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潜艇主艇体模型水下水动力特性的数值分析
1
作者 王欢 方尔正 洪连进 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第2期292-300,共9页
本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试... 本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试验结果最接近;当速度分别为5.92、10.00、11.84、13.92、16.00和17.99 kn时,相对误差小于3%的壁厚取值范围分别为:0.000 2~0.000 8 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 03~0.000 05 m、0.000 02~0.000 1 m、0.000 04~0.000 2 m,棱柱层总厚度取值范围为0.013~0.12 m,也可直接用公式计算。基于模拟分析结果,给出了AFF-1在改进网格划分方法后较为理想的数值计算结果。最后选择AFF-2模型验证了本文计算方法的准确性。 展开更多
关键词 数值计算 水下 Suboff主艇体模型 Suboff全附体模型 湍流模型 棱柱层 第一层厚度 总厚度
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基于损伤模型的硫酸根离子侵蚀混凝土细观数值模拟
2
作者 金立兵 王振豪 +3 位作者 杨博 武甜 周品 吴强 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第6期1135-1141,共7页
【目的】为探究硫酸盐侵蚀与混凝土损伤之间的相互作用机制,提出了一个描述混凝土中硫酸根离子传输的扩散-反应-损伤耦合模型。【方法】首先,基于改进后的Fick第二定律,提出了混凝土中硫酸根离子传输的理论模型。该模型考虑了混凝土损... 【目的】为探究硫酸盐侵蚀与混凝土损伤之间的相互作用机制,提出了一个描述混凝土中硫酸根离子传输的扩散-反应-损伤耦合模型。【方法】首先,基于改进后的Fick第二定律,提出了混凝土中硫酸根离子传输的理论模型。该模型考虑了混凝土损伤以及离子传输过程中发生的化学反应。随后,结合自编程序构建的混凝土三相细观模型,实现了数值分析。模拟结果与实验数据吻合较好,验证了模型的有效性。【结果】结果表明:随着时间的增加,自由和结合硫酸根离子浓度均逐渐上升,但增长幅度有所减小。在硫酸盐侵蚀环境中,界面过渡区加深了硫酸根离子的扩散深度,使其成为抗硫酸盐侵蚀性能的薄弱环节。同时,水灰比的增加则延缓了混凝土损伤的发展。当水灰比为0.4的混凝土损伤值达到1时,水灰比为0.6和0.7的混凝土损伤值分别仅达到0.77和0.83,表明其仍能继续容纳侵蚀产物的生成。【结论】研究结论能够为混凝土结构在硫酸盐环境中的耐久性及使用寿命的提高提供理论依据。 展开更多
关键词 混凝土 硫酸盐侵蚀 损伤演化 离子传输模型 细观数值模拟
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考虑参数不确定性的地下水数值模型误差补偿校正方法
3
作者 胡立堂 甘霖 +3 位作者 孙建冲 刘宏博 田蕾 沈琦 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期432-443,共12页
模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离... 模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离插值技术估计误差的空间分布,最后将误差补偿应用于模型中其他网格点,实现整体模拟精度的提升。研究基于自主研发的地下水流数值模拟软件,设计了三种真实非均质介质、定流量和变流量抽注水、不同开采井和观测井数量组合的多种模拟情景,系统评估了均质水文地质模型误差补偿校正方法对水头模拟的效果。结果表明,误差补偿校正后的观测井水头模拟精度显著提高,且精度提升程度与渗透系数的平均值成反比、与其方差成正比。在多井抽水注水及强非均质变流量条件下,均方根误差由1.5 m降至0.25 m。通过对多种校正点数量情景的比较分析发现,所提出的方法在校正点位置的模拟效果显著提升,但对空间范围内地下水水头的整体模拟效果提升较为有限。研究方法可提升已识别地下水数值模型的模拟精度,具有较好的推广应用价值。 展开更多
关键词 地下水数值模型 非均质 误差校正补偿 参数不确定性 模型仿真性
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基于模型试验和数值分析的盾构隧道管片受力响应研究
4
作者 陈俊伟 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第S1期80-87,共8页
为探究侧压力系数大小、地层软硬及分布对盾构隧道管片受力的影响规律,研制可实现地层压力分区加载的模型试验平台,开展大型室内管片受力相似模型试验,并同步进行管片受力数值模拟,探讨侧向土压力大小、地层软硬及分布对管片周围土压分... 为探究侧压力系数大小、地层软硬及分布对盾构隧道管片受力的影响规律,研制可实现地层压力分区加载的模型试验平台,开展大型室内管片受力相似模型试验,并同步进行管片受力数值模拟,探讨侧向土压力大小、地层软硬及分布对管片周围土压分布、管片结构内力及变形的影响。研究结论如下:1)侧压力系数对管片顶部土压力的影响显著大于其余部位,随着侧压力系数的增加,管片顶部弯矩和轴力的绝对值均先减小后增大,数值由正变负。2)在垂直荷载施加阶段,管片顶部呈现内侧受拉、外侧受压状态,且应变绝对值逐渐增加;随着水平荷载的介入,管片应变出现拐点,应变先减小为零后反向增加,呈现内侧受压、外侧受拉状态。3)侧压力系数对管片最大位移量影响不显著,而对最大应力有较大影响,侧压力系数为0.8时的管片最大应力约为0.3时的1.8倍。4)软硬不均地层中管片最大应力和位移均介于硬质地层和软质地层之间且与软质地层接近,硬质地层中管片最大位移明显小于其余2种地层。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片 模型试验 数值计算 侧压力系数 结构内力
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城市固废焚烧过程二[口恶]英全生命周期预测模型的构建:耦合数值仿真和模糊森林回归的方法
5
作者 汤健 崔旺旺 +2 位作者 陈佳昆 王天峥 乔俊飞 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4628-4647,共20页
城市固废焚烧(MSWI)是实现废弃物管理和能源回收的关键技术之一,该过程不可避免地产生持久性有机污染物二[口恶]英(DXN)。该污染物产生机理至今模糊不清且难以直接检测。为洞悉DXN生成、分解、再生成、吸附和排放的全生命周期机理,本文... 城市固废焚烧(MSWI)是实现废弃物管理和能源回收的关键技术之一,该过程不可避免地产生持久性有机污染物二[口恶]英(DXN)。该污染物产生机理至今模糊不清且难以直接检测。为洞悉DXN生成、分解、再生成、吸附和排放的全生命周期机理,本文提出了基于耦合数值仿真和模糊森林回归的DXN全生命周期模型构建方法。首先,采用FLIC、Aspen Plus和Aspen Adsorption开发DXN全生命周期数值仿真模型。随后,进行双正交实验设计与实施以获得多工况下虚拟机理数据。最后,利用T-S模糊森林回归算法(TSFFR)建立DXN全生命周期模型。结果表明,该模型能够获取MSWI过程DXN全生命周期不同位置的浓度,为后续实现污染减排与优化控制提供了有效支撑。 展开更多
关键词 城市固废焚烧 二[口恶]英 全生命周期建模 耦合数值仿真 模糊森林回归 机理模型
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基于升尺度离散裂隙—基质模型的裂隙水反应运移数值模拟与软件开发 被引量：1
6
作者 刘殿广 杨蕴 +3 位作者 袁奕梁 窦智 吴剑锋 吴吉春 《高校地质学报》 北大核心 2025年第1期14-23,共10页
裂隙水反应运移模拟是地球科学和环境工程领域的研究热点与难点,传统的等效多孔介质模型或离散裂隙网络模型在刻画复杂裂隙网络中的水流和溶质运移过程时存在一定的局限性。文章开发裂隙水反应运移数值模拟软件FracRTM,基于离散裂隙网络... 裂隙水反应运移模拟是地球科学和环境工程领域的研究热点与难点,传统的等效多孔介质模型或离散裂隙网络模型在刻画复杂裂隙网络中的水流和溶质运移过程时存在一定的局限性。文章开发裂隙水反应运移数值模拟软件FracRTM,基于离散裂隙网络(Discrete Fracture Network,DFN),采用升尺度离散裂隙—基质模型(Upscaled Discrete Fracture Matrix Model,UDFM)构建连续体网格并计算等效渗透率和孔隙率,采用开源反应运移数值模拟程序模拟裂隙—基质系统中地下水流动、溶质运移和化学反应的物理—化学过程。文章介绍了FracRTM的总体设计与功能模块,同时基于FracRTM进行了酸性矿坑水在碳酸盐岩裂隙网络中迁移过程的数值模拟案例分析,以验证软件的有效性。 展开更多
关键词 裂隙水 反应运移模拟 数值模型 软件开发
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非恒定泄漏速率气体扩散模型实验和数值研究 被引量：1
7
作者 肖丰浦 熊涛 +4 位作者 刘鲁坦 李亚楠 董海 杨冬冬 陈国明 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第6期109-115,共7页
为解决非恒定泄漏速率下气体扩散特性研究的难题,搭建泄漏速率可调的气体泄漏扩散实验系统,基于计算流体力学构建精细化数值仿真模型,结合模型误差评价指标厘清数值仿真结果和实验数据的相关性,并以数值仿真模型为基础探究泄漏气体的时... 为解决非恒定泄漏速率下气体扩散特性研究的难题,搭建泄漏速率可调的气体泄漏扩散实验系统,基于计算流体力学构建精细化数值仿真模型,结合模型误差评价指标厘清数值仿真结果和实验数据的相关性,并以数值仿真模型为基础探究泄漏气体的时空扩散特性。研究结果表明:所建立数值仿真模型对非恒定泄漏速率下气体扩散行为预测具有很好的适用性,并且考虑泄漏速率的变化能够更准确地预测不同时刻危险气体空间分布。研究结果可为科学预测油气开发过程异常泄漏事故后果提供支持。 展开更多
关键词 非恒定泄漏速率 泄漏扩散 模型实验 数值模拟 对比分析
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基于能量模型与电磁场数值法的高频激励下纳米晶材料磁滞特性预测模型 被引量：1
8
作者 姬俊安 赵志刚 +2 位作者 张时 陈天缘 贾慧杰 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第5期2027-2038,I0035,共13页
准确预测纳米晶材料的磁滞特性,对高频变压器磁芯的电-磁-热特性分析具有重要意义。然而,受制于高成本、不准确的静态磁滞特性表征方法,现有基于静态磁滞模型与电磁场数值法的软磁材料磁滞特性预测模型难以兼顾实用性与有效性。该文首... 准确预测纳米晶材料的磁滞特性,对高频变压器磁芯的电-磁-热特性分析具有重要意义。然而,受制于高成本、不准确的静态磁滞特性表征方法,现有基于静态磁滞模型与电磁场数值法的软磁材料磁滞特性预测模型难以兼顾实用性与有效性。该文首先基于能量模型建模理论与软磁材料磁化机理,推导并建立能量模型参数与磁通密度之间的函数解析关系,实现不同磁化强度下软磁材料静态磁滞特性高效、准确地模拟;其次,将能量模型与Maxwell方程进行耦合,考虑高频方波电压激励下材料静态磁滞特性对带材内部涡流分布的影响,进而求解带材内部的磁通密度分布;最后,依据损耗统计理论,建立高频方波电压激励下纳米晶材料磁滞特性预测模型,并通过实验验证该文所建预测模型的有效性。 展开更多
关键词 纳米晶 涡流 能量模型 数值方法
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基于全盾壳模型的类矩形盾尾力学性能数值模拟研究 被引量：1
9
作者 沈皓 潘汪洋 +2 位作者 石元奇 翟一欣 柳献 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期235-245,共11页
盾壳是保护盾构机内部人员设备安全的重要屏障,盾尾作为盾壳结构中用于管片拼装区域,无法加装大型隔板以及肋条等加固措施,是盾壳最薄弱的位置,且类矩形盾尾的受力性能与传统圆形盾尾存在明显差异。为真实地反映类矩形盾尾的受力性能,... 盾壳是保护盾构机内部人员设备安全的重要屏障,盾尾作为盾壳结构中用于管片拼装区域,无法加装大型隔板以及肋条等加固措施,是盾壳最薄弱的位置,且类矩形盾尾的受力性能与传统圆形盾尾存在明显差异。为真实地反映类矩形盾尾的受力性能,验证类矩形盾尾在各种施工荷载下的安全性并指导后续优化设计,使用abaqus有限元软件建立包括前壳体1、前壳体2、后壳体和盾尾四部分的全盾壳模型,并在模型中考虑了盾尾刷和盾尾油脂腔荷载的影响,就直线掘进工况下盾尾的受力性能进行模拟研究。研究结果表明:背景工程中的类矩形盾尾变形与应力最大位置均位于盾尾自由端拱顶处,其在18m埋深下的直线掘进工况下最大应力48.58MPa,最大水平变形5.88mm,最大竖向变形16.66mm,具有足够的刚度与强度储备,满足施工安全要求;全盾壳计算模型相较于仅考虑盾尾的计算模型的计算结果更接近于工程实测数据,可以认为全盾壳模型能更真实准确地反映盾尾的力学性能;盾尾油脂腔荷载显著影响盾尾变形和应力的计算结果,在盾尾力学性能研究中应考虑该荷载的影响,而盾尾刷由于刚度过小,对盾尾整体的受力性能没有明显影响;通过参数分析,明确了地层性质、埋深和盾尾厚度对盾尾受力性能的影响规律,而顶推力对盾尾受力性能影响较小。 展开更多
关键词 类矩形盾尾 全盾壳模型 力学性能 数值模拟 参数分析
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最大熵增模型在业务数值预报系统中的应用研究
10
作者 张亦洲 张瑞 +4 位作者 赵平 苗世光 王迎春 全继萍 贾春晖 《气象学报》 北大核心 2025年第2期350-365,共16页
准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局... 准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局限性,而国际上近年来提出的用最大熵增(Maximum Entropy Production,MEP)模型计算地表热通量的方法具有优势并取得较好效果,越来越广泛地应用于陆-气交换过程研究。为了评估MEP模型在业务数值预报系统中的适用性,以及其与模式系统中现有常用地表热通量计算方法的差异,研究将MEP模型引入北京市气象局现有业务数值预报系统(CMA-BJ模式),用于计算地表感热、潜热和土壤热通量,替换模式中原有基于MOST的方法。针对2022年6—8月开展模拟试验,评估业务数值预报系统采用MEP模型后对陆面和大气要素及降水的预报效果。结果表明:在CMA-BJ模式中采用MEP模型,能够显著改善模式对地表能量平衡及陆面和边界层热、动力过程的模拟,提高模式对边界层内温度、湿度和风的模拟能力,最终提高降水尤其是强降水的预报准确度,华北地区和长江流域暴雨的TS(Threat Score)评分分别提高了20%和10%,预报降水的日变化特征也与实况更接近、相关系数更大。这些结果表明,将MEP模型应用于数值天气预报模式及相关业务系统是可行的。 展开更多
关键词 最大熵增模型 地表热通量 数值天气预报模式 降水
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基于热质传递效应的准稳态结霜模型改进及数值验证
11
作者 吴林凯 林志敏 王良璧 《化工学报》 北大核心 2025年第8期4004-4016,共13页
基于相变结霜本质为热质传递的原理,进一步考虑霜层孔隙率逐渐降低和热阻增大分别致使水蒸气扩散能力和换热效果下降的实际情况,进而引入有效扩散系数D_(eff)和当量传热系数h_(eq)。同时,修正了传质因子j_(m)和传热因子j_(h)的计算式,... 基于相变结霜本质为热质传递的原理,进一步考虑霜层孔隙率逐渐降低和热阻增大分别致使水蒸气扩散能力和换热效果下降的实际情况,进而引入有效扩散系数D_(eff)和当量传热系数h_(eq)。同时,修正了传质因子j_(m)和传热因子j_(h)的计算式,将无量纲参数J(j_(m)/j_(h))耦合至准稳态结霜模型中,从而对霜层特性参数进行了合理修正。为验证改进模型的预测准确性,与Lee模型、Lenic模型和Wong模型的计算结果以及7个典型实验工况的38组测量数据进行了对比验证。结果表明,该模型预测精度相较上述模型分别提升了31.81%、64.57%和50.64%。此外,模型预测值与典型工况下的实验数据吻合较好,所有工况下霜层厚度的平均误差小于6.57%,霜层密度的平均误差不足7.10%,霜层表面温度及结霜量的平均误差分别为8.41%和9.59%。 展开更多
关键词 相变 传热 传质 准稳态结霜模型 数值模拟
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基于多场耦合数值模型的含水合物多孔介质声学特性:骨架颗粒排列和形状的影响
12
作者 王云龙 邢兰昌 +3 位作者 魏伟 韩维峰 朱作飞 苏丕波 《新能源进展》 北大核心 2025年第1期7-16,共10页
含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响,目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电-力-声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不... 含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响,目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电-力-声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不同颗粒形状条件下的含水合物沉积物有限元数值模型,探讨了不同水合物分布模式和饱和度条件下骨架颗粒排列方式和形状对沉积物声速和声衰减特性的影响规律和机理。研究结果表明:(1)水合物饱和度较低时,骨架颗粒菱形排列模型中石英砂颗粒体积占比高于立方排列模型,菱形排列模型的声速相对较高;随着水合物饱和度的升高,两类模型中水合物体积占比差异随之增大,水合物在立方排列模型中的体积占比相对较高,菱形排列模型的声速增长速率较低;(2)菱形排列模型的孔隙度小于立方排列模型,声波传播过程中能量衰减较低;(3)与圆球颗粒模型相比,椭球颗粒模型包含纵横比小且数量多的孔隙,导致椭球颗粒模型体积模量较小、声速较低;(4)椭球颗粒模型中孔隙的数量较多且尺寸较小,导致椭球颗粒模型中的波能损耗低于圆球颗粒模型。研究结果可为天然气水合物储层地震勘探和声波测井数据的解释提供理论支撑。 展开更多
关键词 天然气水合物 多孔介质 数值模型 颗粒排列 颗粒形状 声学特性
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层状土条件下土渠渗漏数值模拟及其多因子数学模型
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作者 苏佩东 徐阳 +5 位作者 张彦杰 韩旭东 陈爱萍 朱焱 王修贵 刘金生 《节水灌溉》 北大核心 2025年第4期44-52,60,共10页
准确计算土渠渗漏量对灌区的输水效率测算和灌区管理具有重要意义。为提出准确高效的渠道渗漏评估方法,以河套灌区义长灌域为研究区,建立土渠二维入渗的数值模型,采用渠道渗漏试验数据对其率定验证,进一步探究渠道水深h、底宽b、边坡系... 准确计算土渠渗漏量对灌区的输水效率测算和灌区管理具有重要意义。为提出准确高效的渠道渗漏评估方法,以河套灌区义长灌域为研究区,建立土渠二维入渗的数值模型,采用渠道渗漏试验数据对其率定验证,进一步探究渠道水深h、底宽b、边坡系数m、分层土壤饱和水力传导度k_(s1)、k_(s2)、k_(s3)对渠道土壤水分入渗过程的影响规律,以Kostiakov-Lewis模型为基础模型,采用多元线性回归建立基于入渗参数的多因子数学模型。结果表明:数值模型模拟R^(2)均在0.928以上、RMAE、RMSE分别小于14.57%、0.048 cm^(3)/(cm·s),模型可以用于模拟渠道土壤水分入渗过程。各因素对渠道稳渗速率的影响程度依次为:k_(s1)>h>k_(s2)>k_(s3)>b(m不显著)。建立的土渠二维入渗多因子数学模型R^(2)在0.87以上,均值为0.96,RMSE、RMAE、ME均值分别为0.05 cm^(3)/(cm·s)、14.13%、0.027 cm^(3)/(cm·s),评价指标结果较好,模拟值与预测值较吻合,模型可行。研究量化了各影响因素对渠道稳渗速率的影响,发现紧邻渠床土层和水深对渠道渗漏影响显著,所建立的土渠渗漏实用公式能够准确高效地用于分层土壤条件下各级渠道渗漏量计算。 展开更多
关键词 土渠 渠道渗漏 层状土壤 入渗参数 数值模拟 多因子数学模型
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基于三角网格重构模型的物体绕流数值模拟研究
14
作者 董清晨 刘涛涛 +1 位作者 黄彪 张后胜 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1849-1860,共12页
基于边界数据浸入法(BDIM)的流-固耦合数值模拟中,传统模型离散重构方法存在阶梯状失真问题.为此提出了一种基于三角网格的几何重构方法,结合BDIM实现高精度流场求解,旨在提升BDIM对于复杂流动问题的模拟精度.通过三角网格重构固体模型... 基于边界数据浸入法(BDIM)的流-固耦合数值模拟中,传统模型离散重构方法存在阶梯状失真问题.为此提出了一种基于三角网格的几何重构方法,结合BDIM实现高精度流场求解,旨在提升BDIM对于复杂流动问题的模拟精度.通过三角网格重构固体模型,利用STL文件中的三角形面元信息将固体沿其近似法向方向离散,有效避免了传统方法中沿着笛卡尔正交坐标轴方向离散导致的几何阶梯状误差.采用有限差分法求解N-S方程,采用Chen空化模型构建气体体积分数控制方程,分别通过单相球体绕流与多相Clark-Y水翼空化绕流算例验证了数值计算方法的有效性.数值计算结果表明:与传统方法相比,基于三角网格重构模型的方法显著降低了模型表面的失真情况.对于雷诺数Re=3700条件下的球体绕流问题,文章方法相对于传统方法提高了压力系数与轴向速度分布的预测精度;在流场充分发展之后,计算得到的球体绕流后流场的涡结构与DNS得到的结果有较好的一致性.在Clark-Y水翼绕流空化多相流模拟中,文章方法能更精确捕捉气液界面动态行为.在保证计算效率的同时,旨在为基于BDIM处理具有复杂固体边界问题提供鲁棒性更强的数值解决方案. 展开更多
关键词 流-固耦合 边界数据浸入法 三角网格 模型重构 数值模拟
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基于相似原理的荷载传递模型及桩侧挤密加固效果数值分析
15
作者 王衍升 李召峰 +3 位作者 张明 林春金 吕思忠 姚望 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期134-146,共13页
粉质黏土-粉砂地层桩侧注浆参数设计和桩基加固效果评价是在役桩基加固的关键和难点。针对在役摩擦桩桩侧注浆加固工程,采用桩基模型试验、数值模拟及现场试验,实现粉质黏土-粉砂地层桩基注浆加固。研发桩侧挤密注浆模型装置,将注浆加... 粉质黏土-粉砂地层桩侧注浆参数设计和桩基加固效果评价是在役桩基加固的关键和难点。针对在役摩擦桩桩侧注浆加固工程,采用桩基模型试验、数值模拟及现场试验,实现粉质黏土-粉砂地层桩基注浆加固。研发桩侧挤密注浆模型装置,将注浆加固体假设为沿桩长方向的圆柱体,采用圆柱形气囊的横向膨胀模拟桩侧挤密注浆加固方式,揭示桩侧挤密注浆提升在役摩擦桩承载力的作用机理。桩基模型试验中,注浆孔与桩侧距离<15 cm、注浆压力?0.50 MPa时桩基注浆加固效果明显。基于相似原理,通过桩基模型试验建立桩侧注浆加固荷载传递模型;并且,在数值分析软件中嵌入荷载传递模型以实现实际工程条件下桩侧注浆加固数值计算。数值模拟结果表明:桩基荷载传递符合指数模型,数值计算承载力与工程静载试验误差小于5%,具有可靠性。进一步分析加固位置和加固长度对桩基承载力的影响规律,结果表明:桩长40%~90%处加固效果最好,加固段长为4 m时承载力提升幅度10.7%~13.7%,实现粉质黏土-粉砂地层桩基承载力分析。随着加固长度的增加,桩基的极限承载力逐渐增加,当加固长度超过16 m(约占桩长的70%)时,能够大幅度提升桩中下部的极限摩阻力。研究结果可为在役桩基桩侧注浆加固提供指导。 展开更多
关键词 摩擦桩 挤密注浆 荷载传递模型 数值模拟 承载力
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基于纳米混杂合成纤维混凝土SHPB试验的RHT数值模型参数研究 被引量：1
16
作者 李长辉 王慧颖 +2 位作者 杨放 谢承彦 崔健 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期181-193,224,共14页
研究RHT(riedel-hiermaier-thoma)模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土(nano cellulose synthetic polypropylene fiber reinforced concrete,NCSPFRC)的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pre... 研究RHT(riedel-hiermaier-thoma)模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土(nano cellulose synthetic polypropylene fiber reinforced concrete,NCSPFRC)的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bars,SHPB)冲击试验结果和RHT模型原始文献参数,采用Hyper-Mesh和LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合度较低,峰值应力和峰值应变的模拟值相对试验值误差均超过35%,直接使用RHT模型原始文献参数无法准确描述不同强度等级、类型混凝土的动态力学响应。在此基础上,对RHT模型参数的敏感性进行了分析,并根据分析结果对模型参数进行修正,修正后的RHT模型参数所得模拟结果与试验结果具有良好的一致性,相较试验值其模拟峰值应力和峰值应变的误差值大多低于7%,在允许误差范围内。这表明修正后的RHT模型能够较准确地描述NCSPFRC的动态力学性能,同时也验证了该研究采用的参数调整方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 (RHT)模型 纳米混杂合成纤维混凝土(NCSPFRC) 分离式霍普金森压杆(SHPB) 数值模拟 参数敏感性分析
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基于电池代理模型的固体氧化物燃料电池堆高效数值模型研究
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作者 廖家伟 揭豪 +1 位作者 许超轶 洪伟荣 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3493-3503,I0018,共12页
数值仿真技术在固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)发展过程中至关重要,有助于探究内部物理参数分布和电化学特性,保证SOFC可靠运行,加快结构迭代优化。SOFC电堆是一个耦合多物理场、结构高度复杂的研究对象,其高昂的计算... 数值仿真技术在固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)发展过程中至关重要,有助于探究内部物理参数分布和电化学特性,保证SOFC可靠运行,加快结构迭代优化。SOFC电堆是一个耦合多物理场、结构高度复杂的研究对象,其高昂的计算成本阻碍了大规模电堆的仿真优化。基于代理模型技术,该文提出在三维电堆模型中内置电池代理模型的联合仿真方法,采用数据驱动的代理模型替代电池尺度部分物理过程,实现计算域上代数方程对偏微分方程的替换,从而提高电堆数值模拟效率。仿真结果表明,简化模型可预测堆内状态参数不一致分布,与原模型保持了较高的一致性,预测结果可靠。基于简化模型的电堆数值仿真可降低模型自由度,减少计算内存,提高35%的计算效率,并可实现更大规模电堆的数值计算。可知,简化建模思路及仿真模型对SOFC规模化仿真以及性能分析具有实用价值,对电堆规模放大设计有指导意义。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池堆 数值模拟 规模放大 数据驱动 Kriging代理模型
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HTPB推进剂/绝热层界面模型优化及数值模拟
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作者 王旭阳 陈雄 +2 位作者 许进升 王琛禹 姜韶宇 《火炸药学报》 北大核心 2025年第8期770-778,I0004,共10页
为了更加准确地研究HTPB推进剂/绝热层界面力学性能,根据某HTPB推进剂组成设计了等效模拟推进剂,随后浇注了HTPB推进剂/绝热层界面标准试验件并开展了界面破坏试验,测得加载点的载荷—位移曲线;通过对现有模型进行改进,得到了更加符合... 为了更加准确地研究HTPB推进剂/绝热层界面力学性能,根据某HTPB推进剂组成设计了等效模拟推进剂,随后浇注了HTPB推进剂/绝热层界面标准试验件并开展了界面破坏试验,测得加载点的载荷—位移曲线;通过对现有模型进行改进,得到了更加符合试验结果的内聚力模型,并结合Hooke-Jeeves优化算法反演得到了更加准确的界面参数;通过编写UMAT子程序对试验过程进行了仿真模拟。结果表明,所建立的界面模型能够很好地描述界面破坏过程的典型特征,反映出HTPB推进剂/绝热层黏接界面的软化特性,准确预测了界面的失效时刻;同时试验测得的黏接强度与真实值相差不大,修正量在4%以内;而断裂能则与真实值偏离较多,修正量均大于10%,模型参数需通过反演分析确定。表明了所建立的改进型内聚力模型的正确性,可用于固体火箭发动机装药黏接界面的力学性能模拟。 展开更多
关键词 物理化学 模拟推进剂 HTPB推进剂 内聚力模型 界面脱粘 数值模拟
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耦合各向异性损伤粘塑性本构模型的一种简单数值实现方法
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作者 王元良 李昌硕 +2 位作者 徐鸿 朱忠亮 倪永中 《计算力学学报》 北大核心 2025年第5期795-802,共8页
针对耦合Lemaitre各向异性损伤理论的Chaboche型粘塑性本构模型提出了一种简单的数值实现方法。使用解耦的算法,在每个增量步开始时基于向前差分格式更新损伤张量,并在本构方程离散化的过程中将其视作常量。基于应变等效假设,在有效偏... 针对耦合Lemaitre各向异性损伤理论的Chaboche型粘塑性本构模型提出了一种简单的数值实现方法。使用解耦的算法,在每个增量步开始时基于向前差分格式更新损伤张量,并在本构方程离散化的过程中将其视作常量。基于应变等效假设,在有效偏应力空间中构建只含有偏张量的方程,将径向返回过程简化为求解一个关于累积塑性应变增量的非线性标量方程。基于voigt表记法格式给出了数值实现方法及一致切线算子的推导过程。在单轴和多轴应力状态下与实验数据和各向同性标量损伤模型模拟结果之间的对比验证了该方法的有效性与高计算效率,不同时间步长下的数值结果也表明该方法具有较好的准确性和稳定性。 展开更多
关键词 各向异性损伤 粘塑性本构模型 数值实现 径向返回算法 有限元法
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基于下限模型的临界滑动面理论与数值解法
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作者 郑颖人 张金良 +4 位作者 尹德文 邵颖 苏凯 吴昊 张智沛 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期438-442,共5页
临界滑动面对岩土工程的加固处理有着重要意义。目前对于临界滑动面的研究多采用上限法,基于下限定理或下限模型的临界滑动面理论与数值解法目前尚未见到。在下限模型的基础上,提出了基于下限模型的临界滑动面理论,给出了相应的数值解法... 临界滑动面对岩土工程的加固处理有着重要意义。目前对于临界滑动面的研究多采用上限法,基于下限定理或下限模型的临界滑动面理论与数值解法目前尚未见到。在下限模型的基础上,提出了基于下限模型的临界滑动面理论,给出了相应的数值解法;并以黏性土体直立边坡的临界高度问题为例,验证了临界滑动面理论与数值解法的适用性。 展开更多
关键词 下限模型 临界滑动面 数值解法
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