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应力-渗流-溶蚀耦合作用下三维岩石裂隙渗透特性数值计算研究 被引量：2
1
作者 申林方 吕倩文 +3 位作者 刘文连 张家明 杨鸿忠 李泽 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期428-437,共10页
基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表... 基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表明:在渗流流速较低时,壁面溶蚀出来的离子得不到及时输运,使得出口处浓度较高溶蚀速度慢,裂隙结构呈“喇叭口”状。增大法向应力会减小裂隙开度,减慢溶质的运移速率,使得裂隙出口处的溶蚀速率显著降低,从而限制了其渗透率的发展。当壁面溶蚀反应速率较小时,裂隙渗透率呈持续缓慢增长的状态;随着溶蚀反应速率增加,出口处的溶蚀量会明显小于入口处,导致出口处壁面发生显著溶蚀之前,裂隙渗透率发展缓慢,此后渗透率便呈急速突变增长趋势。研究成果能够为酸蚀作用下岩石裂隙渗透能力的定量评价提供重要理论支撑。 展开更多
关键词 岩石裂隙 应力-渗流-溶蚀耦合 渗透特性 格子BOLTZMANN方法 数值计算
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大型竖井贯流泵站机组过渡过程的数值计算分析
2
作者 徐文俊 徐刚 +4 位作者 钱程 丁佳乐 孙云翰 张凡希 杨帆 《水电能源科学》 北大核心 2025年第6期120-123,184,共5页
为明确大型竖井贯流泵站机组的过渡过程水力性能的变化规律,基于Flowmaster软件构建了竖井贯流泵站机组过渡过程的计算模型,获取了竖井贯流泵站机组在启动过程、事故停机及正常停机时转速、流量、功率、扬程随时间的变化规律,对比了有... 为明确大型竖井贯流泵站机组的过渡过程水力性能的变化规律,基于Flowmaster软件构建了竖井贯流泵站机组过渡过程的计算模型,获取了竖井贯流泵站机组在启动过程、事故停机及正常停机时转速、流量、功率、扬程随时间的变化规律,对比了有无拍门的快速闸门断流时机组的启动及停机特性。结果表明,通过延长闸门开启时间可有效防止倒流,但会明显增大水泵的最大启动扬程及瞬时启动功率;在快速闸门上设置拍门可提高机组启动的可靠性,降低最大启动扬程和最大启动功率;在机组停机过程中,有无拍门的快速闸门对机组停机过渡过程物理参数的影响较小,在机组停机后应尽快关闭闸门,以减少水泵反转时间,降低倒泄流量及最大反转速度。 展开更多
关键词 泵站 贯流泵 过渡过程 数值计算
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飞机与发动机排气系统一体化模型的红外特性数值计算
3
作者 马壮 吉洪湖 +2 位作者 吕明浩 余雄庆 张勃 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期111-116,共6页
为了研究发动机排气系统向飞机后体传热而对飞机红外辐射特征产生的影响,建立了考虑和不考虑排气系统与飞机后体传热组合模型,通过有限体积法和反向蒙特卡罗法分别计算2种模型的流动传热特性和红外辐射特性。结果表明:考虑排气系统与飞... 为了研究发动机排气系统向飞机后体传热而对飞机红外辐射特征产生的影响,建立了考虑和不考虑排气系统与飞机后体传热组合模型,通过有限体积法和反向蒙特卡罗法分别计算2种模型的流动传热特性和红外辐射特性。结果表明:考虑排气系统与飞机后体传热时,在竖直探测面上,3~5μm波段积分辐射强度在探测角α=55°时增幅最大,增加了2.97%;8~14μm波段积分辐射强度在α=40°时增幅最大,增加了8.9%;3~5μm波段积分辐射强度随着探测角增大而先提高后降低,在α=5°时最高;8~14μm波段积分辐射强度随着探测角增大而先提高后降低,在α=90°时最高;飞机表面发射率由0.9降低到0.1时,在水平探测面上,α=45°,8~14μm积分辐射强度降低了78.6%,但是3~5μm波段积分辐射强度并没有降低,反而提高了2.56%。 展开更多
关键词 飞发一体化 排气系统 红外特性 流动传热 数值计算
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方程组降阶算法及其在电工装备数值计算中的应用
4
作者 金军 阎秀恪 +2 位作者 钟立国 张艳丽 任自艳 《电工技术学报》 北大核心 2025年第7期2020-2032,共13页
大型电气设备在进行有限元分析时,会遇到大规模数值计算问题。代数方程组阶数巨大导致计算时间长,计算效率低,有时甚至无法求解。该文研究有限元代数方程组的降阶求解,推导了分块迭代算法、正交降阶分解算法(OORDA),将禁忌搜索算法引入... 大型电气设备在进行有限元分析时,会遇到大规模数值计算问题。代数方程组阶数巨大导致计算时间长,计算效率低,有时甚至无法求解。该文研究有限元代数方程组的降阶求解,推导了分块迭代算法、正交降阶分解算法(OORDA),将禁忌搜索算法引入高斯消元法形成改进的高斯消元法(IGEM),提出了分块迭代算法分别与OORDA和IGEM相结合的方程组混合降阶算法,并通过编程实现。将OORDA、IGEM和两种混合降阶算法分别应用于长直载流导体的磁场有限元计算中,计算结果与解析解的对比验证了算法的正确性。将四种算法应用到单相变压器的磁场有限元计算中,两种混合降阶算法能够快速大幅降低方程组阶数,提高计算效率。该文提出的降阶算法可应用于电工装备物理场的大规模数值计算中,能显著提高复杂模型的有限元计算效率。 展开更多
关键词 有限元分析 代数方程组 降阶算法 大规模数值计算 计算效率
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转动导管桨的水动力性能数值计算
5
作者 顾建慧 周利兰 +1 位作者 李涛 李维 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期1-6,共6页
为了探讨转动导管螺旋桨的水动力性能,本文采用基于RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程的CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同导管剖面型式、不同导管转动角度下导管桨的敞水性能进行数值计算。首先,通过与实验结果的... 为了探讨转动导管螺旋桨的水动力性能,本文采用基于RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程的CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同导管剖面型式、不同导管转动角度下导管桨的敞水性能进行数值计算。首先,通过与实验结果的对比分析对所采用的数值计算方法进行了验证;然后,基于数值计算结果讨论了导管剖面型式变化、导管后添加舵及导管转动的情况下导管桨敞水性能的变化。结果表明,扭矩系数受导管剖面型式变化的影响比推力系数大,导管桨的推力系数基本不变,扭矩系数变小,敞水效率升高;导管后舵的存在使导管桨推力系数和扭矩系数都增大,但敞水效率几乎不变;导管转动后,推力系数在转动角度达一定值前略微增加,之后大幅下降,而扭矩系数一直大幅增大,敞水效率明显下降。 展开更多
关键词 转动导管 导管螺旋桨 敞水性能 数值计算
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带红外抑制器的直升机整机红外辐射特性数值计算
6
作者 易立 单勇 +1 位作者 张靖周 孙文静 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期97-104,共8页
为获得直升机整机的红外辐射特征,构建了带分流引射式红外抑制器的直升机模型,耦合旋翼下洗气流、前飞来流和排气喷流,考虑发动机机匣、红外抑制器与机身的换热,研究了直升机整机在悬停、飞行状态下的整机红外辐射空间分布。结果表明:... 为获得直升机整机的红外辐射特征,构建了带分流引射式红外抑制器的直升机模型,耦合旋翼下洗气流、前飞来流和排气喷流,考虑发动机机匣、红外抑制器与机身的换热,研究了直升机整机在悬停、飞行状态下的整机红外辐射空间分布。结果表明:在悬停状态下,旋翼下洗气流呈现“螺旋”状流动,表现为“下压”排气喷流并使其偏向左侧,从而引起整机辐射的左右不对称;在前飞状态下,前飞来流与旋翼下洗气流相互作用,共同影响排气喷流的发展。太阳辐射使向阳面机身蒙皮温度显著升高,整体温升为10K左右,最高温升可达23K,改变太阳光入射方向,机身向阳面蒙皮温升程度相似,温升区域改变。整机3~5µm波段,飞行速度增大导致气体红外辐射强度降低,在270km/h下较悬停时的降低35%左右,太阳辐射则使机身向阳面蒙皮辐射显著增强,增幅最高可达30%以上;整机8~14µm波段,红外辐射强度受飞行速度影响较小,在不同速度下差异为2%左右,太阳光自机身侧方入射时,向阳侧较另一侧8~14µm波段红外辐射强度整体提升10%左右。 展开更多
关键词 直升机 红外辐射特征 红外抑制器 数值计算 太阳辐射
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O_(2)/PE固液混合发动机燃烧效率数值计算
7
作者 胡峰 王印 +2 位作者 王栋 刘雪莉 王新强 《火炸药学报》 北大核心 2025年第3期279-286,I0006,共9页
基于燃气与固体燃料的耦合传热,建立了固液混合发动机燃烧室内流场数值计算模型,以聚乙烯(PE)为燃料、氧气为氧化剂研究了氧气旋流强度、氧气流强和燃烧室压强对燃烧效率的影响。结果表明,氧气直流喷注时,火焰距离燃面较远且后燃烧室中... 基于燃气与固体燃料的耦合传热,建立了固液混合发动机燃烧室内流场数值计算模型,以聚乙烯(PE)为燃料、氧气为氧化剂研究了氧气旋流强度、氧气流强和燃烧室压强对燃烧效率的影响。结果表明,氧气直流喷注时,火焰距离燃面较远且后燃烧室中气相反应集中在氧含量较高的轴线附近,使后燃烧室凹腔存在较多燃料残留,导致发动机燃烧效率较低;喷注器旋流数大于0.2后,旋流喷注可显著强化气相掺混,当旋流数由0.167增大到0.444时,燃烧效率可提高5.25%;氧气入口流强每增加25kg/(m^(2)·s),燃烧效率以约1.1%的幅度提升;燃烧室压强对发动机燃烧效率和燃面退移速率的影响均较小。 展开更多
关键词 物理化学 固液混合发动机 燃烧效率 数值计算 旋流强度 氧气流强 对流传热 扩散燃烧
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UH模型数值计算优化分析
8
作者 张奎 姚仰平 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期546-552,共7页
数值计算是进行岩土工程问题分析的重要工具,将统一硬化(UH)模型准确、高效地应用于岩土工程数值计算具有重要价值。基于此,研究分析了UH模型在理论继承性、加卸载判断、等效思想应用等方面的优越性,开发了UH模型图形用户界面(GUI)组件... 数值计算是进行岩土工程问题分析的重要工具,将统一硬化(UH)模型准确、高效地应用于岩土工程数值计算具有重要价值。基于此,研究分析了UH模型在理论继承性、加卸载判断、等效思想应用等方面的优越性,开发了UH模型图形用户界面(GUI)组件和用户自定义材料(UMAT)子程序,进而将UH模型有效嵌入有限元软件,并通过应用切线刚度矩阵的对称化方法及低压应力变换改进公式改进了数值计算的收敛性。将UH模型应用于地基荷载板试验模拟,发现UH模型计算所得荷载-沉降曲线与试验数据较为接近,体现了UH模型在地基变形计算中的可靠性。研究结果实现了UH模型数值计算功能的有效开发及计算方法的改进优化,对解决复杂岩土工程问题具有重要价值。 展开更多
关键词 数值计算 统一硬化模型 用户自定义材料 收敛性 地基承载力
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倾转旋翼飞行器/舰船耦合流场数值计算研究
9
作者 梁洪瑜 李正阳 +1 位作者 苏析超 黄斌 《机床与液压》 北大核心 2025年第18期223-230,共8页
美国V22鱼鹰倾转旋翼类飞行器在美国黄蜂级两栖攻击舰上悬停时,舰面不对称流动会对其产生影响。针对此开展倾转旋翼飞行器/两栖攻击舰耦合流场数值计算研究。采用URANS方法求解非定常可压N-S方程,并采用滑移网格方法实现旋翼的旋转运动... 美国V22鱼鹰倾转旋翼类飞行器在美国黄蜂级两栖攻击舰上悬停时,舰面不对称流动会对其产生影响。针对此开展倾转旋翼飞行器/两栖攻击舰耦合流场数值计算研究。采用URANS方法求解非定常可压N-S方程,并采用滑移网格方法实现旋翼的旋转运动,通过在滑移界面上进行交换信息,实现网格间的通量计算。通过对比分析V22鱼鹰在舰面甲板不同横向位置下的耦合流场与旋翼气动力,发现V22鱼鹰一侧旋翼在舷外(模型B)时,其气动力特性略优于两侧旋翼均在舷内(模型A)的情况。这表明V22鱼鹰倾转旋翼类飞行器在舰面起降时,上层建筑尾流的影响大于地面效应对于旋翼的影响。在0°风向角,两种起降位置均出现了右侧旋翼拉力大于左侧旋翼拉力的情况,且模型B的起降位置优于模型A。在30°风向角,模型A左侧旋翼拉力大于右侧旋翼拉力;而模型B左右侧拉力相当,且略大于模型A的拉力。 展开更多
关键词 倾转旋翼 耦合流场 数值计算 N-S方程 滑移网格
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超高水压盾构盾尾密封性能试验及数值计算研究
10
作者 高文梁 吴浩 +2 位作者 闫阳 张琳 胡建立 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第S1期61-70,共10页
为研究2000 kPa超高水压环境下盾构盾尾密封性能的关键影响因素及评价标准,设计一套模拟尾盾内径2000 mm的盾尾密封试验台,并开展最高2000 kPa的超高水压密封性能试验。通过分析盾尾密封原理,确定影响其性能的关键因素:保持最大油脂压... 为研究2000 kPa超高水压环境下盾构盾尾密封性能的关键影响因素及评价标准,设计一套模拟尾盾内径2000 mm的盾尾密封试验台,并开展最高2000 kPa的超高水压密封性能试验。通过分析盾尾密封原理,确定影响其性能的关键因素:保持最大油脂压力高于外部环境泥水压力,确保油脂充分填充盾尾间隙并有效抵抗外部泥水侵入。基于此,对试验台的盾尾密封系统和压力监测控制系统进行针对性改进。试验台采用6道尾刷设计,可在高压环境下有效传递环境压力并保障尾刷钢板的安全性;同时,在油脂腔圆周方向设置10个压力监测点,实现对油脂腔内部压力变化的实时监测与反馈。通过建立压力递增的试验方案,以油脂腔内部压力波动不超过100 kPa为密封性能达标的评价标准,成功完成了2000 kPa超高水压密封试验,验证了试验台设计的有效性。试验结果表明:通过实时监测油脂腔各监测点压力变化并实时调节油脂腔压力,保持最大油脂腔压力高于外部水压50 kPa,可实现盾尾密封系统在2000 kPa超高水压环境下的有效密封。此外,基于对试验数据和试验现象的分析,建立数值计算模型,重点研究注脂口数量和注脂压力对油脂腔压力的影响,推导出多组经验公式,可用于评估油脂腔从注脂开始到压力稳定所需时间,以及稳定压力相对注脂压力的压降值。 展开更多
关键词 高水压环境 盾构 盾尾密封 油脂腔数量 油脂腔压力 数值计算
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激光雷迪尔级帆船水动力特性试验与数值计算研究 被引量：2
11
作者 王国玉 许明辉 +3 位作者 贺中华 李兴龙 张锡广 陈泰然 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期278-288,共11页
采用试验观测和数值计算的方法研究了六自由度激光雷迪尔级帆船的水动力特性.设计了一套帆船六元力试验测量方法,通过拖曳水池试验获得帆船的水动力特性.采用雷诺时均计算方法和重叠网格技术,通过对试验和仿真的六元力结果进行对比,验... 采用试验观测和数值计算的方法研究了六自由度激光雷迪尔级帆船的水动力特性.设计了一套帆船六元力试验测量方法,通过拖曳水池试验获得帆船的水动力特性.采用雷诺时均计算方法和重叠网格技术,通过对试验和仿真的六元力结果进行对比,验证了数值计算方法的准确性.对不同航行姿态下的帆船水动力性能进行了模拟,分析了船体航速、迎角、侧倾角、漂角四个因素对帆船六元水动力的影响规律.研究结果表明:对纵向力影响权重较高的因子是航速和迎角,纵向力与航速呈非线性关系;对横向力影响较大的因子是漂角且两者呈线性关系;侧倾力矩主要受侧倾角和漂角的影响,随侧倾角的增加先减小后增大,在侧倾角为15°附近出现拐点;俯仰力矩受航速和迎角影响较大,随迎角的增大呈线性增大关系;转首力矩对漂角变化响应最大,随漂角增大线性增大.文中获得的六元水动力特性和数据可为提高帆船的操纵性提供重要数据支撑. 展开更多
关键词 激光雷迪尔级帆船 水动力特性 六元力 试验测试 数值计算
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轴流式核主泵内部流动特性数值计算与试验 被引量：1
12
作者 蔡龙 徐源 +3 位作者 龙云 周震 朱荣生 袁寿其 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1189-1195,1210,共8页
以轴流式核主泵为研究对象,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,计算模型为SST k-ω湍流模型,重点选取了0.9Q,1.0Q与1.1Q工况,对轴流式核主泵内部流动特性进行分析,结合性能试验台完成试验验证.在分析计算结果时,重点考察了泵出口中心... 以轴流式核主泵为研究对象,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,计算模型为SST k-ω湍流模型,重点选取了0.9Q,1.0Q与1.1Q工况,对轴流式核主泵内部流动特性进行分析,结合性能试验台完成试验验证.在分析计算结果时,重点考察了泵出口中心截面的速度流线图和速度分布云图,以此来深入探讨泵在不同流量条件下内部流动模式的差异及其演变趋势;提取叶轮与导叶叶片通道回转面的压力速度云图、叶轮叶片与导叶叶片的压力载荷曲线,对比分析不同流量下泵内部流动结构及其变化规律,进一步揭示叶轮和导叶内的流动分布及能量转换机制.通过试验对数值计算开展了对比验证,计算结果与试验结果基本吻合,扬程模拟值比试验值低3.87%,效率模拟值比试验值低1.94%.本研究深入揭示了轴流式核主泵内部流动特性,对充分认识核主泵水力结构与内部流动关联性至关重要,为轴流式核主泵的设计和性能优化提供参考依据. 展开更多
关键词 轴流式核主泵 内部流动特性 数值计算与试验 湍流模型
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小型堆核主泵内部流动特性数值计算 被引量：2
13
作者 李天斌 郭喜安 龙云 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期433-439,455,共8页
为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法,选取4种工况(0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d与1.2 Q d)进行内部流动特性分析,并选取具有典型意义的出口中心截面,以三维速度流线、速度分布云... 为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法,选取4种工况(0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d与1.2 Q d)进行内部流动特性分析,并选取具有典型意义的出口中心截面,以三维速度流线、速度分布云图、涡量分布云图等形式,对比考察了不同流量工况条件下泵内部流动规律及其变化趋势.通过分析叶轮与导叶之间的通道回转面压力、速度分布云图以及叶轮叶片与导叶叶片的叶片压力载荷曲线,解析了叶轮和导叶内部的流动分布和能量转换机制,从而为小型堆核主泵的水力优化设计提供直观认识.研究结果表明:在设计流量工况1.0 Q d下,小型堆核主泵内部流线平顺稳定,叶片工作面与背面压力载荷较稳定;在小流量工况0.6 Q d和0.8 Q d下,叶轮叶片上高压区增大;在大流量工况1.2 Q d运行时,泵内压力分布变化较大;试验结果与数值计算结果的一致性进一步验证了计算模型的准确性.研究结果不仅阐释了小型堆核主泵内部的流动特性,而且为小型堆核主泵的设计提供了一定的理论依据和应用指导. 展开更多
关键词 小型堆核主泵 水动力特性 内部流动 数值计算 试验
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基于固液两相耦合物质点法的饱和地基液化数值计算方法 被引量：1
14
作者 冯晓青 叶斌 +1 位作者 苗沪生 林创基 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期15-25,共11页
为研究动力荷载作用下饱和地基液化问题,编制了可用于分析固液两相介质相互作用的三维显式物质点法程序MapleLeaf。首先,基于多孔介质理论,采用单点格式同时描述固液两相介质,推导u-p格式下固液两相耦合物质点算式;然后,通过静水压力柱... 为研究动力荷载作用下饱和地基液化问题,编制了可用于分析固液两相介质相互作用的三维显式物质点法程序MapleLeaf。首先,基于多孔介质理论,采用单点格式同时描述固液两相介质,推导u-p格式下固液两相耦合物质点算式;然后,通过静水压力柱三维模型及太沙基一维固结理论模型的数值解与理论解的对比分析,验证程序在固液两相静力条件下物质点法数值计算的可靠性;接着,增加动力算法模块,引入可用于分析动力条件下饱和土体液化问题的Cyclic Mobility本构模型;最后,分别基于现有文献及现场制备的振动台饱和地基模型,建立物质点数值模型,通过物质点法模型数值解与试验结果的对比分析,验证程序在动力条件下饱和地基液化问题分析的准确性。结果表明:基于物质点法的固液两相耦合数值计算方法能够较好反应动力条件下饱和地基液化前后超孔隙水压值的增长和消散的基本规律。编制的物质点法程序能够准确分析动力荷载作用下饱和地基液化问题。 展开更多
关键词 物质点法 固液两相耦合 饱和地基 土体液化 数值计算方法
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M型超高速两栖车辆静水航行数值计算分析 被引量：1
15
作者 黄东彦 孙旭光 +3 位作者 邱思聪 叶辉 孙晓策 陈鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第31期13376-13383,共8页
两栖车辆的水动力构型研究正逐步由中低航速构型转向高航速构型设计。为解决两栖车高航速阻力大、兴波强烈等问题,提出M型超高速两栖车辆构型,并基于计算流体力学方法对该车型不同直航工况进行了数值分析。分析结果表明,该构型能够通过... 两栖车辆的水动力构型研究正逐步由中低航速构型转向高航速构型设计。为解决两栖车高航速阻力大、兴波强烈等问题,提出M型超高速两栖车辆构型,并基于计算流体力学方法对该车型不同直航工况进行了数值分析。分析结果表明,该构型能够通过吸收首兴波提升车体整体水动升力并显著降低两栖车辆水上航行阻力,且通过合理的重心位置设计能达成较好的纵向稳定性。 展开更多
关键词 两栖车辆 M构型 水动性能 数值计算
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基于Voronoi图的精细化PFC数值计算方法与应用 被引量：1
16
作者 刘辙 王兆会 《中国煤炭》 北大核心 2024年第8期122-134,共13页
由于岩石细观结构决定宏观力学行为,离散元计算结果的准确性取决于数值模型对岩石复杂细观结构的表征程度。为提高离散元数值计算在采矿工程中的适用性,基于Voronoi图提出一种精细化PFC数值计算方法。Voronoi图剖分空间形成的凸多面体... 由于岩石细观结构决定宏观力学行为,离散元计算结果的准确性取决于数值模型对岩石复杂细观结构的表征程度。为提高离散元数值计算在采矿工程中的适用性,基于Voronoi图提出一种精细化PFC数值计算方法。Voronoi图剖分空间形成的凸多面体具有随机性和多样性,与岩石细观结构具有自相似性;将Voronoi图中点、线、面、体的编号与坐标数据导入PFC,借助PFC内嵌Fish语言将其转化为PFC可识别几何体,基于Voronoi单元提出2种不规则颗粒模型构建方法(VCPM和VBPM),分别模拟完整岩石和破碎岩石;采用Monte-Carlo方法生成服从Weibull分布的伪随机数,表征岩石细观力学参数,实现岩石非均质性模拟,将不规则颗粒周围接触数目定义为Coordination Number(CN),颗粒体积和颗粒CN分别服从Weibull分布和正态分布,实现岩石细观结构复杂性模拟;VCPM模型可准确模拟完整岩石在单轴和三轴抗压条件下的强度特征及峰前硬化、峰后软化、体积剪胀等行为,模拟所得岩石单轴抗压强度221 MPa,弹性模量64 GPa,内聚力和内摩擦角分别为34 MPa和55°,与实验数据具有较高的一致性;高内摩擦角表明VCPM模型内不规则颗粒间的剪切闭锁效应增强,且模拟结果可反映岩石破坏模式随围压增大由劈裂向剪切甚至塑性流动转变的现象;VBPM模型可准确模拟破碎岩石在侧限压缩实验中的压实和承载特征,初始加载阶段,破碎岩石中含大量孔隙,变形曲线斜率小,轴向载荷增加导致孔隙逐渐压实,变形曲线斜率快速升高,应力应变曲线模拟结果与实验结果吻合,由于VBPM模型不规则颗粒间的自由度差异明显,压缩过程中颗粒间的接触力呈现非均匀分布特征。 展开更多
关键词 VORONOI图 数值计算 岩石细观结构 力学行为
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壁面粗糙度对隔离段气动性能影响的数值计算
17
作者 张凡 周少伟 +2 位作者 王艳华 李于来 戴军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1725-1734,共10页
针对粗糙度对隔离段性能影响,本文开展了不同粗糙度大小、不同粗糙度分布对相同背压下隔离段内激波串发展以及对隔离段出口气流参数影响的数值计算。隔离段进口马赫数2.0,总压0.82 MPa,总温840 K。研究结果表明:与光滑壁面相比,整体布... 针对粗糙度对隔离段性能影响,本文开展了不同粗糙度大小、不同粗糙度分布对相同背压下隔离段内激波串发展以及对隔离段出口气流参数影响的数值计算。隔离段进口马赫数2.0,总压0.82 MPa,总温840 K。研究结果表明:与光滑壁面相比,整体布置粗糙度时,边界层转捩提前,激波串起始位置向上游移动,隔离段出口气流参数下降;当粗糙带布置在50S时,随着粗糙度的增加,激波串起始位置后移;当粗糙带布置在70S时,随着粗糙度的增加,隔离段出口气流总压恢复系数升高。因此,合理布置粗糙度位置及大小能够使隔离段具有更优的性能。 展开更多
关键词 隔离段 气动性能 粗糙度 流动控制 边界层转捩 激波 流动损失 数值计算
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螺旋桨水动力噪声数值计算方法研究
18
作者 朱天赐 傅慧萍 李杰 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第3期69-74,共6页
为了确立水动力噪声量化计算规程,对基于FW-H方程的声类比计算方法进行系统性研究。采用螺旋桨水动力性能EFD及CFD标模DTMB 4 119螺旋桨为研究对象,基于大涡模拟方法系统探讨了声类比计算收敛性相关问题,包括声学计算时间的影响分析、... 为了确立水动力噪声量化计算规程,对基于FW-H方程的声类比计算方法进行系统性研究。采用螺旋桨水动力性能EFD及CFD标模DTMB 4 119螺旋桨为研究对象,基于大涡模拟方法系统探讨了声类比计算收敛性相关问题,包括声学计算时间的影响分析、单个叶片声压与叶片总声压的关系、声压与流动压力比较等。研究表明,声学计算时间的长短对频率谱的分布有影响,但平均声压级几乎不受影响,误差不到1%;单个叶片的SPL几乎相等但声压存在相位差,总体SPL相比单个叶片有所降低;螺旋桨远场声压一般低于流动压力,近场螺旋桨域内则例外,呈现不收敛趋势。由此可见,将流动与声传播解耦的声类比方法对于近场声压求解有一定局限性。 展开更多
关键词 螺旋桨 水动力噪声 数值计算方法 声类比 FW-H方程
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排水刚性桩抗液化特性数值计算分析
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作者 杨耀辉 辛公锋 +2 位作者 陈育民 张小宁 李文闻 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1177-1183,共7页
为分析排水刚性桩的抗液化作用效果,开展了排水刚性桩的数值计算模拟,基于振动台试验实测结果验证了计算模型的可靠性,针对设置不同排水通道数量的排水桩桩周超孔压比、超孔隙水渗流特性等进行了计算分析。结果表明:①试验实测值与数值... 为分析排水刚性桩的抗液化作用效果,开展了排水刚性桩的数值计算模拟,基于振动台试验实测结果验证了计算模型的可靠性,针对设置不同排水通道数量的排水桩桩周超孔压比、超孔隙水渗流特性等进行了计算分析。结果表明:①试验实测值与数值模拟结果吻合较好,证明了计算模型的可靠性和合理性;②桩身1倍桩径处超孔压比峰值为0.7,1.5倍桩径处为1.0,排水刚性桩的有效作用范围在桩周1倍桩径左右;③单侧排水通道排水桩影响范围为以桩心为圆心、1倍桩径为半径的近似半圆,双侧和四侧排水通道排水桩影响范围为与单侧排水通道圆心和半径相同的整圆,排水体附近渗流矢量均指向排水通道,表明了排水通道发挥了有效的排水作用。 展开更多
关键词 排水刚性桩 数值计算分析 超孔压比 抗液化特性
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波浪增阻数值计算在高速船舶船型设计中应用
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作者 孙东辉 许东方 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第20期65-68,共4页
高速船舶通过船型设计可以有效降低波浪增阻,从而实现海上快速救援的目的。本文研究波浪增阻的数值计算方法,包括势流二维切片法以及RANS/LES混合法,阐述2种计算方法的原理,对波浪增阻频率响应函数进行对比计算。以减小波浪增阻、提升... 高速船舶通过船型设计可以有效降低波浪增阻,从而实现海上快速救援的目的。本文研究波浪增阻的数值计算方法,包括势流二维切片法以及RANS/LES混合法,阐述2种计算方法的原理,对波浪增阻频率响应函数进行对比计算。以减小波浪增阻、提升稳定性为船型设计优化目标,使用势流二维切片法以及RANS/LES混合法对优化前后的波浪增阻进行计算,结果表明2种方法均可实现对波浪增阻的数值计算,RANS/LES混合法具有较高的计算精度,更适合于评估复杂的水动力性能。 展开更多
关键词 波浪增阻 数值计算 高速 船型设计
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