一种SPH流体仿真边界校正方法

使用光滑粒子流体动力学方法进行流体仿真,并提出一种边界校正方法。使用快速泊松盘采样算法对容器边界进行采样,生成边界粒子,对边界粒子质量进行差值估算,计算边界粒子对流体粒子的作用力,以此来仿真流体与边界的相互作用。该方法可避免穿刺、滞留等现象的发生。通过实验验证了该算法的正确性。     

基于SPH方法的沙粒流体起跳风速的研究

运用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH)方法对沙粒在气流中的起跳现象进行数值模拟。沙粒的起动风速一直是风沙两相流研究的重点内容。SPH方法将整个计算区域离散成两种分别代表气相的和沙粒相的单个粒子。在气相粒子的作用下,每个沙粒从起跳到在气相粒子的作用下随着气相粒子运动的过程都可以被动态地呈现出来。该文首先介绍了SPH方法基本理论,详细评述了SPH公式中的核心因素及其对数值模拟结果的影响,提出了风沙二相流的SPH数值模型;其次对数值模型进行了离散化,设置边界条件对沙粒的起跳过程进行数值模拟;最后将数值模拟结果与已有的起动风速的实验测量结果及他人的数值模拟结果进行比较,结果表明:用该方法计算的结果与前人所进行的研究结果是一致的,并且得到一些新的结论。     

齿轮齿条动态啮合及传动分析的SPH数值算法研究

针对现有光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在对齿轮齿条等具有复杂边界的机构进行动态啮合及传动过程分析的不足,基于齿轮齿条啮合及传动特点进行了改进.通过改进其相互作用力,提出了一种适用于复杂边界动态啮合及传动分析的SPH计算方法,并编程实现了相应的SPH程序....     

基于SPH方法的低韦伯数下三维液滴碰撞聚合与反弹数值模拟研究

光滑粒子流体动力学方法（SPH方法）作为纯拉格朗日粒子方法,可以有效避免网格法在模拟大变形过程中带来的网格扭曲等缺陷,适合模拟含大变形的液滴碰撞聚合与反弹过程。该文基于Ott和Schnetter提出的修正SPH方法,利用有限差分与SPH一阶导数相结合的方法处理粘性项中的二阶导数问题,进行Couette流算例验证,数值解...     

流体力学中SPH算法张力不稳定性研究

将光滑粒子流体动力学(SPH)算法写成矩阵形式后,分别利用小量摄动和线性化来研究其张力不稳定性,并由前者得知SPH全离散格式误差扩散主要由常规误差扩散和误差相位扭曲构成,由后者得到了误差变化的线性关系和系统矩阵,且都可得到相同于Swegle的张力不稳定性充分条件。忽略连续性方程和本构方程的影响,得到系统矩阵的特征方程,并得到能近似表征张力不稳定性存在的矩阵。求解相邻三个粒子的系统的表征矩阵的特征值,发现它们因误差相位差异而存在鞍点、中心点、焦点三种情况。在波数K=π/?X下,得到了特征值满足误差稳定时初始光滑长度的合理取值;并指出了光滑长度更新与准不可压缩理论中人工声速选取与算法稳定性的关系。并通过该关系计算得到了Monaghan与Morris分别在利用准不可压缩理论模拟不可压缩流动时,为保证计算稳定而提出的密度变化率大小的经验值。     

基于SPH方法的剪切流驱动液滴在固体表面变形运动数值模拟研究

光滑粒子流体动力学(SPH)方法是纯拉格朗日粒子方法,可以有效避免网格法在模拟大变形过程中带来的网格扭曲等缺陷,适合模拟含大变形的剪切流驱动液滴在固体表面变形运动过程。在基于CSF模型的表面张力SPH方法基础上,采用新的边界处理方式和界面法向修正方法,引入Brackbill提出的壁面附着力边界条件处理方法,得到了含壁面附着力边界条件的表面张力算法。基于新方法模拟了剪切流驱动液滴在固体表面变形运动过程并与实验结果和VOF方法模拟结果进行了对比验证。结果表明：该方法在处理壁面附着力问题时精度较高,稳定性较好,适合处理工程中剪切流驱动液滴在固体表面变形运动问题。     

双股液体射流撞击雾化的SPH方法数值模拟

双股液体射流撞击雾化过程存在复杂的界面运动,传统网格法很难处理。运用SPH方法对双股液体射流撞击雾化问题进行三维数值模拟;根据实际的双股液体射流撞击雾化过程提出了合理的简化模型;弱可压缩状态方程中参考压强采用了新的计算公式;利用有限差分与SPH一阶导数相结合的方法处理粘性项中的二阶导数;对人工应力提出了新的参数值选择方案。将数值仿真结果与文献实验结果进行对比,二者比较吻合,表明SPH方法很适合解决射流撞击雾化等复杂的界面运动问题。     

基于罚函数SPH新方法的水模拟充型过程的数值分析

同传统的网格法相比,光滑粒子流体动力学(SPH)方法非常适合于求解大变形和自由表面流动问题.阐述了SPH理论及其应用,并用罚函数处理流体与壁面的相互作用,以解决传统SPH本质边界条件不易施加的问题.对水模拟的允型过程实验进行数值分析,并和文献实验结果以及传统SPH进行对比,最终表明仿真结果与实验非常吻合,比传统SPH方...     

弹性力学静力问题的SPH方法

光滑质点流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)是纯Lagrangian方法,可用于模拟流体或固体的静动力学问题。不需网格系统即可进行空间导数计算,可避免Lagrangian网格在处理结构变形计算时的缠结和扭曲问题。但经典SPH方法计算二阶以上导数时易引起计算失败。该文提出一种改进的SPH方法,既可避免二阶导数的计算失败,又可提高二阶导数的精度。据此计算了均布荷载作用下两端固结梁的变形问题。经与ANSYS计算结果比较,该方法的计算足够精确。虽以弹性力学小变形问题为例,但结论可推广到大变形情形。     

修正的SPH方法模拟强制旋转动边界问题研究

采用移动最小二乘(movingleastsquares,MLS)修正的光滑粒子流体动力学(smoothedparticlehydrodynamics,SPH)算法模拟了一个强制旋转动边界问题模型。提出了一种施加强制旋转粒子动边界方案。阐述了修正方法的原理并给出了具体的修正操作方法。同时,还构建了静边界模型,并分别使用修正的SPH以及商业软件FLUENT计算。对计算结果的比较分析表明：该修正SPH方法,能够消除压力振荡;该方法及动边界处理方案可以有效计算该强制动边界问题,为进一步计算更加复杂模型奠定了理论基础。同时,该方法对于不同领域中的动边界问题也具有一定参考价值。     

充液容器跌落过程的SPH模拟方法

采用SPH和FEM耦合的方法,考虑流固耦合效应的影响,对典型矩形薄壁充液容器的跌落过程进行数值仿真。通过对容器的变形、自由液面的运动、液体对容器的动压变化、容器的应力状态和所受动态激励的情况进行分析,说明SPH方法在充液容器的冲击问题研究中是行之有效的数值计算方法。同时数值算例的结果对充液容器的设计和试验具有一定的参考价值。     

A Coupling Algorithm of Finite Element Method and Smoothed Particle Hydrodynamics for Impact Computations

For impact computations, it is efficient to model small and large deformation regions by Finite Element Method (FEM) and Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), respectively. However, it requires an effective algorithm to couple FEM and SPH calculations. To fulfill this requirement, an alternative coupling algorithm is presented in this paper. In the algorithm, the coupling between element and particle regions are achieved by treating elements as imaginary particles and applying equivalent tractions to element sides on coupling interfaces. In addition, an adaptive coupling technique is proposed based on the algorithm to improve the computational efficiency of FEM-SPH coupling further. For this technique, the initial model can totally consist of elements. During the deformation process distorted elements are converted to particles automatically and the generated particles are linked to adjacent elements with the present coupling algorithm. Several examples are included to demonstrate the accuracy and utility of the present coupling algorithm and adaptive coupling technique.     

整体油箱防腐蚀-密封保护工艺研究

根据飞机整体油箱金属构件被腐蚀和聚硫密封剂功能下降造成整体油箱渗漏的原因,研究了采用新型防腐底漆Ｈ０６－１０１２Ｈ和整体油箱内表面保护密封斜料ＨＭ５０１相配合对整体油箱金属部件及聚硫密封剂层进行防腐蚀保护和防老化保护施工工艺参数,取得了良好工艺效果。     

摩托车油箱喷涂工艺的改进

摩托车外观的喷漆质量已成为影响产品销售的重要因素,而骑式摩托车油箱外观又是外观喷漆件的"脸面",在摩托车喷漆件外观要求方面等级最高--S级.为此,决定对GX125油箱喷漆质量进行改进,以满足市场需求.     

轻客燃油箱侧防护标准符合性分析

本文针对JT/T1094-2016《营运客车安全技术条件》中燃油箱侧防护要求进行了说明,利用有限元分析软件对某轻型客车的燃油箱侧防护进行了建模,对其静强度进行了数值模拟分析;并根据实车试验验证,计算和试验结果均表明该车燃油箱侧防护装置满足行标的要求.     

六边形蜂窝芯材异面冲击性能的有限元研究

建立了六边形蜂窝单元阵列的有限元模型,利用有限元分析软件分析研究了六边形金属蜂窝的异面冲击性能。当六边形蜂窝铝芯的各结构参数固定时,在不同的冲击速度下,研究了壁厚边长比对其异面冲击动态峰应力的影响规律。根据有限元模拟计算结果,给出了所用六边形蜂窝铝芯样品异面动态峰应力的计算公式。     

SPH方法在剪切式碰撞能量吸收器中的应用

剪切式碰撞能量吸收器是提高汽车被动安全性的一种实用新型设计。建立了剪切式碰撞能量吸收器数值分析模型,采用SPH方法数值模拟了碰撞吸能器的碰撞过程,研究了其碰撞吸能特性,并通过不同碰撞速度的台车碰撞试验进行了试验验证研究。数值模拟结果同试验结果相符,表明SPH方法在碰撞吸能器性能研究中是行之有效的数值计算方法。同时分析了在碰撞吸能器的复杂碰撞情况下,SPH方法相比有限元法的优势。     

SPH and FEM Investigation of Hydrodynamic Impact Problems

Simulation of hydrodynamic impact problems and its effect on surrounding structures, can be considered as a fluid structure coupling problem. The application is mainly used in automotive and aerospace engineering and also in civil engineering. Classical FEM and Finite Volume methods were the main formulations used by engineers to solve these problems. For the last decades, new formulations have been developed for fluid structure coupling applications using mesh free methods as SPH method, (Smooth Particle Hydrodynamic) and DEM (Discrete Element Method). Up to these days very little has been done to compare different methods and assess which one would be more suitable. In this paper the mathematical and numerical implementation of the FEM and SPH formulations for hydrodynamic problem are described. From different simulations, it has been observed that for the SPH method to provide similar results as FEM Lagrangian formulations, the SPH meshing, or SPH particle spacing needs to be finer than FEM mesh. To validate the statement, we perform a simulation of a hydrodynamic impact on an elasto-plastic plate structure. For this simple, the particle spacing of SPH method needs to be at least two times finer than FEM mesh. A contact algorithm is performed at the fluid structure interface for both SPH and FEM formulations. In the paper the efficiency and usefulness of two methods, often used in numerical simulations, are compared.     

2524铝合金包铝层在模拟油箱积水环境中结垢及其对腐蚀行为的影响

基于飞机油箱舱内铝合金在油箱积水环境中发生的结垢及腐蚀行为,采用电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和视频显微镜等设备研究了带包铝层的2524铝合金在模拟油箱积水环境中的结垢及其对腐蚀行为的影响。结果表明:2524铝合金包铝层在模拟油箱积水环境中的结垢行为分为两个阶段,浸泡初期主要为胶体铁在试样表面的沉聚,浸泡中后期则以难溶的金属氢氧化物沉积为主,且结垢面积随时间按照特定的幂函数变化;在浸泡前24h,结垢产物促进铝合金的腐蚀,在24h以后,结垢产物对铝合金包铝层的腐蚀起到一定的抑制作用。     

基于有限元法的包装箱抗压性能研究

针对目前采用的测试技术物理测试方法存在着成本高,结果具有随机性和粗糙性等缺陷,应用分析软件ANSYS建立瓦楞纸箱的有限元模型,模拟实际的流通环境对模型施加载荷,从而求得瓦楞纸箱的抗压强度.数值分析结果与采用实验分析结果基本一致,验证了模型的有效性.