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ALE Fractional Step Finite Element Method for Fluid-Structure Nonlinear Interaction Problem 被引量:1
1
作者 岳宝增 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2006年第1期5-8,共4页
A computational procedure is developed to solve the problems of coupled motion of a structure and a viscous incompressible fluid. In order to incorporate the effect of the moving surface of the structure as well as th... A computational procedure is developed to solve the problems of coupled motion of a structure and a viscous incompressible fluid. In order to incorporate the effect of the moving surface of the structure as well as the free surface motion, the arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation is employed as the basis of the finite element spatial discretization. For numerical integration in time, the fraction,step method is used. This method is useful because one can use the same linear interpolation function for both velocity and pressure. The method is applied to the nonlinear interaction of a structure and a tuned liquid damper. All computations are performed with a personal computer. 展开更多
关键词 Navier-Stokes equation arbitrary lagrangian-eulerian (ALE) finite element method fractional method fluid-structure interaction
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任意单元间断Galerkin有限元计算方法研究 被引量:15
2
作者 贺立新 张来平 张涵信 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期157-162,共6页
基于龙格库塔间断Galerkin(RKDG)有限元法的构造思想,通过局部坐标变换,发展了非正交单元DG有限元计算方法;借鉴非结构网格有限体积隐式计算方法,发展了适应于DG有限元方法的隐式计算方法;借鉴一维和二维(三角形单元)DG有限元限制器构... 基于龙格库塔间断Galerkin(RKDG)有限元法的构造思想,通过局部坐标变换,发展了非正交单元DG有限元计算方法;借鉴非结构网格有限体积隐式计算方法,发展了适应于DG有限元方法的隐式计算方法;借鉴一维和二维(三角形单元)DG有限元限制器构造方法,提出了非正交三棱柱单元限制器方法;利用上述方法数值模拟了球头和双椭球的高超声速粘性绕流,得到了清晰的流场结构,并得到了较好的压力和热流分布,表明该方法在复杂高超声速流动的数值模拟方面具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 非正交单元 间断Glerkin有限元 隐式计算方法
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亚临界雷诺数下圆柱受迫振动的数值研究 被引量:9
3
作者 赵静 吕林 +2 位作者 董国海 谢彬 滕斌 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期74-80,共7页
在Navier-Stokes方程和k-ω湍流模型的基础上,利用流线迎风有限元方法结合ALE动网格技术对亚临界雷诺数下的圆柱受迫振动问题开展了数值模拟研究。本文的数值模型成功模拟了Re=5000条件下,圆柱发生受迫振动时尾迹区内的2S,2P和P+S尾流模... 在Navier-Stokes方程和k-ω湍流模型的基础上,利用流线迎风有限元方法结合ALE动网格技术对亚临界雷诺数下的圆柱受迫振动问题开展了数值模拟研究。本文的数值模型成功模拟了Re=5000条件下,圆柱发生受迫振动时尾迹区内的2S,2P和P+S尾流模式;对Re=10000情况下,无量纲振幅分别为0.3,0.4,0.5的圆柱受迫振动问题开展了数值模拟,分析了给定振幅条件下圆柱受力随振动频率的变化关系以及受迫振动的锁定区间。以上数值计算结果与Gopalkrishnan(1993)的实验结果基本符合。研究结果表明,二维数值模型能够基本正确地反映出圆柱发生受迫振动时的涡激振动特性以及有关的受力变化趋势,为今后进一步开展三维数值分析工作奠定了基础。 展开更多
关键词 NAVIER-STOKES方程 涡激振动 流线迎风有限元 任意拉格朗日-欧拉方法 k-ω湍流模型
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气囊充气过程流固耦合数值模拟 被引量:13
4
作者 余莉 程涵 刘雄 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期472-476,共5页
基于LS-DYNA有限元分析软件,采用任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)流固耦合方法模拟了气囊充气过程,获得了充气过程中,气囊外形和流场之间的动态关系,分析了囊内流场的动态变化情况,并和气囊分析的控制体积(Contro... 基于LS-DYNA有限元分析软件,采用任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)流固耦合方法模拟了气囊充气过程,获得了充气过程中,气囊外形和流场之间的动态关系,分析了囊内流场的动态变化情况,并和气囊分析的控制体积(Control volume,CV)法进行了对比。结果表明,CV方法尽管简单,但对于高速下的气囊充气过程,无法获得囊内瞬态的流场变化及气囊表面的展开细节,确立了ALE方法在气囊充气仿真的可行性;通过囊面结构应力的分析,获得了气囊展开时的危险位置。该仿真结果对于协助气囊设计,减少试验次数具有重要意义。 展开更多
关键词 气囊 充气过程 流固耦合 任意拉格朗日-欧拉方法 有限元分析
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流固耦合数值方法研究概述与浅析 被引量:10
5
作者 何涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期184-190,共7页
介绍了流固耦合数值方法的研究概况,简要回顾了各类耦合方法的主要特点与应用,讨论了经典文献和近年最新成果,总结了数值方法的发展趋势及存在的问题。
关键词 流固耦合 有限元法 任意拉格朗日-欧拉 数值方法
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任意裂纹面荷载作用下界面断裂分析 被引量:7
6
作者 钟红 宋平平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期152-157,共6页
为研究裂纹面上作用的荷载对裂纹稳定性的影响,本文基于比例边界有限元方法提出裂纹面作用有任意方向、任意大小面荷载的界面应力强度因子求解模型.界面裂纹具有复数形式的应力奇异性指数,在任意裂纹面荷载作用下其奇异应力场更为复杂.... 为研究裂纹面上作用的荷载对裂纹稳定性的影响,本文基于比例边界有限元方法提出裂纹面作用有任意方向、任意大小面荷载的界面应力强度因子求解模型.界面裂纹具有复数形式的应力奇异性指数,在任意裂纹面荷载作用下其奇异应力场更为复杂.应用本模型,径向的位移和应力可解析求解,无需网格细分即可自动反映裂尖的应力奇异性.裂纹面上的任意荷载首先可分解成平行于裂纹面以及垂直于裂纹面的分量,并进一步分解成有限项幂函数的和.对每个幂函数荷载解析求解,基于线性叠加原理获得结构在全部荷载作用下的解.该模型对各向同性材料和各向异性材料均适用.文中通过板承受裂缝面荷载时的应力强度因子求解的多个算例对该模型进行了验证和应用,对板的几何尺寸和双材料参数进行了敏感性分析,并应用于重力坝坝踵界面裂缝在水压力作用下的应力强度因子求解. 展开更多
关键词 比例边界有限元 界面断裂 任意裂纹面荷载 应力强度因子
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基于ALE有限元法的流固耦合强耦合数值模拟 被引量:28
7
作者 何涛 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期395-404,共10页
针对不同流固耦合问题,提出一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元技术的分区强耦合算法.运用半隐式特征线分裂算法求解ALE描述下的不可压缩黏性流体Navier-Stokes方程.分别考虑一般平面运动刚体和几何非线性固体,采用复合隐式时间积分... 针对不同流固耦合问题,提出一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元技术的分区强耦合算法.运用半隐式特征线分裂算法求解ALE描述下的不可压缩黏性流体Navier-Stokes方程.分别考虑一般平面运动刚体和几何非线性固体,采用复合隐式时间积分法推进结构运动方程,故可选用较大时间步长;进一步应用单元型光滑有限元法求解几何非线性固体大变形,获得更精确结构解且不影响计算效率.运用子块移动技术结合正交-半扭转弹簧近似法高效更新流体动网格;同时将一质量源项引入压力泊松方程满足几何守恒律,无需复杂构造网格速度差分格式.采用简单高效的固定点法配合Aitken动态松弛技术实现各场耦合,可灵活选择先进单场求解技术,具备较好程序模块性.运用本文算法分别模拟了H型桥梁截面颤振问题和均匀管道流内节气阀涡激振动问题.研究表明,数值结果与已有文献数据吻合,计算精度和求解效率均令人满意. 展开更多
关键词 流固耦合 有限元法 任意拉格朗日--欧拉 强耦合
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坝库系统流固耦合数值分析方法简述 被引量:3
8
作者 王国辉 柴军瑞 杜成伟 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2009年第4期89-94,共6页
从水体的研究角度出发,介绍有限差分法、有限体积法、有限元法、边界元法等分析方法以及Lagrange坐标系、Euler坐标系和ALE等描述方式在坝库系统相互作用中的选取与应用。通过对比分析可知:各种方式都有优点及局限性,应具体问题具体分析... 从水体的研究角度出发,介绍有限差分法、有限体积法、有限元法、边界元法等分析方法以及Lagrange坐标系、Euler坐标系和ALE等描述方式在坝库系统相互作用中的选取与应用。通过对比分析可知:各种方式都有优点及局限性,应具体问题具体分析;ALE描述方式具有其独特优势,被较多应用在流固耦合分析领域。最后指出,对于流固耦合问题,需要在数学模型、接触边界相容条件的处理等方面进行深入研究。 展开更多
关键词 流固耦合 坝库相互作用 边界元 有限体积法 Euler坐标系 ALE
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水流作用下悬浮隧道耦合动力数值模拟分析 被引量:6
9
作者 郭晓玲 金瑞佳 +1 位作者 刘名名 耿宝磊 《水道港口》 2020年第3期275-283,共9页
安装在深水区的悬浮隧道在水流作用下会产生交替脱落的漩涡,从而使得悬浮隧道受到周期性的力,进一步导致悬浮隧道产生涡激振动。当涡脱落频率与悬浮隧道固有频率相接近时会发生“锁定”现象,进而导致悬浮隧道发生振幅较大的运动,类似于... 安装在深水区的悬浮隧道在水流作用下会产生交替脱落的漩涡,从而使得悬浮隧道受到周期性的力,进一步导致悬浮隧道产生涡激振动。当涡脱落频率与悬浮隧道固有频率相接近时会发生“锁定”现象,进而导致悬浮隧道发生振幅较大的运动,类似于结构的共振状态。文章利用有限元数值方法求解不可压缩粘性流体雷诺平均Navier-Stokes方程,并结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法,对不同雷诺数下(Re=1000~100000)悬浮隧道的涡激振动问题进行了数值模拟研究。计算中悬浮隧道受到弹簧和阻尼的约束,并允许其仅发生横流向的运动,研究了不同结构自振频率下悬浮隧道的受力和运动情况以及不同浮重比情况下悬浮隧道的受力和运动的结果。结果表明,在计算的各雷诺数下,悬浮隧道发生“锁定”的频率基本一致,但是悬浮隧道不同浮重比对“锁定”区间存在影响作用。 展开更多
关键词 NAVIER-STOKES方程 SST k-ω湍流模型 涡激振动 任意拉格朗日-欧拉方法 有限元
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双层金属靶板耗散刚体侵彻动能ALE算法分析 被引量:1
10
作者 赵一生 张煜 高志国 《兵器材料科学与工程》 CSCD 2010年第5期52-54,共3页
利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用AL... 利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用ALE算法比较了不同组合设计的双层金属靶板Von Mises应力分布和侵彻刚体弹动能耗散。结果表明:冲击载荷作用下双层6 mm厚4340钢板的动能耗散能力最优,6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板次之,双层6 mm厚7039铝合金板最弱。以6 mm厚的4340钢板为面板和以6 mm厚的7039铝合金板为背板组合比以6 mm厚的7039铝合金板为面板和以6 mm厚的4340钢板为背板组合耗散子弹的动能高23%。 展开更多
关键词 双层金属靶板 刚体 动能耗散 ALE有限元算法
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旋转弹性体的有限元线法分析 被引量:2
11
作者 袁驷 宋涛 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1996年第4期393-400,共8页
本文将有限元线法应用于一般荷载作用下的旋转弹性体的分析。文中将任意荷载沿环向展开为Fourier级数,利用正交性,将问题转变为一系列旋转子午面上二维问题的叠加。文中对任一环向谐波建立了旋转面上的曲线曲边单元,导出了相... 本文将有限元线法应用于一般荷载作用下的旋转弹性体的分析。文中将任意荷载沿环向展开为Fourier级数,利用正交性,将问题转变为一系列旋转子午面上二维问题的叠加。文中对任一环向谐波建立了旋转面上的曲线曲边单元,导出了相应的常微分方程体系,并对由柱坐标引起的r=0处的奇异性问题做了完备合理的处理。文中给出了具有代表性的数值算例。 展开更多
关键词 有限元线法 旋转 弹性体
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内燃机连杆大端轴瓦微动磨损及疲劳研究 被引量:2
12
作者 李云强 王一 +2 位作者 黄日宁 赵奎奎 崔毅 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期561-568,共8页
随着发动机轻量化和强化程度不断提高,由于零部件刚度不足导致的部件接触面之间的微动磨损现象更为突出,对零部件和整机的可靠性产生较大影响.针对易于发生微动现象的连杆大端轴瓦瓦背接触面,建立微动磨损和疲劳三维仿真模型并进行验证... 随着发动机轻量化和强化程度不断提高,由于零部件刚度不足导致的部件接触面之间的微动磨损现象更为突出,对零部件和整机的可靠性产生较大影响.针对易于发生微动现象的连杆大端轴瓦瓦背接触面,建立微动磨损和疲劳三维仿真模型并进行验证.为避免在微动磨损仿真过程中的网格畸变导致的收敛问题,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法进行磨损分析.根据发动机连杆实际工作状态,设计连杆微动试验装置,并针对连杆大端轴瓦瓦背接触面进行32 h连续微动试验,试验结果与仿真模型预测结果相吻合.最后,基于仿真计算,分析轴瓦初始过盈量与连杆螺栓预紧力对轴瓦瓦背上微动磨损、微动疲劳的影响,并给出相应的优化建议. 展开更多
关键词 内燃机 微动磨损 微动疲劳 任意拉格朗日-欧拉方法 有限元方法 轴瓦瓦背
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异形弹性基础板的有限元分析 被引量:6
13
作者 王祥来 李同春 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2002年第1期49-51,共3页
利用高斯积分法求解地基的柔度矩阵 ,根据地基与基础板间的位移协调和静力平衡条件 ,建立有限元方程 ,以求得异形板的内力和地基反力 .
关键词 高斯积分法 有限元法 半无限地基 异形板
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任意形状缺陷漏磁检测的有限元前向模型 被引量:3
14
作者 韩文花 原野 张玉祥 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2018年第1期80-84,共5页
漏磁检测简单高效,是一种广泛应用于各种铁磁性材料的无损检测技术。有限元法求解漏磁场计算准确,鉴于MATLAB建模具有很大的灵活性和可扩展性,基于MATLAB,建立了漏磁场的有限元模型,进行了模型验证。研究了矩形裂纹缺陷的宽度、深度、... 漏磁检测简单高效,是一种广泛应用于各种铁磁性材料的无损检测技术。有限元法求解漏磁场计算准确,鉴于MATLAB建模具有很大的灵活性和可扩展性,基于MATLAB,建立了漏磁场的有限元模型,进行了模型验证。研究了矩形裂纹缺陷的宽度、深度、提离值对漏磁信号的影响。针对自由度为20的任意形状缺陷,实验中给出了4种不同形状缺陷漏磁场轴向分量、径向分量及磁感应强度分布云图,并分析了其特点,为降低有限元前向模型的计算代价提供了可能。 展开更多
关键词 漏磁检测 任意形状缺陷 有限元法 MATLAB
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稳态段塞流对钢悬链立管动态响应的影响分析
15
作者 刘德鹏 艾尚茂 +1 位作者 孙丽萍 贾鲁生 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1573-1579,共7页
海洋立管内部稳态段塞流不均匀质量分布产生的瞬态激励会引起立管结构振动。为利用非线性时域分析方法预测段塞流引起的立管响应,本文结合绝对节点坐标法与任意拉格朗日-欧拉描述,建立了一种立管结构-段塞流耦合的有限元分析模型。该方... 海洋立管内部稳态段塞流不均匀质量分布产生的瞬态激励会引起立管结构振动。为利用非线性时域分析方法预测段塞流引起的立管响应,本文结合绝对节点坐标法与任意拉格朗日-欧拉描述,建立了一种立管结构-段塞流耦合的有限元分析模型。该方法能够准确模拟段塞流质量不均匀分布和立管几何非线性,同时避免了复杂的坐标转换。以具有内部流动的钢悬链立管为例,分析了稳态段塞流的影响。结果表明:相比均匀流,段塞流能引起更大的立管局部变形;段塞长度对触底段弯矩变化影响显著。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法 任意拉格朗日-欧拉 钢悬链立管 段塞流 有限元法 动态响应 力学模型 参数分析
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S-175船关键剖面的入水砰击模拟 被引量:2
16
作者 何广华 张子豪 +1 位作者 武雨嫣 荆芃霖 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1058-1064,共7页
为了对实际船舶在恶劣海况下的入水砰击载荷进行精确的预报和分析,模型根据S-175集装箱船的横剖线图,分别对船艏、船舯、船艉建立了实尺度的船体剖面模型,选用软件LS-DYNA对3种关键剖面进行了数值模拟。采用显式有限元方法和任意拉格朗... 为了对实际船舶在恶劣海况下的入水砰击载荷进行精确的预报和分析,模型根据S-175集装箱船的横剖线图,分别对船艏、船舯、船艉建立了实尺度的船体剖面模型,选用软件LS-DYNA对3种关键剖面进行了数值模拟。采用显式有限元方法和任意拉格朗日-欧拉算法,有效地对物质结构边界的运动进行了跟踪。为了验证该数值模型的可靠性和精确性,对二维楔形体进行了数值模拟,其结果与试验数据吻合较好。以已有研究中实际船舶不同剖面处的下沉速度作为参考速度,对3种剖面分别进行了入水砰击模拟。该研究结果对S-175集装箱船砰击载荷的预报以及船型优化具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 集装箱船 实尺度 关键剖面 入水砰击 LS-DYNA软件 有限元方法 任意拉格日-欧拉算法 载荷预报
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