与三维实体数值模拟结果吻合良好,验证了片条理论的正确性,同时也为动力盘模型的修正提供了科学依据.     

面向产品级仿真的零部件模型降阶方法

为了提高复杂产品的产品级仿真速度,缩短产品开发周期,基于模态分析理论提出一种针对零部件结构的模型降阶方法,根据零部件几何模型网格划分结果,构建质量矩阵和刚度矩阵,计算结构的模态,根据合理的方法选取尽量少的模态构建零部件的降阶模型.最后通过对一个机翼模型进行降阶处理,对比分析降阶前后计算结果,证明了方法在保证精度的前提下,有效地降低了机翼模型的自由度,为产品级仿真提供了先决条件.     

旋转固体发动机燃烧室-喷管两相流数值仿真

针对旋转引起的固体发动机内弹道性能和热防护性能变化影响发动机推力性能,从旋转对发动机内部燃气流动影响出发,用Reynolds时均N-S方程、Reynolds应力方程湍流模型(RSM)和颗粒随机轨道模型,在FLUENT软件上对不同旋转转速的固体发动机燃烧室-喷管内气-固两相流动进行了一体化数值仿真,比较了有无旋转两种状态下的流场结构,研究了转速对流场结构和发动机热结构的影响,并进一步研究了发动机的工作特性.仿真结果表明,发动机旋转使燃烧室内部流场结构发生显著变化,流场结构呈组合涡形式,粒子严重偏离发动机对称轴,导致燃烧室压强升高,推进剂燃速增大,发动机工作时间变短,热防护环境恶化,工作性能降低.这些变化随转速的增加呈现加剧趋势.研究结果为发动机设计提供了一定的技术支持.     

小型轴流风扇内外部流场的数值研究

小型轴流风扇的性能及降噪研究建立在流场研究的基础之上。通过对风扇VD8025的Fluent数值模拟,展开了其内外部流场的分析研究,结论如下：在叶片吸力面（非工作面）侧存在主要由边界层分离引起的分离涡,在叶片压力面（工作面）侧顶部间隙存在二次流引起的叶顶间隙涡,沿轴向存在有限叶高诱导双旋涡。对风扇内部流场的速度分布进行了定量分析,分析的结果说明了上述旋涡等流动情况的存在。由风扇出口管道速度分布的定量分析可得,对于所研究的风扇,距离风扇出口120 mm处为排风最佳位置。     

基于信息的几个相关问题研究

通过对信息定义的分析比较,对信息的本质和内涵进行了探讨,对信息新的定义进行了尝试,并以信息为理论基础,阐述了数据、信息流、信息场的概念,结合物理场及信息理论对接收信息的度量进行了有益的讨论。     

基于信息的几个相关问题研究

通过对信息定义的分析比较，对信息的本质和内涵进行了探讨，对信息新的定义进行了尝试，并以信息为理论基础，阐述了数据、信息流、信息场的概念，结合物理场及信息理论对接收信息的度量进行了有益的讨论。     

磁塞式油液磨粒在线收集器的结构设计及数值模拟

油液中的磁性颗粒不仅受到传感器探头中永磁体的吸附力,而且还会受到流动油液对其产生的作用力,对油液流场和磁场中的颗粒进行了受力分析,采用有限元数值计算软件ANSYS和Ansoft Maxwell分别对流场和磁场进行了数值仿真,得到了流场中颗粒受力分布及永磁体结构参数对吸附力的影响规律,反映了空心永磁环空间磁场的变化规律,为以后优化设计提供了理论依据。     

网络流场：理论和方法

随着互联网的迅猛发展,网络运营部门和网络管理部门迫切需要分析网络的运行状况,以保证网络的可用性、稳定性和安全性。然而,目前对网络运行状况的分析难度正逐渐增大,用户数量的快速增长,网络带宽的不断增加,网络流量的频繁变化以及新应用日趋复杂等,均给网络流量分析带来了巨大的挑战。因此,为了解决目前网络分析技术面临的难题和挑战,提出了一种网络流量分析的新型方法——网络流场理论和方法。网络流场不仅关注如数据包及网络流等“硬性”指标,而且更关注网络中的流量分布和发展趋势,因此能反映出网络流的分布以及节点之间的关系,从而反映网络的社会属性。网络流场以全新的视角对网络进行剖析,并进行定性和定量的分析,不仅能分析网络流量的基本信息,而且可以挖掘网络中的隐含信息,如时序关系、状态转换关系、私有网络拓扑、关键节点和关键路径等。实验结果表明,网络流场可以取得很好的分析效果,网络流场理论既可以有效地为现有的网络管理及网络分析提供更高层次的研究架构和研究模型,指导网络管理、分析、测量及安全保障等领域的研究和实践,又有利于网络的发展和技术的进步。     

飞行器翼型表面流场数据智能分区

飞行器翼型CFD仿真结果后处理分析自动化程度的提升能有效地提升产品设计效率,因此提出了一种翼型表面流场数据智能化分区方法,可有效得到翼型表面流场分区结果。首先,通过参数化批量修改气动外形得到翼型数据集,再利用数值模拟生成流场计算结果;然后,基于共形几何对流场数据进行降维并进行重采样和矩阵化,将其作为预测模型的标准输入;随后,构建卷积神经网络模型对流场数据进行训练和预测;最后,通过逆映射将分区结果重采样到翼型表面。实验表明,该方法可针对不同的物理量高效地对翼型表面流场数据进行分区,在测试数据集上的准确率在92%以上。     

双丝共熔池GMAW焊接熔池流场和温度场数学模型

基于对焊接熔池内流体的流动和热传递过程的分析,建立描述三维双丝共熔池GMAW焊接熔池流场和温度场的准稳态控制微分方程组,并将控制方程组离散化,为GMAW焊接过程的计算饥模拟提供基础。     

双丝共熔池GMAW焊接熔池流场和温度场的计算机模拟

利用之前所建立的准稳态数值模型以及焊接热输入模型,对双丝共熔池GMAW焊接过程熔池成型、流场和温度场进行计算机模拟,并对模拟结果给予实验验证。     

Compression of 2D Vector Fields Under Guaranteed Topology Preservation

In this paper we introduce a new compression technique for 2D vector fields which preserves the complete topology, i.e., the critical points and the connectivity of the separatrices. As the theoretical foundation of the algorithm, we show in a theorem that for local modifications of a vector field, it is possible to decide entirely by a local analysis whether or not the global topology is preserved. This result is applied in a compression algorithm which is based on a repeated local modification of the vector field ‐ namely a repeated edge collapse of the underlying piecewise linear domain. We apply the compression technique to a number of data sets with a complex topology and obtain significantly improved compression ratios in comparison to pre‐existing topology‐preserving techniques.     

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。