二元合金三维枝晶生长的相场法数值模拟

三维枝晶生长相场法模拟由于计算量巨大,同时无法证明微观可解理论是否适用于三维相场模型,因此,对该领域的研究相对较少且进展缓慢.基于耦合温度场与溶质场的相场模型,设计基于动态计算区域的加速算法求解相场模型,以Ni-Cu二元合金的三维模拟计算为例对加速算法进行验证,成功实现了单机上难以实现的三维枝晶生长过程的模拟计算.计算结果表明,模拟计算真实地再现了二元合金三维凝固过程中树枝晶的生长过程,并得到了与结晶理论相一致的枝晶生长规律.加速算法可大大减小计算时间,降低计算模拟对计算机硬件的依赖性,加速效果明显,冗余量小,精确度高,模拟结果更接近工程实际.     

Lattice Boltzmann方法在枝晶生长模拟中的应用

将模拟流场和浓度场的Lattice Boltzmann方法(LBM)和一个模拟枝晶生长的改进cellular automaton(MCA)模型相耦合,模拟了合金凝固过程中单枝晶在纯扩散和存在对流两种条件下的生长行为.结果表明:在纯扩散条件下,枝晶呈现对称生长形貌;但存在对流时,枝晶的生长在上游方向得到促进,而在下游方向受到抑制,形成了非对称的枝晶生长形貌.模拟的纯扩散和对流枝晶形貌与前期的MCA-传输模型的模拟结果吻合较好.     

改进元胞自动机法数值模拟高温合金凝固过程枝晶生长行为

提出了一种改进元胞自动机方法,该法充分考虑了溶质场和热扩散对枝晶生长的作用,并基于溶质场方程的27点离散格式,对多元高温合金凝固时的枝晶生长行为进行了数值模拟和试验对比,研究了枝晶生长形貌演变和单晶叶片铸件杂晶形成规律。结果表明:增大过冷度能促进枝晶快速生长,但由于溶质富集,单晶粒枝晶尖端生长速率随时间延长而逐渐减小;当冷却速率较低时,铸件等截面区域偏离热流取向的枝晶会淘汰与热流取向相同的枝晶;在定向凝固枝晶生长中,等温线内凹温度场中的变截面区域易形成杂晶;上述模拟计算结果和试验结果及相关文献的研究结果一致,该改进元胞自动机方法具有一定的有效性和实用性。     

相场法模拟枝晶生长

基于Tong提出的耦合流场、温度场、噪音场的相场模型,发展了一个单相场控制的多个晶粒生长模型,对对流作用下的枝晶的非对称生长进行了模拟研究,考虑了枝晶的择优生长方向,应用该模型模拟了纯金属镍单枝晶和多枝晶在流体作用下的生长规律。模拟结果表明。金属液对流对枝晶生长形貌产生重要的影响,该模型能够较真实地再现凝固过程的枝晶生长过程。     

喷射电沉积中镍枝晶分形生长的数值模拟

基于有限扩散凝聚(DLA)模型建立了平行板电极喷射电沉积的模型,实现了对平行板电极喷射电沉积不同生长阶段的模拟;并以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,制备了二维的金属镍枝晶簇,并将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:在石墨基体上制备的镍枝晶簇与计算机模拟的结果非常相似,利用此模型模拟平行板电极喷射电沉积中枝晶的分形生长是可行的。     

射流速度对点阳极电沉积二维镍枝晶分形生长影响的数值模拟

基于有限扩散凝聚模型(DLA)建立了圆形电解池点阳极喷射电沉积枝晶分形生长的模型,模拟射流速度对点阳极电沉积二维镍枝晶分形生长的影响;采用圆形电解池点阳极射流电沉积方法制备了不同射流速度下的金属镍枝晶簇,并与模拟结果进行了对比。结果表明:模拟结果与试验结果具有一定的相似性;随着射流速度的增加,沉积产物金属镍枝晶的形貌均逐渐致密,因此利用此模型模拟射流速度对点阳极电沉积枝晶分形生长的影响是可行的;气泡对镍枝晶的生长行为具有显著影响。     

基于模拟植物生长算法的圆锥滚子轴承优化设计

对圆锥滚子轴承进行数学优化建模。介绍了模拟植物生长算法的基本原理,并将其应用于圆锥滚子轴承优化设计中,对优化结果进行分析,表明该算法应用可行性强、精度高、稳定性好。     

基于模拟植物生长算法的平面度误差评定

平面特征是最基本的几何图形元素之一,在机械零部件中发挥着重要作用。为了实现方便准确地评定平面度误差,提出将模拟植物生长算法应用于确定平面度最小包容区域的问题中。首先,根据最小区域法建立了平面度误差评定的数学模型;其次,介绍了模拟植物生长算法的仿生原理和数学理论,引入了寻优步长的自适应调整机制,并且阐述了使用该算法评定平面度误差的具体流程;最后,基于VB6.0开发了算法的计算机程序,实例运行后将评定结果和现有的评定算法进行了比较。实践证明,采用模拟植物生长算法评定平面度误差,不仅可以有效地求出最小包容区域解,而且具有良好的快速性和稳定性。     

蒙特卡罗法模拟晶粒生长过程中的Voronoi模型

晶粒生长过程的蒙特卡罗法计算机模拟是研究晶粒生长过程的重要内容,而Voronoi模型的建立是该计算机模拟的关键。详细介绍了Voronoi模型的原理、方法和程序实现,并在程序中引入链表结构。试验表明：链表结构的引入可大幅度提高模拟效率。     

基于萤火虫算法的飞行模拟运动平台洗出算法优化

针对飞行模拟运动平台经典洗出算法参数选取受经验限制,制约了飞行模拟器动感逼真度提高的问题,提出一种应用萤火虫智能算法的参数优化方法。基于人体感觉误差模型,建立洗出加速度误差和角速度误差的目标函数,利用萤火虫算法对洗出算法参数进行寻优。通过MATLAB的Simulink对优化后的参数进行仿真验证,结果表明:经过参数优化后的洗出算法节约了运动空间,在动感逼真度和稳定性上都得到了提高。     

基于SIMPLE算法的轿车空调吹风道的流场模拟

应用CFD技术研究轿车内空调吹风道的空气流场动力特性.根据N-S方程和RNG k-ε二方程湍流模型,用二阶精度有限体积法将方程转化为可以数值计算的代数方程:利用SIMPLE算法,对计算域中的流体进行压力和速度耦合.得出在定流量进风的情况下,各出风口的速度和流线分布,整体的压力分布,认为三通道的出风口结构较合理.     

纵流壳程换热器层流流动三维数值模拟

根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点,提出其简化的物理模型;基于粘性流体力学基本方程,采用计算流体力学和数值传热学方法,对纵流式换热器的运行工况进行简化和假设,建立了壳程层流流动与传热的数学模型。为改进收敛性和提高计算精度,用算子分裂法和二阶时间精度离散格式等改进算法,用三维等参单元导出了离散化非线性控制方程组,编制了数值模拟程序,对纵流式换热器壳程的流场进行了数值模拟研究。并利用两维激光多普勒测速仪对纵流壳程换热器7个截面上壳程流体的流速进行了测试,将数值解和实验解进行比较,验证了数值模拟的正确性。     

基于遗传算法和碰撞仿真的材料参数反求

提出一种在吸能管碰撞试验的基础上采用遗传算法反求材料参数的新方法。待反求的材料参数包括板材的塑性硬化参数和应变率参数。取不同碰撞速度下吸能管碰撞试验的平均碰撞力作为参考基准，将根据实际试验条件建立的碰撞仿真模型经计算得出的相应计算结果与参考基准吻合的程度定义为目标函数，采用遗传算法搜寻与试验结果相吻合的材料参数。算例表明，该方法具有较高的精度。由于吸能管碰撞试验是车辆耐撞性设计中通常必做的试验，故应用该方法反求材料的碰撞性能参数可不必进行额外的试验。     

基于三维流场数值分析的液力变矩器轴向力研究

为了提高液力变矩器结构设计的可靠性,作者采用多叶排定常耦合算法对变矩器进行三维流场分析。计算结果表明,三维流场分析具有较高的可靠性和计算精度,计算精度较传统的一元束流理论有较大提高。轴向力的计算结果可以作为轴承选型的重要依据。     

基于改进模拟植物生长算法的多层可重构设施布局方法

在对模拟植物生长算法进行改进的基础上,建立了一种多层可重构设施布局方法。该方法引入了空间填充曲线来表征布局方案,可以实现任意两个设施之间的互换,确保设施不被分割;考虑了柔性面积需求、设施形状约束系数、电梯能力约束等因素,使获得的方案更加接近实际情况;建立了以物流成本和重构成本为绩效评价目标的多层可重构设施布局模型;对模拟植物生长算法进行了改进,在此基础上设计了多层可重构设施布局寻优改善算法,该算法具有设置参数简单、全局寻优、搜索速度较快等特点。最后用算例说明了该方法的有效性。     

难加工材料磨削参数对磨削力影响的计算机模拟

根据磨削力数学模型及其经验通式 ,用VB编程语言模拟编制出了计算磨削力的通用软件。利用该软件 ,可以直观地模拟出各个磨削参数对磨削力的影响效果图 ,为分析难加工材料磨削参数对磨削力的影响及合理选择磨削参数提供了一种新方法