船舶起货机液压系统的可视化仿真研究

针对当前船舶液压系统科研和教学过程中传统实物设备的封装性、隐蔽性、抽象性等不足,提出并实现了一套模拟和再现液压系统整体工作场景和液压油流动特性的可视化仿真系统。运用纹理映射方法对管道内液压油的流体特性及形态进行模拟;运用数值方程对液压系统工作机制和液压油动力学规律进行模拟,成功地仿真了船舶起货机液压系统的工作过程,为船舶起货机液压系统的科学研究和教学训练提供了有效手段。     

受控态二次流动数值仿真及其混合应用

通过使用不同曲率的弯管组合,在流动过程中引入周期性变动的二次流,实现对流体内部微团运动的控制。根据流动的二次流动力学模型,建立了在整个管道内部不同截面之间流体微团运动的非线形映射关系,并研究了微团在该映射下的运动特征及其在混合上的应用效果。结果表明,相比采用统一曲率的弯管组合,采用变曲率弯管可以更有效地突破混沌映射截面上由周期点和不动点组成的常规区域,提高扭管系统的混合操作效率,实现在层流状态下的高效混合。     

一种新的三维卡通流水绘制框架

为了更好地表达绘制流体,提出了一种基于SPH流体模拟的新的三维卡通流水绘制框架并完成了系统实现。框架可分为3个部分:流体物理模拟模块、流体绘制表面提取模块,以及流体非真实感纹理绘制模块。在流体物理模块,通过SPH粒子模拟,利用体素化的Lagrange算法求解Navier-Stokes方程,得到了真实的流体运动信息。在流体绘制表面提取模块,通过Marching Cubes算法自动提取流体绘制表面。在流体非真实感纹理绘制模块,提出了两种新的过程化的卡通绘制模型,分别绘制水纹和浪头。实验结果表明该方法能实时自动地绘制非真实感的流体。     

WFGD水力旋流器中石灰石颗粒分级试验与数值模拟

湿法烟气脱硫装置中水力旋流器分级试验表明,进口石灰石浆液的颗粒质量浓度15%时,溢流口颗粒质量浓度达30%;溢流颗粒则集中于30μm以下;随着颗粒粒径的增大,颗粒底流口回收率也在增大,当粒径达到30μm时,回收率已经接近100%。数值模拟表明,雷诺应力湍流模型、自由表面多相流动模型和斯托克斯拉格朗日模型能很好地描述水力旋流器内复杂三维运动的石灰石颗粒分级运动和规律。采用了初始边界条件不需给分流比、也不需设定空气柱的数值方法,模拟结果显示了空气柱的形成、流体的旋流流动。模拟得到的不同粒径颗粒的分级效率与高进口质量浓度条件下的试验结果吻合较好。     

CAID材质设计子系统的研究与实现

讨论了针对不同情况的两种材质设计方法 :基于色光和基于纹理映射 ,并开发了相应的材质设计子系统。前者利用不同材质的物体对光具有不同的反射、折射特性 ,用参数来描述物体材质 ;后者针对具有纹理、凸凹等特性的材质 ,采用纹理映射来处理。对凸凹纹理的产生、纹理的控制等关键技术进行了详细讨论 ,提出了中间框架的概念。基于关系 -对象数据库建立了材质库和纹理库。实践证明 ,该系统能有效地辅助工业设计师进行材质设计     

一个基于球面纹理映射的车身虚拟原型系统

采用图像镶嵌技术实现三维重建的原理，提出了用于球面纹理映射的矩阵和公式，阐述了系统实现的编程方法，采用新颖的贴图算法，实现了一个基于球面纹理是映射的汽车车身虚拟原型系统，使设计者能依据用户的反馈及时修改设计，提高了设计效率。     

高水基电磁先导阀三维流动特性的可视化模拟

在FLUENT软件平台上，采用标准紊流模型模拟了液压支架系统中高水基电磁先导阀流道内流体的流动状态及阀芯所受稳态液动力的情况。通过可视化模拟和分析得知，阀道内速度与压降最大值产生的位置、流体的流动状态与漩涡的产生区域和阀芯所受稳态液动力的变化趋势及对应工况，并通过比较计算验证了可视化分析的正确性。所得结论为阀道的结构设计与优化提供了参考依据。     

改进的浸入边界-晶格Boltzmann法的蠕动流分析

基于改进的浸入边界-晶格Boltzmann方法研究蠕动流问题,采用晶格Boltzmann法描述流场,用改进的浸入边界法实现管壁运动-流体流动之间的相互作用,将变形管壁的运动速度作为速度源引入晶格Boltzmann方程,代替了传统浸入边界-晶格Boltzmann法中固态变形力与流体速度之间的转换。分析了管道内蠕动流场的分布情况,研究了各相关参数如振幅比、频率、液体黏度以及波数对流量的影响,数值结果与已有的结果进行了对比,证实了本研究方法的合理性与有效性。     

动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用

基于局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态内流场进行了数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,用壁面函数法描述近壁区流动。数值计算的结果表明,涡旋压缩机内部流场随时间周期变化,涡旋压缩机内存在旋涡生成、运动等现象。该计算非常形象地揭示了涡旋压缩机内部流动规律,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用

基于局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态内流场进行了数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,用壁面函数法描述近壁区流动。数值计算的结果表明,涡旋压缩机内部流场随时间周期变化,涡旋压缩机内存在旋涡生成、运动等现象。该计算非常形象地揭示了涡旋压缩机内部流动规律,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

基于CFD-DPM的大规模颗粒-流体系统数值仿真与分析

大规模复杂颗粒-流体系统主要运行参数与多物理场形态的关联机制不清晰,试验研究方法难以对这些运行参数和质量特性之间的耦合关系进行精准描述。为了探究大型立磨运行过程中多物理场耦合工作机理,通过构建粗粒非解析CFD-DPM耦合模型进行数值模拟,分析主要运行参数对立磨流场、颗粒分级、粒度分布以及成品质量的影响,模拟结果与实际工况运行结果吻合度较好,验证了所建数值计算模型能够有效地模拟出大规模颗粒-流体系统的动态选粉过程。结果表明,系统风量与选粉机转速直接影响着立磨离心分级的切割粒径与成品细度,当其它参数不变,随着系统风量增大切割粒径值变大、成品比表面积越小;当只改变选粉装置转速,切割粒径随着转速增大而减小、成品比表面积越大。     

基于 VR 场景的综放工作面仿真系统设计研究

针对现阶段井下综放工作面工艺流程及生产过程中设备姿态、动作的可视化程度低,实时监测井下工作面生产状态能力不足的缺点,结合综放工作面的实际运行环境与应用场景,构建基于 VR 场景的综放工作面仿真系统.提出系统的建设构想与目标,其关键性技术主要有综放设备及生产环境数字化三维建模、综放设备多体动力学仿真和井下生产过程物理引擎优化等.采用 ３DS MAX 软件构建系统三维模型,同时构建基于多体动力学的综放设备仿真模型,并对场景三维模型、三维模型的展现以及系统 VR 场景进行优化.系统在王家岭煤矿某工作面进行了实践应用.研究及应用结果表明,该系统实现了煤矿综放工作面工艺流程和设备运行状态的实时监测监控及可视化呈现,为煤矿的安全生产提供了可靠保障.     

基于两相流体网络的复杂制冷空调系统模型研究

以系统论和相似理论为基础，建立了基于两相流体网络的复杂制冷空调系统仿真模型，并将两相流体网络特性与制冷系统特性相结合，建立了复杂制冷空调系统仿真模型的求解方法。与试验结果比较表明，仿真算法可以用来求解制冷系统两相流体网络模型，且仿真误差很小，可以用来对复杂制冷系统进行性能分析，为研究复杂制冷系统与两相流体网络提供了一种有效的工具。     

井下环境模拟装置液压系统设计

为在室内考察井下随钻测量仪器工作性能,设计了井下环境模拟试验装置。该装置能够模拟井底70 MPa高压及125 ℃高温环境,可作为井下仪器、工具的室内耐温耐压测试平台。液压系统是装置核心模块,采用恒压变量泵控等技术,精确模拟环空压力、地层压力及井底温度。变量泵的输出流量与工作负载相适应,符合井下环境模拟装置高压、小流量工况要求,且高效节能。经测试,试验装置压力控制精度±0.3 MPa,温度控制精度±0.5 ℃,能够较准确地模拟预设压力及温度数值,满足设计要求。     

液压油箱用固液旋流分离器分离效率影响规律

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污染物,提高液压系统可靠性,提升过滤器使用寿命。由于旋流分离器中流场的流动形式复杂,预测旋流分离器内部的流场特性、颗粒运动轨迹十分困难。因此,研究旋流分离器流场流动规律和污染物旋流分离机理,可以为液压系统污染物分离和去除提供理论基础。针对固液旋流分离器的流场分布规律和污染物分离效率的影响规律展开研究。根据旋流分离理论设计了固液旋流分离器结构,分析旋流分离器不同直径和长度下,固液旋流分离器轴向速度、切向速度的分布规律,通过粒子图像测速法对仿真结果进行试验验证,得到结构参数对分离效率的影响规律。结果表明,当中心的轴向速度为负值、壁面附近的轴向速度为正值时,切向速度越大,越有利于分离液压油中的颗粒。该研究结果可对液压油箱用固液旋流分离器的结构设计提供理论指导。     

某缸内直喷发动机油气分离模拟分析及实验验证

该文使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了三种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,进而得出不同直径油滴的油气分离效率,并设计了一个简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证.结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算出油气分离器油气分离效率,获得的结果反映了流动本质,根据所需要的油气分离效率优化设计油气分离结构,满足最终产品要求.     

纹理映射技术在织物场景仿真系统中的应用

讨论了计算机生成真实感图形的纹理映射技术,结合织物场景仿真系统,提出了一种快速、有效的纹理映射方法;给出了织物场景仿真系统中纹理映射的实现过程,并对其中图像预处理、反走样、像素点颜色合成等与产生逼真仿真效果相关的技术,给出了详细的实现方法或算法.在Delphi7集成环境下进行了编程.仿真研究表明,使用本方法建立的场景仿真系统,可以使织物设计者在设计之初检查织物的应用效果,同时普通顾客也可方便地按照自己的喜好选择织物,因而本方法具有广泛的应用前景.     

ECT measurement and CFD–DEM simulation of particle distribution in a down-flow fluidized bed

In the present study, a combined model of computational fluid dynamics and the discrete element method (CFD–DEM) was used to simulate the particle distributions in a down-flow fluidized bed (DFB) with a newly designed particle–air distributor. In the simulation model, particle motion is calculated by solving Newton’s equations and the flow field of air is predicted by the Navier–Stokes equations. The calculation was made for the same geometric and operating conditions as the experiment which was carried out for comparison with the simulation using electrical capacitance tomography (ECT). The numerical predictions for the axial and radial profiles of the particle distribution agreed well with the experimental results.     

基于Creator/Vega的虚拟校园漫游系统的研究与实现

以山东建筑大学为背景,采用Creator软件平台开发了虚拟校园漫游系统.文中介绍了虚拟校园建模流程,通过纹理制作及映射技术降低了复杂模型的制作难度、增加了模型的真实感,利用三维模型优化技术提升了系统的响应速度、实现了实时性与真实性的平衡.最后使用vega驱动平台,成功实现了对校园虚拟场景的运行和仿真.