非均质算法在油藏数值模拟中的应用与研究

三维地质模型网格数据量庞大,直接应用于油藏模拟多有不便。为减轻CPU工作负荷,方便油藏数值模拟,需要对大数据量的数值模型进行粗化处理,旨在减少三维网格体数据量的同时,尽量保持储层原有的地质信息。由此引发我们对精细油藏描述中非均质算法的研究,这一研究对油藏数值模拟有着重要意义。     

网格计算技术在数字油藏模拟领域的应用

本文测试了基于网格计算技术的PC集群系统在大规模油藏模拟中的使用,测试结果显示大规模油藏模拟在最新的PC集群系统上高效运行是可行的。     

高速列车集电部气动噪声数值模拟

针对铁路提速后高速列车集电部气动噪声过大的问题,在集电部引入导流罩,应用FLUENT对不合导流罩及含导流罩集电部的外流场和气动噪声分别进行数值模拟和分析．流场计算采用稳态雷诺平均纳维斯托克斯（Reynolds Averaged Navier—Stokes,RANS）方法,声学模型选择边界层噪声模型．计算结果表明导流罩的设计至关重要,合理的设计能使得导流罩较好地引导气流,起到降低集电部气动噪声的作用．     

数值模拟网格数据模型设计与实现

在等离子体动力学、电磁学理论等物理问题的数值模拟中,各类数值模拟程序产生了大量复杂结构的科学数据.一方面,计算程序需要以高效率的I/O方式存储数据,另一方面,数据需要在各类程序间很容易地交换与共享.随着数据的规模与复杂度不断增加,传统数据管理方式的局限性日益突出.为此,设计了面向计算物理领域的数据存储模型--数值模拟网格数据模型(JAD),引入元数据管理机制,对数值模拟程序数据对象进行抽象与封装,在HDF5软件库基础上实现了高层I/O函数库(JADLib),集成先进的数据存储技术,提供直观、易用的应用程序编程接口(API),使得数值模拟数据以统一格式高效率地存储.目前,JADLib已推广应用于高功率微波、惯性约束聚变等领域多个数值模拟程序中,与元数据管理系统(JADIS)、并行可视化系统(JaVis)建立了耦合,使得用户可以直接利用这些系统进行数据的浏览、分析及可视化,促进了应用程序间的数据共享.     

基于非结构网格的飞行器多体分离数值模拟

针对基于非结构网格方法的飞行器多体分离数值模拟中的局部网格重构问题,提出了一种基于单元相邻关系的重构区域构造方法。首先,根据单元半径比检查网格质量并标记重构单元;其次,通过网格单元的相邻关系对重构区域进行扩展;最后,通过标记非二边流形边的周围单元保证重构区域边界定义满足二边流形准则。基于该方法的某分离物投放数值实验中,成功进行了16次网格局部重构操作,重构后总体网格单元半径比的平均值达到0.71以上。计算结果和风洞实验数据的比较分析表明,数值实验精确地计算出分离物的运动轨迹和运动姿态,验证了非结构动网格重构过程的有效性。     

高速列车脱落螺栓对轨道板的冲击损伤数值模拟研究

高速列车运行中存在螺栓脱落风险,可能引起轨道板损伤.为了研究螺栓脱落对轨道板的冲击损伤,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了螺栓垂直冲击轨道板有限元模型,并和相关文献结果进行了比对,接触力及损伤形貌计算结果与文献结果一致性较好,在此基础上分析了轨道板的裂纹扩展情况及损伤特性.计算结果表明：当螺栓冲击速度在100km/h到350km/h范围内,轨道板均为轻度损伤,其破坏模式基本相同,首先在螺栓与轨道板的接触区域边缘产生环状裂纹,然后形成径向裂纹,随着冲击速度的增加,径向“喇叭状”裂纹从两组增加至四组,最后逐渐合并成十字形.随着冲击速度的增加,冲击作用持续时间越长,损伤变量、径向裂纹最大长度和凹坑深度均有明显增加；轨道板的损伤变量随径向裂纹最大长度及凹坑深度的增加而线性增加,最大线性偏离度在19%以内.     

测量造型技术在汽车覆盖件成形数值模拟中的应用

汽车覆盖件冲压成形数值模拟需要有精确的曲面CAD模型来划分有限元网格。利用测量造型技术从覆盖件产品的原模型获得CAD模型,并在此基础上建立成形数值模拟所需有限元模型的全过程,讨论了其中的关键技术和难点。     

无网格方法中的结点分布算法

本文针对无网格法的特点,设计了一种适应于气固两相流直接模拟计算的结点分布算法．该算法在计算域内均匀分布结点,在颗粒周围以辐射状分布结点,并删除其中距离过近以及强烈影响当地结点均匀度的结点．计算表明,该算法在分布结点过程中不需要借助网格,可以直接得到比较理想的结点分布,从而为无网格法应用于气固两相流的直接模拟计算打下坚实的基础．     

动网格技术在超音速流场数值模拟当中的应用

超音速流场的直接数值模拟对航空航天事业的发展有着非常重要而深远的意义。论文针对钝锥这一典型研究对象,先介绍了超音速流数值模拟的经典计算方法,同时基于动网格技术,提出了一种改进的计算方法,并通过数值实验证明了该方法的可靠性和高效性。     

160 km/h快捷货车隧道运行空气动力学特性数值分析

基于三维非定常可压缩N S方程和k ε两方程湍流模型,以4辆编组的新型快捷货运列车为研究对象,对快捷货车以160 km/h速度在200 m长的双线隧道运行全过程进行数值计算,结果表明：头车鼻端最高压力为明线运行时的122.67%;隧道壁面的最大正压出现在货车刚进入隧道时,约为366.32 Pa,最大负压出现在货车运行至隧道中部时,约为-329.65 Pa;货车穿越双线隧道时,以车体中心线所在的平面为对称面,车体两侧表面的压力分布不均衡,隧道侧壁近端的车体表面最大负压为远端的117.83%;货车以不同的速度运行时,头车鼻端、隧道壁面中点处最大压力与运行速度的平方成正比。     

高速列车过隧道时的底板压力分析

基于空气动力学理论,建立列车通过隧道的模型,分析高速列车通过隧道时底板的压力.采用FLUENT进行数值模拟,得到列车底板各个监测面的压力时程曲线,提取底板的最大正压、最大负压和压力幅值,研究其变化规律.结果表明：底板压力沿横向变化较小;底板压力梯度和压力幅值较大区域均位于底板靠近一位端转向架位置;在相同速度下头车底板最前端的压力幅值最大;列车头车、中间车与尾车底板压力最大幅值近似与列车速度的平方成正比.     

基于数值计算的高速列车气动阻力风洞试验缩比模型选取方法

为给高速列车气动阻力风洞试验模型选取提供更多的参考依据,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,研究不同比例的高速列车缩比模型对气动阻力风洞试验结果的影响.首先,计算得到开口式风洞测试段的静压系数分布曲线,为高速列车气动阻力测量试验模型的长度选择以及摆放位置提供依据;其次,通过数值计算得到全尺寸模型列车在明线运行时,以及不同比例的模型列车在风洞中运行工况下的气动阻力信息,并从阻塞效应和雷诺数的变化,以及风洞试验段内静压分布的影响这3个方面对列车模型的气动阻力结果进行分析,得到在所研究风洞中较合理的列车缩比模型比例选取范围.这种以CFD为基础进行数值仿真,选取风洞试验中列车模型比例及试验测试位置的方法,为在地面交通工具风洞中进行高速列车模型气动阻力试验的缩比模型选取提供一定依据.     

高架桥声屏障高度对高速列车气动特性的影响

针对现代高速铁路建设中大量采用高架桥的现况,为保证列车安全、舒适、环保运行,给高速铁路建设工程提供参考数据,研究行驶在高架桥上的高速列车气动特性.利用FLUENT模拟单线高架桥声屏障高度对高速列车气动特性的影响.将声屏障分为6种不同高度,不考虑横向风且列车运行速度为200 km/h.地面和高架桥均设为移动壁面边界条件,...     

面向辐射模拟的叶片模型的网格简化方法

针对冠层辐射模拟对模型精度要求高,而计算量大的问题,提出了一种适应于叶片模型网格简化的改进边折叠方法。在基于二次误差测度算法的基础上,在折叠代价中引入曲率变化及狭长三角形的判断,同时对于叶片模型边界的保持则采用半边折叠的方法。以枇杷为例,利用Artec手持激光扫描仪获取的叶片网格模型进行简化,并将简化后的叶片模型应用到辐射度计算,实验结果表明,在辐射度的模拟精度方面,相同模型简化前后的模拟结果变化幅度较小,可以满足辐射度模拟精度要求,而明显提高辐射度的计算效率;在可视化效果方面,简化后的模型能够保持叶片的主要形态结构特征,有着较好的可视化效果。     

齿轮箱吊杆节点刚度对轴箱内置式高速列车驱动系统动态特性影响研究

为探明齿轮箱吊杆节点刚度对驱动系统悬挂节点力和驱动系统振动加速度的影响规律,以某型轴箱内置式高速动车为研究对象,基于多体动力学理论,建立了考虑驱动系统和齿轮啮合的车辆系统动力学模型,研究了齿轮箱吊杆节点刚度对齿轮箱吊杆节点力、电机吊点力、齿轮箱车轴铰接力、车辆平稳性和驱动系统振动加速度的影响.研究结果表明：由于1、2位驱动系统的齿轮啮合力方向不同,1位驱动系统悬挂节点的垂向力比2位驱动系统悬挂节点的垂向力大.齿轮箱吊杆节点刚度在1～30 MN/m增大时,1位齿轮箱吊杆节点力增大,1位电机吊点力减小,1位齿轮箱车轴铰接纵向力增大、横向力减小;2位齿轮箱吊杆节点力增大,2位电机吊点垂向力增大,纵向力和横向力减小,2位齿轮箱车轴铰接纵向力减小,横向力增大.齿轮箱吊杆节点刚度在30～100MN/m增大时,各悬挂节点力变化不明显.此外,车体的平稳性指标、电机和齿轮箱的振动加速度受齿轮箱吊杆节点刚度变化的影响较小.     

Direct numerical simulation of compressible turbulent channel flows using the discontinuous Galerkin method

Direct numerical simulation of turbulent channel flows between isothermal walls have been carried out using discontinuous Galerkin method. Three Mach numbers are considered (0.2, 0.7, and 1.5) at a fixed Reynolds number ≈2800, based on the bulk velocity, bulk density, half channel width, and dynamic viscosity at the wall. Power law and log-law with the scaling of the mean streamwise velocity are considered to study their performance on compressible flows and their dependence on Mach numbers. It indicates that power law seems slightly better and less dependent on Mach number than the log-law in the overlap region. Mach number effects on the second-order (velocity, pressure, density, temperature, shear stress, and vorticity fluctuations) and higher-order (skewness and flatness of velocity, pressure, density, and temperature fluctuations) statistics are explored and discussed. Both inner (that is wall variables) and outer (that is global) scalings (with Mach number) are considered. It is found that for some second-order statistics (i.e. velocity, density, and temperature), the outer scaling collapses better than the inner scaling. It is also found that near-wall large-scale motions are affected by Mach number. The near-wall spanwise streak spacing increases with increasing Mach number. Iso-surfaces of the second invariant of the velocity gradient tensor are more sparsely distributed and elongated as Mach number increases, which is similar to the distribution of near-wall low speed streaks.     

JSTAMP/NV在多工位级进模冲压仿真中的应用

级进模作为一种复杂、精密的冲压模具,具有高效率、高精度和高寿命的优点,广泛应用于各个行业的冲压生产中。随着技术的发展,对级进模的成形质量要求越来越高,但传统的级进模设计中主要依靠经验,在制造过程需要反复修模,产品制造周期长。本文简述了级进模设计的特点,并对多工位级进模冲压成形数值模拟的方法及操作流程进行了探讨。最后,以某汽车结构件的多工位级进冲压为例,应用JSTAMP/NV软件对其成形过程进行数值模拟,并将该仿真结果与试模结果进行比较,结果表明仿真结果与试模结果吻合良好。