多孔介质平板通道传热模型的两种求解方法 被引量：8

1

作者 王克用 王大中 李培超 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第5期494-504,共11页

基于Brinkman-Darcy扩展模型和非局部热平衡模型,考虑液相和固相含有内热源的情况,建立了多孔介质平板通道传热的一般模型.分别采用直接法和间接法将液相与固相能量方程解耦,进而求得充分发展传热条件下的多孔介质温度场.与直接解耦法相... 基于Brinkman-Darcy扩展模型和非局部热平衡模型,考虑液相和固相含有内热源的情况,建立了多孔介质平板通道传热的一般模型.分别采用直接法和间接法将液相与固相能量方程解耦,进而求得充分发展传热条件下的多孔介质温度场.与直接解耦法相比,间接解耦法可在原始边界条件下求解二阶微分方程,更加简单易行.通过对无量纲温度表达式系数以及温度分布的比较,验证了两种求解方法的等价性.在两种极限情形下,间接法所得温度分布解析解与现有文献结果相当吻合,这也在一定程度上证明了所建模型更具一般性.参数分析表明,液固两相温差随着Biot数或有效导热系数比的增大而减小,Nusselt数随着内热源比的增大而减小. 展开更多

关键词 多孔介质 Brinkman-Darcy扩展模型 非局部热平衡模型 内热源 恒定热流

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正交各向异性轴对称位势问题的Trefftz有限元分析 被引量：4

2

作者 王克用 黄争鸣 +1 位作者 李培超 刘博 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第5期462-469,共8页

Trefftz有限元法(Trefftz finite element method,TFEM)因其独特的优良品质而备受关注.针对正交各向异性轴对称位势问题,提出了一种4节点四边形环状单元.在该单元模型中,首先假设两套独立的位势插值模式:即单元域内场和网线场,然后代入... Trefftz有限元法(Trefftz finite element method,TFEM)因其独特的优良品质而备受关注.针对正交各向异性轴对称位势问题,提出了一种4节点四边形环状单元.在该单元模型中,首先假设两套独立的位势插值模式:即单元域内场和网线场,然后代入修正变分泛函并利用Gauss散度定理消除区域积分,最后根据驻值原理导得只含边界积分的单元刚度方程.数值算例表明了该单元的准确性、稳定性以及对网格畸变的不敏感性. 展开更多

关键词 Trefftz有限元法 修正变分泛函 位势问题 轴对称 正交各向异性介质

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双分散多孔介质圆形和圆环形通道内高速流动分析 被引量：1

3

作者 王克用 李培超 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第2期206-215,共10页

基于双速度Brinkman-Darcy扩展流动模型,分析了高速流体在双分散多孔介质圆形和圆环形通道内的流动特征.双分散多孔介质裂纹相(f相)和多孔相(p相)流场相互耦合且本质上受四阶微分方程控制.采用正常模式降阶法将原控制方程化简为含两个... 基于双速度Brinkman-Darcy扩展流动模型,分析了高速流体在双分散多孔介质圆形和圆环形通道内的流动特征.双分散多孔介质裂纹相(f相)和多孔相(p相)流场相互耦合且本质上受四阶微分方程控制.采用正常模式降阶法将原控制方程化简为含两个中间变量的二阶解耦微分方程组,进而方便地推得f相和p相流场的速度分布解析解.不论圆形的还是圆环形的通道,两种结果均表明:两相流场的速度及其速度差随着Darcy数的提高而增大;但随着两相间动量传递程度的加强,两相流场呈现出相反的速度变化趋势,从而导致速度差变小. 展开更多

关键词 双分散多孔介质 Brinkman-Darcy扩展流动模型 强迫对流 高速流动 动量传递

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Trefftz有限元法的研究进展

4

作者 王克用 李培超 《力学与实践》 北大核心 2017年第5期433-440,共8页

Trefftz有限元法(Trefftz finite element method,TFEM)是一种高效的数值计算方法,兼有传统有限元法和边界元法的诸多优点.基于双独立插值模式,结合杂交泛函和高斯散度定理,推得仅含边界积分的有限元格式.简述了过去10年间(2007—2016)T... Trefftz有限元法(Trefftz finite element method,TFEM)是一种高效的数值计算方法,兼有传统有限元法和边界元法的诸多优点.基于双独立插值模式,结合杂交泛函和高斯散度定理,推得仅含边界积分的有限元格式.简述了过去10年间(2007—2016)Trefftz有限元法在单元域内插值函数、源项处理、特殊功能单元以及非各向同性材料等方面的研究进展,并对未来的发展趋势给出了几点展望. 展开更多

关键词 Trefftz有限元法 域内插值函数 边界积分 特殊功能单元 无源化处理

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轴对称Poisson方程的Trefftz有限元解法 被引量：5

5

作者 刘博 王克用 王明红 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第2期140-148,共9页

将径向基函数应用到一类轴对称Poisson方程的数值求解中,提出了一种Trefftz有限元计算格式.非0右端项将问题的特解引入Trefftz单元域内场,致使单元刚度方程涉及区域积分.利用径向基函数对特解近似处理,可消除区域积分,从而保持Trefftz... 将径向基函数应用到一类轴对称Poisson方程的数值求解中,提出了一种Trefftz有限元计算格式.非0右端项将问题的特解引入Trefftz单元域内场,致使单元刚度方程涉及区域积分.利用径向基函数对特解近似处理,可消除区域积分,从而保持Trefftz有限元法只含边界积分的优势.为获得特解,选取求解域内所有单元的节点和形心作为基本插值点,而在求解域之外构造一个虚拟边界,在其上布置一定数目的虚拟点作为额外插值点.数值算例验证了该方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 轴对称Poisson方程 Trefftz有限元法 径向基函数 完全椭圆积分

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有限元软件后处理中云图显示技术——等参映射填充法 被引量：5

6

作者 马书尧 王克用 傅苏红 《河北工业大学学报》 CAS 2003年第3期23-28,共6页

彩色云图是有限元软件后处理可视化的主要手段之一。本文采用了在自然坐标系的的标准单元中由单元节点场量插值计算单元中任意点的场量,再反向映射到直角坐标系单元中的等参映射法。实践证明这种场量彩色云图填充法比通常的直接填充法... 彩色云图是有限元软件后处理可视化的主要手段之一。本文采用了在自然坐标系的的标准单元中由单元节点场量插值计算单元中任意点的场量,再反向映射到直角坐标系单元中的等参映射法。实践证明这种场量彩色云图填充法比通常的直接填充法填充速度高得多。 展开更多

关键词 有限元 后处理 彩色云图 等参映射填充法

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有限矩形区域定流量点汇诱发孔隙弹性的解析解 被引量：1

7

作者 李培超 王克用 张敏良 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期855-858,951-952,共4页

采用量纲为一的Biot固结模型给出了有限矩形区域内定流量点汇诱发的孔隙弹性问题的一个解析解。假设多孔介质为不可压缩、各向同性、线弹性,且被单相流体所饱和,孔隙压力场符合封闭边界条件,在此基础上,利用傅里叶变换和拉普拉斯变换及... 采用量纲为一的Biot固结模型给出了有限矩形区域内定流量点汇诱发的孔隙弹性问题的一个解析解。假设多孔介质为不可压缩、各向同性、线弹性,且被单相流体所饱和,孔隙压力场符合封闭边界条件,在此基础上,利用傅里叶变换和拉普拉斯变换及反演方法获得了孔隙弹性问题的精确解,体现为双重无穷项级数和的封闭形式;并利用现有文献解析解对其进行了验证,二者的一致性证明了该解析解的正确性。对压力场解析解的分析表明,定流量点汇所诱发的压力场并没有稳态解,压力的变化特征主要取决于其对应的边界条件。该解析解适用于验证有限矩形区域孔隙弹性问题的数值算法和程序,对工程应用具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 有限矩形区域 孔隙弹性理论 定流量点汇 解析解

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缆绳直径对多浮体系统动力性能的影响

8

作者 岑皓 张海燕 +2 位作者 曲传咏 王克用 赵胜涛 《解放军理工大学学报（自然科学版）》 EI 北大核心 2015年第6期554-561,共8页

为了解多浮体系统动力性能与系泊缆直径的关系,利用频域势流理论对柔性多浮体系统进行理论分析,计算出浮体运动RAO（响应幅值算子）,讨论了波向角为0°,45°和90°工况下系泊缆直径对浮体运动响应和缆索张力的影响。结果显... 为了解多浮体系统动力性能与系泊缆直径的关系,利用频域势流理论对柔性多浮体系统进行理论分析,计算出浮体运动RAO（响应幅值算子）,讨论了波向角为0°,45°和90°工况下系泊缆直径对浮体运动响应和缆索张力的影响。结果显示,系泊缆直径从56mm渐增至114mm时,穿梭油轮的最大水平位移减小,最大横摇角增大,柔性装置的水平运动响应增强,浮体间最大系泊缆力的最大张力增大2~5倍;受柔性装置扭转效应的影响,最大系泊链力随直径渐增而迅速增大。分析表明,系泊缆直径是调节多浮体系统性能的一个重要参数,对整个系统的动力性能有显著影响,设计时应予以充分考虑。 展开更多

关键词 缆绳直径 多浮体系统 动力性能 频域势流理论 响应幅值算子

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有限元软件“试验台”的构建

9

作者 马书尧 王克用 《河北工业大学学报》 CAS 2002年第5期1-5,共5页

本有限元软件试验台采用面向对象的混合语言编程,将有限元软件分为前处理、有限元分析和后处理3个独立的主模块,它们可以分别编译和调试,再用多进程通信或动态链接库方式结合在一起,3个主模块之间通过数据文件进行通讯,根据具体情况每... 本有限元软件试验台采用面向对象的混合语言编程,将有限元软件分为前处理、有限元分析和后处理3个独立的主模块,它们可以分别编译和调试,再用多进程通信或动态链接库方式结合在一起,3个主模块之间通过数据文件进行通讯,根据具体情况每个主模块又可包括几个可用菜单驱动的独立的功能分模块,以使有限元软件的各部分功能程序可独立编写、分别调试,然后在此试验台上作总体验证. 展开更多

关键词 有限元软件 试验台 面向对象混合语言编程 前处理 有限元分析 后处理

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锂离子电池不可逆膨胀模型及应用 被引量：1

10

作者 汪亚辉 李培超 王克用 《电子科技》 2024年第9期8-13,共6页

针对锂离子电池多次充放电循环后容量衰减量的快速估算问题,文中基于锂离子电池(Lithium-Ion Battery,LIB)容量衰减模型提出了一种利用电池外部膨胀位移快速估算其内部容量衰减的方法。在锂离子电池容量衰减模型的基础上推导其径向不可... 针对锂离子电池多次充放电循环后容量衰减量的快速估算问题,文中基于锂离子电池(Lithium-Ion Battery,LIB)容量衰减模型提出了一种利用电池外部膨胀位移快速估算其内部容量衰减的方法。在锂离子电池容量衰减模型的基础上推导其径向不可逆膨胀模型,通过COMSOL Multiphysics对圆柱形锂离子电池Sanyo UR18650E进行建模和求解,并对比数值结果与实验数据,从而对所提模型进行验证。基于上述模型,分析了电池在充放电循环过程中由于副反应参与而造成的容量衰减和不可逆膨胀行为的原因。结果表明,副反应速率变化造成了副反应产物浓度在负极的梯度分布,副反应产物堆积使电池膨胀位移随循环线性增长。文中还利用副反应产物作为桥梁得到电池容量衰减与其径向位移的函数计算式,为容量衰减量的快速估算提供了新方法。 展开更多

关键词 锂离子电池 容量衰减 膨胀 SEI 电化学-热-力 电池管理系统 副反应 电池老化

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热传导问题杂交基本解有限元法虚拟源点的探究 被引量：1

11

作者 张凯 王克用 齐东平 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第4期431-440,共10页

针对热传导问题,提出了杂交基本解有限元法.首先,假设两个独立场:一个为利用基本解线性组合近似的单元域内温度场,另一个为使用与传统有限元法相同形式的辅助网线温度场.然后,利用修正变分泛函将上述两个独立场关联起来,并导出有限元列... 针对热传导问题,提出了杂交基本解有限元法.首先,假设两个独立场:一个为利用基本解线性组合近似的单元域内温度场,另一个为使用与传统有限元法相同形式的辅助网线温度场.然后,利用修正变分泛函将上述两个独立场关联起来,并导出有限元列式.然而,该方法的准确性很大程度上取决于源点的分布和数量,通常将源点布置在单元外部两种虚拟边界上:与单元相似的边界和圆形边界.此外,还提出了双重虚拟边界,并与上述两种源点布局方式进行对比.通过两个典型数值算例,验证了该文方法在不同源点布局下的有效性和对网格畸变的不敏感性. 展开更多

关键词 基本解 有限元法 修正变分泛函 虚拟边界 网格畸变

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