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金属结构航天器陨落过程三维瞬态传热有限元算法研究
被引量：
7
1
作者
石卫波
孙海浩
+2 位作者
唐小伟
马强
李志辉
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期219-225,共7页
构建金属桁架结构航天器陨落再入气动热环境有限元传热模型,是准确预测在轨服役期满大型航天器陨落再入解体过程温度分布的关键。本文采用四节点四面体单元对空间进行离散,依据泛函理论,将传热控制方程离散为代数方程组;利用有限单元法...
构建金属桁架结构航天器陨落再入气动热环境有限元传热模型,是准确预测在轨服役期满大型航天器陨落再入解体过程温度分布的关键。本文采用四节点四面体单元对空间进行离散,依据泛函理论,将传热控制方程离散为代数方程组;利用有限单元法总体合成得到具有对称正定、高度稀疏和非0元素分布的规则性刚度矩阵,发展一维变带宽压缩存贮技术,有效解决大型稀疏矩阵的数据存贮问题;为有效抑制求解过程出现的温度在时间和空间上的振荡问题,发展集中热容矩阵系数处理方法,将热容矩阵的同行或同列元素相加代替对角线元素,使非对角线元素化为0,构造求解三维瞬态温度场的两点向后差分格式、Crank-Nicolson格式和Galerkin格式。通过对正方体瞬态传热计算验证分析,在相同条件下,采用以上三种格式均可获得一致稳定的温度解,并得到与现有ANSYS有限元软件较为吻合的计算结果,验证了所建立三维瞬态传热有限元计算模型的准确可靠性。在此基础上,对铝合金低轨航天器薄壳结构进行了传热计算,给出了类天宫飞行器两舱体陨落飞行107.5 km～90 km不同高度的瞬态温度分布,为这类寿命末期航天器陨落再入解体预报提供理论支撑与可计算模型。
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关键词
金属桁架结构航天器
陨落再入
三维瞬态传热
有限元计算模型
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职称材料
一种稀疏矩阵算法及其在燃烧室传热计算中的应用
被引量：
1
2
作者
董哲林
陈国华
+2 位作者
蒋炎坤
王春发
庄瑞宜
《车用发动机》
北大核心
2011年第4期10-15,共6页
依据温度刚度矩阵为稀疏矩阵的特点,提出了一种基于链表数据结构的存储方法来构建整体刚度矩阵,并对该方法进行了优化,提高了检索效率。此外,改进了传统的高斯消去法,提出了沿对角线按局部长操作数最少的方法选主元的策略,该策略在确保...
依据温度刚度矩阵为稀疏矩阵的特点,提出了一种基于链表数据结构的存储方法来构建整体刚度矩阵,并对该方法进行了优化,提高了检索效率。此外,改进了传统的高斯消去法,提出了沿对角线按局部长操作数最少的方法选主元的策略,该策略在确保计算稳定性的前提下,既可以保证消元过程中剩余矩阵的稀疏性,又可以减小因选主元带来过大的额外计算量。将该方法应用于内燃机燃烧室耦合系统瞬态传热计算,计算结果表明,与传统方法相比,该算法能够显著提高求解效率。
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关键词
内燃机
燃烧室
三维瞬态传热
稀疏矩阵
链表
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职称材料
题名
金属结构航天器陨落过程三维瞬态传热有限元算法研究
被引量：
7
1
作者
石卫波
孙海浩
唐小伟
马强
李志辉
机构
中国空气动力研究与发展中心
四川大学数学学院
国家计算流体力学实验室
出处
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期219-225,共7页
基金
国家重点基础研究发展计划(2014CB744100)
国家自然科学基金(11325212
91530319)资助项目
文摘
构建金属桁架结构航天器陨落再入气动热环境有限元传热模型,是准确预测在轨服役期满大型航天器陨落再入解体过程温度分布的关键。本文采用四节点四面体单元对空间进行离散,依据泛函理论,将传热控制方程离散为代数方程组;利用有限单元法总体合成得到具有对称正定、高度稀疏和非0元素分布的规则性刚度矩阵,发展一维变带宽压缩存贮技术,有效解决大型稀疏矩阵的数据存贮问题;为有效抑制求解过程出现的温度在时间和空间上的振荡问题,发展集中热容矩阵系数处理方法,将热容矩阵的同行或同列元素相加代替对角线元素,使非对角线元素化为0,构造求解三维瞬态温度场的两点向后差分格式、Crank-Nicolson格式和Galerkin格式。通过对正方体瞬态传热计算验证分析,在相同条件下,采用以上三种格式均可获得一致稳定的温度解,并得到与现有ANSYS有限元软件较为吻合的计算结果,验证了所建立三维瞬态传热有限元计算模型的准确可靠性。在此基础上,对铝合金低轨航天器薄壳结构进行了传热计算,给出了类天宫飞行器两舱体陨落飞行107.5 km～90 km不同高度的瞬态温度分布,为这类寿命末期航天器陨落再入解体预报提供理论支撑与可计算模型。
关键词
金属桁架结构航天器
陨落再入
三维瞬态传热
有限元计算模型
Keywords
spacecraft with metal truss structure
falling reentry from the outer space
3-dimensinal transient heat transfer
finite-element computational model
分类号
O343.6 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
一种稀疏矩阵算法及其在燃烧室传热计算中的应用
被引量：
1
2
作者
董哲林
陈国华
蒋炎坤
王春发
庄瑞宜
机构
华中科技大学能源与动力工程学院
出处
《车用发动机》
北大核心
2011年第4期10-15,共6页
基金
湖北省自然科学基金资助(2008CDZ073)
文摘
依据温度刚度矩阵为稀疏矩阵的特点,提出了一种基于链表数据结构的存储方法来构建整体刚度矩阵,并对该方法进行了优化,提高了检索效率。此外,改进了传统的高斯消去法,提出了沿对角线按局部长操作数最少的方法选主元的策略,该策略在确保计算稳定性的前提下,既可以保证消元过程中剩余矩阵的稀疏性,又可以减小因选主元带来过大的额外计算量。将该方法应用于内燃机燃烧室耦合系统瞬态传热计算,计算结果表明,与传统方法相比,该算法能够显著提高求解效率。
关键词
内燃机
燃烧室
三维瞬态传热
稀疏矩阵
链表
Keywords
internal combustion engine
combustion chamber
3D transient heat transfer
sparse matrix
linked list
分类号
TK402 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
金属结构航天器陨落过程三维瞬态传热有限元算法研究
石卫波
孙海浩
唐小伟
马强
李志辉
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
7
在线阅读
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职称材料
2
一种稀疏矩阵算法及其在燃烧室传热计算中的应用
董哲林
陈国华
蒋炎坤
王春发
庄瑞宜
《车用发动机》
北大核心
2011
1
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职称材料
已选择
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参考文献
引证文献
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