面特征无反射边界条件处理关键问题的直接数值模拟 被引量：2

1

作者 李德波 樊建人 +2 位作者 易富兴 卢树强 岑可法 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期427-434,共8页

对特征无反射边界条件(characteristic non-reflecting boundary conditions)中面特征无反射边界条件处理方法进行了细致的研究,提出了新的数学处理方法,并通过大量的数值模拟研究表明,这种方法在处理边界上声波扰动引起的数值稳定性方... 对特征无反射边界条件(characteristic non-reflecting boundary conditions)中面特征无反射边界条件处理方法进行了细致的研究,提出了新的数学处理方法,并通过大量的数值模拟研究表明,这种方法在处理边界上声波扰动引起的数值稳定性方面具有明显的优势.进行了可压缩圆孔射流直接数值模拟研究,数值模拟的结果与实验结果吻合比较好,表明本文提出的面特征边界数学处理方法是相对准确的. 展开更多

关键词 特征无反射边界条件 直接数值模拟 圆孔射流 面边界条件

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角点处理的特征无反射边界条件直接数值模拟 被引量：1

2

作者 李德波 杨建山 +2 位作者 樊建人 罗坤 岑可法 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期31-36,共6页

对特征无反射边界条件中角点耦合处理方法进行了分析,提出了新的角点耦合处理数学方法.对空间发展的可压缩圆孔射流进行数值模拟,并将模拟结果与试验值进行了对比.结果表明:新的角点耦合处理数学方法在处理声波反射方面是有效的,数值模... 对特征无反射边界条件中角点耦合处理方法进行了分析,提出了新的角点耦合处理数学方法.对空间发展的可压缩圆孔射流进行数值模拟,并将模拟结果与试验值进行了对比.结果表明:新的角点耦合处理数学方法在处理声波反射方面是有效的,数值模拟结果与试验值吻合较好. 展开更多

关键词 特征无反射边界条件 圆孔射流 声波反射 耦合角点边界条件 数值模拟

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拉氏无反射边界条件在水下爆炸中的应用

3

作者 宫翔飞 洪滔 +2 位作者 王政 张树道 杨基明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期60-64,共5页

在计算流体动力学的实际应用中,无反射边界条件是一个重要的研究课题。本文根据时间插值的特征线方法在拉氏框架下构造了拉氏无反射边界条件,并应用在SPH方法中。与拉氏方法在欧拉框架下的特征线方法相比,该方法不需要区分超声速和亚声... 在计算流体动力学的实际应用中,无反射边界条件是一个重要的研究课题。本文根据时间插值的特征线方法在拉氏框架下构造了拉氏无反射边界条件,并应用在SPH方法中。与拉氏方法在欧拉框架下的特征线方法相比,该方法不需要区分超声速和亚声速流,在来流和出流中也具有相同的形式,因而更加简单易行。数值结果表明,本文的方法在水下爆炸的数值模拟中能够得到较好的结果。 展开更多

关键词 爆炸力学 特征线方法 时间插值 无反射边界条件 拉氏边界 光滑粒子流体动力学

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无反射边界条件对空中爆炸超压峰值影响范围研究 被引量：2

4

作者 章幂 吴国民 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第9期40-44,共5页

选取合理的模型和状态方程参数,利用有限元软件LS-DYNA计算空中爆炸超压峰值,将数值模拟结果与实验结果和经验公式进行对比,证明参数选择的合理性并验证数值模拟的精度。通过控制参数,选择不同的比例距离,研究无反射边界条件对TNT空中... 选取合理的模型和状态方程参数,利用有限元软件LS-DYNA计算空中爆炸超压峰值,将数值模拟结果与实验结果和经验公式进行对比,证明参数选择的合理性并验证数值模拟的精度。通过控制参数,选择不同的比例距离,研究无反射边界条件对TNT空中爆炸峰值超压的影响,结果表明,无反射边界附近一定范围内的超压峰值会受到影响;建模区域的比例距离超出考查范围一定区域可减弱无反射边界条件对超压峰值的影响。 展开更多

关键词 空中爆炸 无反射边界条件 数值模拟 LS-DYNA

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大气波动传播问题的一种无反射数值边界格式 被引量：2

5

作者 刘晓 徐寄遥 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期111-117,共7页

根据无反射边界条件的基本原则,考虑到高阶的数值边界格式可以减小边界误差和虚假反射,利用曲线拟合中最小二乘法的思想,提出了一种高阶的光滑拟合外推边界格式(SFEBS)．因为大气运动的控制方程简化后可以归结为一个对流方程,所以作为... 根据无反射边界条件的基本原则,考虑到高阶的数值边界格式可以减小边界误差和虚假反射,利用曲线拟合中最小二乘法的思想,提出了一种高阶的光滑拟合外推边界格式(SFEBS)．因为大气运动的控制方程简化后可以归结为一个对流方程,所以作为边界格式之间的比较和检验,在一维情况下用对流方程和数值模拟中具有代表性的波包和激波作为算例,将其与传统的基于Taylor展开思想构造的边界条件(TEBS)进行了比较．计算结果表明,在高阶情况下,用SFEBS计算波动传播问题的虚假反射约为用同阶TEBS计算的 1／6,说明高阶的SFEBS可以作为一种很好的无返射数值边界格式．为今后模拟大气波动提供了一种很好的数值边界格式． 展开更多

关键词 无反射数值边界格式 光滑拟合外推边界格式 大气波动 虚假反射

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基于虚拟点的反应流Navier-Stokes特征边界条件及其应用

6

作者 赵俊琪 钱琛庚 +1 位作者 王成 孙远翔 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期348-358,共11页

针对通风条件下大尺度加氢站事故模拟,从一维局部无黏特征分析出发,发展了使用虚拟点的三维反应流Navier-Stokes无反射特征边界条件,通过引入横向项和化学反应源项,有效消除了火焰面、亚声速流场与计算域边界相互作用时产生的非物理反射... 针对通风条件下大尺度加氢站事故模拟,从一维局部无黏特征分析出发,发展了使用虚拟点的三维反应流Navier-Stokes无反射特征边界条件,通过引入横向项和化学反应源项,有效消除了火焰面、亚声速流场与计算域边界相互作用时产生的非物理反射,实现了计算域边界处通风条件的无反射施加,提高了开放空间数值模拟的计算效率.通过开展51 m×51 m×10 m加氢站中长管拖车、加注机意外氢气泄漏扩散的数值模拟,给出了多种风况下可燃气云扩散结果,探究了通风条件及复杂环境对可燃气云发展规律的影响,对潜在危险区域进行了定量分析,并选取最危险氢气泄漏扩散结果开展高度非均匀气云爆炸的数值模拟,对不同设备处接收的超压和冲量进行了定量转化,完成了加氢站典型事故的风险评估. 展开更多

关键词 无反射边界条件 高压氢气泄漏 非均匀气云爆炸 数值模拟

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使用时间插值的特征线法在光滑粒子法拉氏边界条件中的应用

7

作者 宫翔飞 张树道 杨基明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期830-838,共9页

在计算流体动力学的实际应用中无反射边界条件是一个重要的研究课题.文中应用时间插值的特征线方法构造了一种新式的拉氏边界条件,并应用在光滑粒子法中.该方法与使用特征线方法的欧拉边界条件方法相比,不需要区分超声速和亚声速流的不... 在计算流体动力学的实际应用中无反射边界条件是一个重要的研究课题.文中应用时间插值的特征线方法构造了一种新式的拉氏边界条件,并应用在光滑粒子法中.该方法与使用特征线方法的欧拉边界条件方法相比,不需要区分超声速和亚声速流的不同,并且在入流和出流中具有相同的形式,因而更加简便易行.数值结果表明,采用时间插值特征线法的拉氏边界条件方法在稀疏波、激波以及爆轰波的模拟中都能够得到较好的无反射效果. 展开更多

关键词 时间插值 特征线法 无反射边界条件 拉氏边界条件 光滑粒子法

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基于SBFE虚粒子边界的结构入水数值模拟

8

作者 李上明 赵梓斌 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第12期153-158,共6页

通过联合比例边界有限元法(SBFEM)和光滑粒子法(SPH),提出了一种基于SPH框架下新的无反射边界—SBFE虚粒子边界,该SBFE虚粒子边界能够准确的模拟边界波的透射过程,能够以较小计算域模拟无穷域的特征,从而显著地提高SPH算法模拟无穷域流... 通过联合比例边界有限元法(SBFEM)和光滑粒子法(SPH),提出了一种基于SPH框架下新的无反射边界—SBFE虚粒子边界,该SBFE虚粒子边界能够准确的模拟边界波的透射过程,能够以较小计算域模拟无穷域的特征,从而显著地提高SPH算法模拟无穷域流体的计算效率。最后,将SBFE虚粒子边界应用于无穷水域的结构入水数值模拟,验证了SBFE虚粒子边界模拟无穷域流体的准确性。 展开更多

关键词 SBFEM SPH SBFE虚粒子边界 无反射边界 结构入水

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黎曼边界条件在高阶精度非结构有限体积方法中的验证与应用

9

作者 孔令发 刘伟 董义道 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期21-32,I0001,共13页

黎曼边界条件是一种弱施加边界条件。通过引入有限波模型,对亚声速入口、出口以及远场边界可采用精确求解黎曼问题来统一处理,有效简化了此类边界条件的施加过程,避免了基于特征关系式与黎曼不变量的推导,并已在二阶精度非结构有限体积... 黎曼边界条件是一种弱施加边界条件。通过引入有限波模型,对亚声速入口、出口以及远场边界可采用精确求解黎曼问题来统一处理,有效简化了此类边界条件的施加过程,避免了基于特征关系式与黎曼不变量的推导,并已在二阶精度非结构有限体积方法中取得了较好的数值表现。为进一步验证该边界条件的实用价值,将其推广至高阶精度非结构有限体积离散。通过基于制造解方法(Method of Manufactured Solutions, MMS)的流动、亚声速无黏圆柱绕流及添加初始高斯脉冲扰动的非定常流动这三类数值算例,分别检验了黎曼边界条件在高阶精度非结构有限体积求解器中的数值表现。从计算结果来看,施加黎曼边界条件不会破坏离散格式的设计精度,同时,相比基于一维黎曼不变量的无反射边界条件,黎曼边界条件的施加过程简便,且维持了较好的出口特性,为基于非结构有限体积方法的高精度数值模拟提供了一种更加简单有效的亚声速边界处理方式。 展开更多

关键词 高阶精度非结构有限体积方法 弱施加边界条件 有限波模型 黎曼边界条件 无反射边界条件 制造解方法

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节理对爆炸波传播影响的数值研究 被引量：36

10

作者 张秀丽 焦玉勇 +1 位作者 刘泉声 刘宝莉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期717-721,共5页

采用加入无反射边界条件的DDA程序,研究了节理面对应力波传播的影响。结果表明,节理面能阻碍波的传播,有利于波的衰减,节理面越多,波的反射越强,而波的透射越弱。模拟了一个现场爆炸试验,研究爆炸产生的应力波在节理岩体中传播、衰减的... 采用加入无反射边界条件的DDA程序,研究了节理面对应力波传播的影响。结果表明,节理面能阻碍波的传播,有利于波的衰减,节理面越多,波的反射越强,而波的透射越弱。模拟了一个现场爆炸试验,研究爆炸产生的应力波在节理岩体中传播、衰减的规律,模拟结果与现场试验结果比较吻合。研究表明,DDA方法可以模拟节理面对应力波传播的阻碍作用,用它来模拟爆炸波在节理岩体中的传播是适用的。 展开更多

关键词 DDA 爆炸波 节理岩体 无反射边界

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地震激励下桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响 被引量：12

11

作者 罗川 占昌宝 +2 位作者 楼云锋 金先龙 丁振坤 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期20-26,共7页

为探讨桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响,以桩-土-结构耦合系统为研究对象,建立三维非线性有限元模型。采用Drucker-Prager非线性土体本构模型,利用罚函数法实现桩-土-结构界面间的非线性耦合作用,引入无反射边界条件,并考... 为探讨桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响,以桩-土-结构耦合系统为研究对象,建立三维非线性有限元模型。采用Drucker-Prager非线性土体本构模型,利用罚函数法实现桩-土-结构界面间的非线性耦合作用,引入无反射边界条件,并考虑重力因素,得到了水平和竖直方向组合地震激励下桩-土非线性相互作用对桩基地震响应的影响。结果表明,考虑桩-土接触非线性,桩基的加速度响应峰值减小,桩土之间出现明显的分离现象,桩基剪力和弯矩峰值有所增加。通过对桩基轴力的校核,桩基不承受拉力,不会发生拔桩现象。 展开更多

关键词 桩-土动力相互作用 地震反应 无反射边界 罚函数法 数值计算

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基于有限元法的Alberich型覆盖层吸声特性研究 被引量：9

12

作者 商超 魏英杰 +1 位作者 张嘉钟 曹伟 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第4期443-448,共6页

基于有限元法研究了附在钢板上并以空气为背衬的Alberich型覆盖层的吸声特性。通过采用无反射流体吸声边界,可以较少的单元很好地模拟无限声学流场。并针对混合型空腔结构进行了吸声特性的分析,有限元分析结果表明,该空腔结构的吸声特... 基于有限元法研究了附在钢板上并以空气为背衬的Alberich型覆盖层的吸声特性。通过采用无反射流体吸声边界,可以较少的单元很好地模拟无限声学流场。并针对混合型空腔结构进行了吸声特性的分析,有限元分析结果表明,该空腔结构的吸声特性明显优于相同穿孔率的单腔结构。 展开更多

关键词 有限元法 声固耦合 吸声覆盖层 无反射边界

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基于Lighthill波动方程的轴对称射流气动声场的数值模拟 被引量：3

13

作者 戴光 王兵 +1 位作者 张颖 卢启春 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2006年第6期60-62,共3页

基于加载扰动速度的Lighthill波动方程，采用稳定的差分格式和良好的无反射边界，对不同喷口马赫数的轴对称射流气动声场进行了数值模拟，并分析了声场特性．模拟结果表明：射流噪声在喷注的扰动下具有很强的方向性，在离开对称轴20
... 基于加载扰动速度的Lighthill波动方程，采用稳定的差分格式和良好的无反射边界，对不同喷口马赫数的轴对称射流气动声场进行了数值模拟，并分析了声场特性．模拟结果表明：射流噪声在喷注的扰动下具有很强的方向性，在离开对称轴20°～30°附近存在最大声压，且噪声方向性和强度随着传播距离的增大而逐渐减弱． 展开更多

关键词 气动噪声 轴对称射流 Lighthill波动方程 无反射边界条件

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计算气动声学中的伽辽金玻尔兹曼方法研究 被引量：3

14

作者 邵卫东 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期134-140,共7页

为获得气动声学的高精度和低耗散特性的数值方法,发展了伽辽金玻尔兹曼方法和相应的无反射边界条件。首先,引入新粒子分布函数到格子玻尔兹曼BGK方程中并重构欧拉方程;然后,在空间上采用高精度的交点间断伽辽金有限元方法,在时间上采用... 为获得气动声学的高精度和低耗散特性的数值方法,发展了伽辽金玻尔兹曼方法和相应的无反射边界条件。首先,引入新粒子分布函数到格子玻尔兹曼BGK方程中并重构欧拉方程;然后,在空间上采用高精度的交点间断伽辽金有限元方法,在时间上采用显式五级四阶龙格库塔离散方法对解耦得到的对流步方程进行离散求解;最后,通过数值通量构造速度边界、声学硬壁面边界和无反射边界条件。采用包含声反射和多普勒效应的数值算例进行验证,可得模拟值与解析解吻合一致,从而证明了伽辽金玻尔兹曼方法和无反射边界条件用于气动声学计算的有效性和准确性。 展开更多

关键词 计算气动声学 伽辽金玻尔兹曼方法 无反射边界条件

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基于α有限元法的二维水下声散射计算 被引量：1

15

作者 晋文超 岳智君 +2 位作者 李威 李耀飞 柴应彬 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2017年第5期141-148,共8页

众所周知,由于存在插值误差和污染误差的原因,高波数声学问题的有限元解是不可靠的。为了提高有限元法的求解精度,本文提出了一种新型的α有限元法来求解水下声散射问题。在α有限元法中,首先运用基于点的梯度光滑技术得到点光滑的梯度... 众所周知,由于存在插值误差和污染误差的原因,高波数声学问题的有限元解是不可靠的。为了提高有限元法的求解精度,本文提出了一种新型的α有限元法来求解水下声散射问题。在α有限元法中,首先运用基于点的梯度光滑技术得到点光滑的梯度场,然后对点光滑有限元法进行推导。因此,α有限元模型既包含来自点光滑有限元模型的梯度成分又包含来自标准光滑有限元模型的梯度成分,充分利用了点光滑有限元模型的"过软"特性和标准有限元模型的"过刚"特性。为了处理外声场问题,本文运用了Dt N无反射边界条件。数值计算结果表明:与标准有限元法相比,α有限元法在水下声散射计算中具备更高的计算精度和计算效率。 展开更多

关键词 α有限元法 水下声散射 无界域 无反射边界条件

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复合材料舰船典型舱段在水下爆炸载荷下的动力响应 被引量：1

16

作者 贺章勋 刘土光 张涛 《舰船科学技术》 北大核心 2006年第3期15-18,共4页

分析了水面舰艇典型舱段在水下爆炸载荷下的动力响应。用ANSYS建立了典型舱段的四分之一模型,用LS-DYNA计算观察了结构的应力云图以及典型单元处的应力随时间的变化。分别设置船体结构材料为正交各向异性的复合材料和钢材料,且使两种情... 分析了水面舰艇典型舱段在水下爆炸载荷下的动力响应。用ANSYS建立了典型舱段的四分之一模型,用LS-DYNA计算观察了结构的应力云图以及典型单元处的应力随时间的变化。分别设置船体结构材料为正交各向异性的复合材料和钢材料,且使两种情况下船体分段的重量相当,比较了不同材料船体相同位置的应力大小。改变炸药量的大小,计算水中不同距离处的冲击波峰值压力,并与由经验公式计算的结果作了比较。 展开更多

关键词 水下爆炸 冲击波 无反射边界 状态方程

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二维时间发展混合层噪声的直接数值模拟

17

作者 邵卫东 李志刚 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期38-44,共7页

为了考查不同波长的初始扰动对二维时间发展混合层流动与噪声的影响,采用直接数值模拟的方法进行了研究。采用多尺度展开技术从耦合双分布函数玻尔兹曼方程中恢复出质量、动量和能量守恒方程;融合特征边界条件与玻尔兹曼方程来满足边界... 为了考查不同波长的初始扰动对二维时间发展混合层流动与噪声的影响,采用直接数值模拟的方法进行了研究。采用多尺度展开技术从耦合双分布函数玻尔兹曼方程中恢复出质量、动量和能量守恒方程;融合特征边界条件与玻尔兹曼方程来满足边界的无反射特征;运用高精度的时空离散格式求解玻尔兹曼方程并直接模拟了5种不同工况下的时间发展混合层。结果表明:高频扰动主要控制混合层中旋涡的对并和缠绕,低频扰动主要控制旋涡的迁移和旋转;涡对的演化过程类似于一个旋转的四极子源模型;扰动能以平面波的形式向远场辐射并且以当地声速传播。该结果可为混合层湍流机理研究提供参考。 展开更多

关键词 直接数值模拟 时间发展混合层 无反射边界条件

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船桥碰撞中桩土相互作用模拟方式的影响分析 被引量：5

18

作者 邵俊虎 宋帅 +2 位作者 占玉林 于海莹 王乾蕴 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第30期12576-12581,共6页

为研究船桥碰撞模拟中的桩土相互作用问题,建立了单桩-土-船舶高精度碰撞有限元模型,采用桩底固结、土弹簧及无反射边界模拟桩土相互作用,并计算了船舶撞击力以及船撞作用下桩基的位移响应。计算结果表明:在桩基固结条件下,当桩基固结... 为研究船桥碰撞模拟中的桩土相互作用问题,建立了单桩-土-船舶高精度碰撞有限元模型,采用桩底固结、土弹簧及无反射边界模拟桩土相互作用,并计算了船舶撞击力以及船撞作用下桩基的位移响应。计算结果表明:在桩基固结条件下,当桩基固结深度大于5倍桩径时,船舶撞击力趋势与另外两种模拟方式计算结果区别较大;在撞击过程中撞击力出现卸载现象,说明船舶与桩基之间出现了一次逐渐脱离的状态。在无反射边界条件下,模拟得出的撞击力与桩基位移响应均最小,不同的固结深度对计算结果影响较大。在土弹簧条件下,计算撞击力小于最小固结深度模拟计算的撞击力。通过分析,桩基的动力响应不仅与最大船撞力、平均船撞力相关,且与船撞力时程持续时间有关。当无详细地质资料时,可采用3倍桩径固结深度对桩底固结,所得动力响应比较安全,可满足工程应用需要。 展开更多

关键词 船桥碰撞 桩土相互作用 无反射边界 土弹簧 动力响应

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T型加强筋条对弹性导波在薄板中传播行为的影响 被引量：3

19

作者 孙佳颖 鱼则行 徐超 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第13期67-74,共8页

加筋薄壁板是航空航天、船舶等装备结构中经常使用的构件。采用弹性导波方法对此类结构进行损伤检测时,需要深入理解筋条对弹性波在薄壁结构中传播行为的影响。针对飞行器结构中典型的T型加筋壁板结构,采用数值模拟方法研究了超声导波与... 加筋薄壁板是航空航天、船舶等装备结构中经常使用的构件。采用弹性导波方法对此类结构进行损伤检测时,需要深入理解筋条对弹性波在薄壁结构中传播行为的影响。针对飞行器结构中典型的T型加筋壁板结构,采用数值模拟方法研究了超声导波与T型加强筋条的作用机制,分别从时域、频域和波数域等维度,分析了由于筋条存在引起的波传播行为的变化特性。结果表明:筋条存在会在结构中引起明显的传播波模式转换现象;随着激励频率的变化,S0与A0模式导波反射及透射行为变化明显。 展开更多

关键词 加筋壁板 超声导波 无反射边界条件 结构健康监测

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基于FPM方法的入水问题数值模拟研究

20

作者 王敏 马小晶 +1 位作者 陈尉 张博文 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期199-210,共12页

结构体入水作为一个高度非线性的冲击动力学问题,广泛存在于船舶海洋和军事等工程领域,因此,对该问题进行精确而高效的数值模拟是十分必要。采用有限质点法(finite particle method,FPM),结合无反射边界,数值模拟研究了二维结构体入水... 结构体入水作为一个高度非线性的冲击动力学问题,广泛存在于船舶海洋和军事等工程领域,因此,对该问题进行精确而高效的数值模拟是十分必要。采用有限质点法(finite particle method,FPM),结合无反射边界,数值模拟研究了二维结构体入水的动态过程。通过分析楔形体入水所受的垂向力、速度和压力,并与相关文献结果对比分析,验证了该方法的有效性。在此基础上,对不同工况下的入水问题进行了模拟,研究了不同尺寸、形状、初速度和质量等情况下,结构入水冲击时垂向力和速度随时间的变化规律,以及不同时刻下压力响应的变化趋势。研究结果表明:楔形体的底升角尺寸、结构体形状、入水初速度和质量等因素都会直接影响结构体入水的力学特性,为入水结构体的力学设计提供了参考。 展开更多

关键词 FPM 无反射边界 数值模拟 结构体入水 力学特性

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