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基于mixed Lagrangian/Eulerian方法的轮轨滚动接触特性分析 被引量:4
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作者 肖乾 徐红霞 +1 位作者 王成国 张海 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期898-903,共6页
为了缩短有限元方法显式计算轮轨滚动接触的时间,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立了轮轨滚动接触有限元模型.应用该模型对轮轨接触区的单元进行细化,计算了列车在启动、运行和制动工况下轮轨的接触特性.计算结果表明:不同工况下... 为了缩短有限元方法显式计算轮轨滚动接触的时间,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立了轮轨滚动接触有限元模型.应用该模型对轮轨接触区的单元进行细化,计算了列车在启动、运行和制动工况下轮轨的接触特性.计算结果表明:不同工况下,轮轨滚动接触区最大Mises应力、最大接触应力和接触斑面积等法向特性变化幅度均在2%以内,但接触区纵向截面中Mises应力分布及纵向剪切应力分布有较大变化;启动和制动工况下,最大Mises应力和最大纵向剪切应力位置均比自由滚动时更接近于轮轨表面;不同工况下,摩擦力大小和方向发生变化,在列车牵引和制动工况中,摩擦力达到极限时轮轨间出现完全滑动,摩擦力方向与滑动方向相反,且不同速度等级下的纵向摩擦力变化幅度也在2%以内. 展开更多
关键词 MIXED lagrangian eulerian 轮轨滚动接触特性 蠕滑 滑动
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高温气流内顺/逆流喷雾的Eulerian-Lagrangian数值仿真(英文) 被引量:1
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作者 袁江涛 杨立 +1 位作者 张健 陈翾 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第19期5345-5349,共5页
用Eulerian-Lagrangian方法对高温气流内顺/逆流喷雾过程进行了数值仿真。气相方程用Eulerian方法建立,用k-ε模型封闭;液滴相方程用Lagrangian方法建立,采用了随机轨道模型;考虑了气体和液滴间的双向耦合。结果表明,高温气流内喷雾后,... 用Eulerian-Lagrangian方法对高温气流内顺/逆流喷雾过程进行了数值仿真。气相方程用Eulerian方法建立,用k-ε模型封闭;液滴相方程用Lagrangian方法建立,采用了随机轨道模型;考虑了气体和液滴间的双向耦合。结果表明,高温气流内喷雾后,气相流场内产生了速度亏损和温度亏损,气体出口压力变化不大,液滴运动决定于气流湍流强度和自身惯性力,液滴在气道内的停留时间决定于液滴运动特性和气流湍流强度;逆流喷雾对气流的影响比顺流喷雾时大。仿真结果与文献结果基本一致。 展开更多
关键词 eulerianlagrangian仿真 两相流 喷雾 随机轨道模型
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基于level set的Eulerian-Lagrangian耦合方法及其应用 被引量:3
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作者 贾祖朋 蔚喜军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期177-182,共6页
提出了一种基于水平集的Eulerian-Lagrangian耦合方法,其中Lagrangian方法采用相容显式有限元拉氏方法,Eulerian方法采用基于近似Riemann解的有限体积Eulerian方法,多介质界面处理采用新的水平集和Ghost方法计算.给出了若干数值算例,包... 提出了一种基于水平集的Eulerian-Lagrangian耦合方法,其中Lagrangian方法采用相容显式有限元拉氏方法,Eulerian方法采用基于近似Riemann解的有限体积Eulerian方法,多介质界面处理采用新的水平集和Ghost方法计算.给出了若干数值算例,包括激波管问题以及金属和气体的运动界面及其大变形问题,并分别与精确解和相容显式有限元拉氏方法的计算结果进行了对比.数值结果表明,该方法计算结果正确,精度较高,能够准确捕捉物质界面,适用于处理大变形问题. 展开更多
关键词 大变形流体力学问题 多介质 eulerian-lagrangian耦合方法 水平集方法 近似Riemann解
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竖缝式鱼道内短须裂腹鱼上溯行为模拟 被引量:1
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作者 石小涛 邓星勇 +4 位作者 陈小龙 蒋永强 王宇 胡晓 谭均军 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期175-184,F0003,共11页
鱼类行为与水力因子之间的关系是鱼道结构优化的关键。为了探索鱼类行为与水力因子之间的关系,该研究基于欧拉-拉格朗日智能体方法(eulerian-lagrangian-agent method,ELAM),提出兼顾多种水力因子和鱼类变速游动的鱼类上溯行为预测模型... 鱼类行为与水力因子之间的关系是鱼道结构优化的关键。为了探索鱼类行为与水力因子之间的关系,该研究基于欧拉-拉格朗日智能体方法(eulerian-lagrangian-agent method,ELAM),提出兼顾多种水力因子和鱼类变速游动的鱼类上溯行为预测模型。首先,采用主成分分析方法计算流速、湍动能、涡量和应变率对短须裂腹鱼上溯行为的影响;然后,基于鱼类运动特点构建包含上溯、避障、惯性和随机行为的行为模型;并通过水流速度与鱼类游泳速度的响应关系构建鱼类可变游泳速度模型;最后,利用所提模型在竖缝式鱼道内模拟鱼类上溯轨迹,并对涡量、应变率、湍动能和流速对鱼类上溯行为的影响进行分析。结果表明:模拟特征轨迹与实测特征轨迹误差较小,R^(2)为0.935,模型预测精度较高;涡量在鱼类上溯过程中有关键作用,是确保鱼类上溯方向的关键水力因子。所提上溯鱼类行为预测模型可为鱼道设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 过鱼设施 水力因子 上溯行为 短须裂腹鱼 欧拉-拉格朗日智能体方法
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基于误差扩展卡尔曼滤波的火箭回收索状态估计
5
作者 宋晓东 孔芝权 +2 位作者 陈彤 周立梁 张欢 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1252-1262,共11页
针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力... 针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力学事件驱动动态模型,给出了时变尾焰冲击作用和动态非物质状态估计点的动态网格直接表达形式,降低了模型规模的同时保证了状态变量的拓扑不变性。对回收索上可能捕获位置和速度进行状态估计,基于误差扩展卡尔曼滤波框架对状态变量和误差变量采用不同的预测更新策略。状态变量采用广义-α积分法在满足约束条件前提下进行一步预测精准计算,误差变量和误差协方差矩阵采用扩展卡尔曼方法进行预测和更新。状态误差更新后再次进行约束违约修正提高估计准确性。仿真分析表明,所提状态估计器在不改造多体动力学模型的前提下,实现了高维非线性时变火箭回收索的高效精准状态估计。 展开更多
关键词 误差扩展卡尔曼滤波 多体动力学模型 状态估计 任意拉格朗日欧拉法 广义-α积分法
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任意拉格朗日-欧拉描述法研究进展 被引量:104
6
作者 张雄 陆明万 王建军 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 1997年第1期91-102,共12页
任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述综合了纯拉格朗日和纯欧拉描述的优点,克服了各自的缺点,成为非线性连续介质力学中大变形分析的非常有效的方法。本文论述了ALE法的研究进展及其在流体动力学、流体-结构相互作用、加工成型、碰撞。
关键词 连续介质力学 非线性 有限元
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饱和土一维有限应变固结控制方程辨析
7
作者 王玮瑜 雷国辉 +2 位作者 赵鑫 戴传杰 谷遇溪 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第4期829-839,共11页
饱和土的一维有限应变固结控制方程存在多种表达形式,有Eulerian描述和Lagrangian描述,各有不同的控制变量,包括孔隙率、孔隙比、应变、固结比和超静孔压。为明辨其适用条件,考虑固相的压缩性,建立了两种描述方法间基于孔隙率、孔隙比... 饱和土的一维有限应变固结控制方程存在多种表达形式,有Eulerian描述和Lagrangian描述,各有不同的控制变量,包括孔隙率、孔隙比、应变、固结比和超静孔压。为明辨其适用条件,考虑固相的压缩性,建立了两种描述方法间基于孔隙率、孔隙比和位移的坐标转换关系,以及控制变量的时间导数间的转换关系,分析了两种描述方法便于求解的固结问题,并基于Eulerian描述,考虑固相和液相的压缩性和惯性,推导了一维有限应变固结控制方程组,包括连续性方程、动量平衡方程和达西渗流定律。忽略固相和液相的压缩性和惯性后,该方程组简化为一个具有单一控制变量的固结微分方程,通过坐标转换和时间导数转换,也得到了Lagrangian描述下的固结微分方程。将其退化为现有不同形式的有限应变固结控制方程,依据退化过程中涉及的基本假设,明确了这些控制方程的适用条件。 展开更多
关键词 固相和液相 压缩性 eulerianlagrangian空间和时间转换 自然应变 固相和液相惯性 达西定律
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非线性色谱的非平衡热力学理论Ⅰ.非线性-非理想-平衡色谱过程的局域Lagrangian方法 被引量:3
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作者 梁恒 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期664-680,共17页
提出非线性-非理想-平衡色谱过程的局域Lagrangian(LLA)方法的矩阵形式。基于Lagrangian描述、局域平衡假设和热力学状态函数等基本物理原理,设计了局域热力学路径(LTP),采用LTP获得了完全热力学状态递推方程的矩阵形式。该递推方程具有... 提出非线性-非理想-平衡色谱过程的局域Lagrangian(LLA)方法的矩阵形式。基于Lagrangian描述、局域平衡假设和热力学状态函数等基本物理原理,设计了局域热力学路径(LTP),采用LTP获得了完全热力学状态递推方程的矩阵形式。该递推方程具有Markov特性。对基于LTP的LLA方法的收敛性、相容性和稳定性进行了理论分析和数值实验,给出LLA的稳定性条件。以矢量形式表示了该LLA计算机程序,并模拟了空间分布、轴向扩散和进样量等因素对洗脱曲线的影响。在遍历空间中,建立了离散时间形式的溶质带演化轨线和离散时间控制矢量之间的对应关系。按Bellman动态规划思想,给出对于非线性-非理想-平衡色谱进行优化控制的多段决策问题的简明算法,以此可获得状态矢量和控制矢量的优化轨线。该LLA的矩阵形式消除了制备色谱理论和Markov决策过程或其他基于离散时间状态的现代控制方法之间的鸿沟。 展开更多
关键词 非线性色谱 lagrangian描述 非线性控制系统
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空气辅助喷射系统喷雾过程与雾化机制的数值模拟
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作者 邱豪佶 黄云龙 +1 位作者 何志霞 钟汶君 《内燃机工程》 北大核心 2025年第3期27-38,共12页
为深入研究空气辅助喷射系统内外喷雾过程及气液相互作用引起的雾化机制,基于欧拉–拉格朗日法建立了包括完整空气辅助喷油器和定容环境体的数值模型,并提出了更精确且通用的喷雾模型设置。喷雾过程分为油气混合阶段和混合物喷射阶段。... 为深入研究空气辅助喷射系统内外喷雾过程及气液相互作用引起的雾化机制,基于欧拉–拉格朗日法建立了包括完整空气辅助喷油器和定容环境体的数值模型,并提出了更精确且通用的喷雾模型设置。喷雾过程分为油气混合阶段和混合物喷射阶段。研究定性分析了油气混合阶段中燃油射流的表面破碎过程及液滴与壁面的反弹、飞溅和黏滞行为,明确混合腔设计在气液混合效率与进气稳定性中的关键作用。混合物喷射阶段的结果表明,定容环境体内液滴平均直径约为6μm,拉瓦尔喷嘴出口处存在部分平均直径为20~30μm的液滴。此外,进一步的雾化机制研究发现,出口区域还存在少量平均直径大于50μm的液滴,且这些液滴来源于外壁面上油膜的分离。研究还揭示了涡环的形成机制:近场涡环由拉瓦尔喷嘴的几何形状决定,而远场涡环则由高速空气通过黏性力扰动静止环境氮气产生。最后,通过对空气辅助喷油器各壁面油膜质量变化的分析发现,上内壁面存在大量难以剥离的油膜,这可能导致冷起动过程中燃油积聚问题。 展开更多
关键词 空气辅助喷射系统 欧拉–拉格朗日法 油膜分离与剥离 涡环 油膜质量
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成层土中吸力锚沉贯施工力学特性
10
作者 陈玉新 王飞阳 +2 位作者 陈有亮 黄瑞达 孙衍 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第19期7978-7985,共8页
在深水赋存环境中,吸力锚是一种应用广泛的基础形式。不同于均质土,受成层土土质变化及分界面的影响,吸力锚在成层土中的力学沉贯特性极其复杂。因而,需开展成层土中吸力锚沉贯力学行为研究。采用欧拉-拉格朗日耦合方法,模拟吸力锚沉贯... 在深水赋存环境中,吸力锚是一种应用广泛的基础形式。不同于均质土,受成层土土质变化及分界面的影响,吸力锚在成层土中的力学沉贯特性极其复杂。因而,需开展成层土中吸力锚沉贯力学行为研究。采用欧拉-拉格朗日耦合方法,模拟吸力锚沉贯过程,利用模型试验对数值模拟进行验证,分析吸力锚在成层土中的力学沉贯特性。结果表明:受成层土力学特性影响,在沉贯过程中竖向应力逐渐增大,并在锚端部处形成竖向应力拱,且土体强度越强,竖向应力越集中;当吸力锚从淤泥质黏土贯入粉质黏土时,土体力学特性发生改变,侧摩阻力和端部阻力迅速增大。该研究运用试验与数值等方法深入探究了吸力锚在成层土中沉贯施工的力学行为,可为深水吸力锚成层土沉贯施工提供参考依据,具有重要的工程实践价值。 展开更多
关键词 吸力锚 成层土 欧拉-拉格朗日耦合方法 土塞现象 侧摩阻力 端部阻力
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前台阶分离流中柔性薄膜变形与流固耦合研究
11
作者 林艺鹏 薛晓鹏 王汉封 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1053-1063,共11页
通过任意拉格朗日-欧拉数值模拟方法,研究不同量纲一弯曲刚度γ的二维薄膜在前台阶分离流中的变形、拍动及相应的流固耦合特性。薄膜特征长度与台阶高度相同,基于来流速度和薄膜长度的雷诺数为640,γ由0.9000至0.0001逐渐减小。研究结... 通过任意拉格朗日-欧拉数值模拟方法,研究不同量纲一弯曲刚度γ的二维薄膜在前台阶分离流中的变形、拍动及相应的流固耦合特性。薄膜特征长度与台阶高度相同,基于来流速度和薄膜长度的雷诺数为640,γ由0.9000至0.0001逐渐减小。研究结果表明:当0.700≤γ≤0.900(区间Ⅰ)时,薄膜处于稳定小幅弯曲状态;当0.080<γ<0.700(区间Ⅱ)时,自由端开始出现小幅摆动,运动轨迹为往复直线运动,当0.300≤γ<0.700时,薄膜拍动频率随γ减小逐渐接近理论固有频率,之后远离固有频率;当0.060≤γ≤0.080(区间Ⅲ)时,流体力与薄膜自身恢复力接近平衡,薄膜重新回到稳定状态;当0.001≤γ<0.060(区间Ⅳ)时,薄膜发生大幅波浪式拍动,产生周期性脱落的拍动诱导涡,拍动频率随γ减小而减小;当γ从0.001继续减小至0.0001(区间Ⅴ)时,薄膜最终出现临近贴壁现象。其中,在区间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ,薄膜能显著提高前台阶上表面回流区高度;在区间Ⅳ,薄膜波浪式拍动显著抑制了台阶上表面的分离流,台阶上表面压力系数显著减小;在区间V,薄膜几乎无法对台阶流场产生影响。研究结果可为利用薄膜控制分离流流动提供参考。 展开更多
关键词 任意拉格朗日-欧拉法(ALE) 前台阶分离流 柔性薄膜 量纲一弯曲刚度 流动控制
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基于ALE-ANCF方法的卷曲展开机构动力学建模与分析
12
作者 黄斐 袁婷婷 刘锦阳 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期131-142,共12页
针对含复杂的多区域接触的卷曲展开机构,该研究将其简化为带刚性转盘的变长度柔性构件,建立多体系统动力学模型,以实现高效仿真。首先,基于任意拉格朗日-欧拉描述的绝对节点坐标法对变长度梁进行建模;然后,将复杂接触问题简化为移动边... 针对含复杂的多区域接触的卷曲展开机构,该研究将其简化为带刚性转盘的变长度柔性构件,建立多体系统动力学模型,以实现高效仿真。首先,基于任意拉格朗日-欧拉描述的绝对节点坐标法对变长度梁进行建模;然后,将复杂接触问题简化为移动边界的约束关系,给出一种增删节点处理方法,有效解决了单元长度变化引起的奇异和精度问题,在此基础上建立了刚-柔耦合多体系统的动力学模型,用隐式算法实现了动力学方程的数值求解。通过滑绳和动滑轮算例验证了建模方法的有效性;最后,建立了卷曲机构充气展开系统的简化动力学模型,该模型采用任意拉格朗日-欧拉法移动网格实时跟踪卷曲机构的位置,精准捕捉移动边界点,从而高效确定接触行为。分析了气压力与黏附力对展开动力学特性的影响,通过控制黏附力分布,实现了卷曲机构的匀速展开,对工程实际具有参考价值。 展开更多
关键词 变长度梁 任意拉格朗日-欧拉描述的绝对节点坐标法 卷曲展开机构 动力学建模 移动边界约束方程
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柔性柱初始倾角对微通道传热增强的影响
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作者 于珂凡 赵亮 +1 位作者 董辉 何永清 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期42-49,56,共9页
为解决电子器件的散热问题,对具有不同初始倾角的柔性柱微通道内的流动与传热特性进行了数值研究.此外,还探讨了柔性柱的动态特性和倾角对流体传热性能、水动力摩擦系数和总水热效率的影响.结果表明,柔性柱倾角为0.2π时,产生1.25μm的... 为解决电子器件的散热问题,对具有不同初始倾角的柔性柱微通道内的流动与传热特性进行了数值研究.此外,还探讨了柔性柱的动态特性和倾角对流体传热性能、水动力摩擦系数和总水热效率的影响.结果表明,柔性柱倾角为0.2π时,产生1.25μm的小振幅,不利于涡流的产生,而在完全扑动模式下的柔性柱可以产生周期性涡流,更有利于边界层的扰动和冷热流体的混合,从而强化传热.在雷诺数Re为800~1200的范围内,柔性柱存在最佳的倾角0.6π,在最佳工况下,以较高的机械损失为代价,可以使流体传热性能(Nutot)提高63.5%,总水热效率(η)提高7.5%. 展开更多
关键词 强化传热 柔性涡发生器 微通道 任意拉格朗日-欧拉法 数值模拟
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高速铁路钢轨波磨激励下轮轨瞬态响应分析
14
作者 王文静 闫伟 +6 位作者 吴波文 崔晓璐 潘家保 胡焰 王雪飘 王力红 夏仕敏 《表面技术》 北大核心 2025年第11期50-62,共13页
目的研究高速铁路波磨激励下的轮轨瞬态响应。方法建立了高速铁路轮轨系统瞬态滚动接触有限元模型,提出了一个改进的轮轨瞬态滚动接触模拟方案,改进的方案采用混合拉格朗日/欧拉方法在静态分析中为轮对施加转速,获得稳态滚动接触解,可... 目的研究高速铁路波磨激励下的轮轨瞬态响应。方法建立了高速铁路轮轨系统瞬态滚动接触有限元模型,提出了一个改进的轮轨瞬态滚动接触模拟方案,改进的方案采用混合拉格朗日/欧拉方法在静态分析中为轮对施加转速,获得稳态滚动接触解,可以避免传统方案在动态分析中施加转速引起的强烈初始扰动。基于该模型研究了高速铁路钢轨波磨激励下轮轨垂向力、纵向力以及接触斑内应力的变化特征,并讨论了波磨波长和波深对轮轨瞬态响应的影响。结果当速度提高到500 km/h时,轮轨接触解稳定所需的动态松弛区长度仅为1250 mm。轮对以300 km/h的速度滚过65 mm的波磨时,轮轨垂向力和纵向力振动频率相同,但相位存在差异。在轮对通过波磨波峰和波谷之间的位置时,接触斑中心向靠近波磨几何一侧转移。波长为65 mm的波磨深度增长到105μm时,轮重减载率为0.65。波磨波长为65 mm和125 mm时,轮轨垂向力和纵向力均呈现单波长特征。结论改进的模拟方案在较短的动态松弛区内即可获得稳定的接触解;波磨会激起强烈的轮轨动作用力;波磨深度越大,激发的轮轨动作用力越强烈。垂向力和纵向力峰谷值与波磨深度成线性关系。波磨波长与轮轨力振动幅值不存在简单的线性关系。 展开更多
关键词 高速铁路 钢轨波磨 瞬态滚动接触 拉格朗日/欧拉方法 显式动力学分析
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基于半混合欧拉-拉格朗日边界元法不规则波群模拟
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作者 薛文 高志亮 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第4期435-446,共12页
为了实现更能表征真实海浪特征的不规则波群的有效模拟,结合不规则波群理论生成方法,开发基于半混合欧拉-拉格朗日边界元方法的数值波浪水池.首先,分析不同模型参数对数值计算的影响.研究发现,波浪模拟精度随阻尼层长度的增加和时间步... 为了实现更能表征真实海浪特征的不规则波群的有效模拟,结合不规则波群理论生成方法,开发基于半混合欧拉-拉格朗日边界元方法的数值波浪水池.首先,分析不同模型参数对数值计算的影响.研究发现,波浪模拟精度随阻尼层长度的增加和时间步长的减小而提高,适当的源点外移距离、源点分布范围和源点数量能兼顾计算精度和稳定性.然后,基于验证的模型参数对单向不规则波群进行模拟,将数值模拟结果与物理试验结果和理论目标值进行对比,验证数值水池对不规则波群模拟的有效性.结果表明,所开发的数值水池能有效模拟不规则波群的生成和传播. 展开更多
关键词 不规则波群 数值波浪水池 半混合欧拉-拉格朗日算法 边界元法
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非平衡效应下固体火箭发动机喷管两相流损失及其快速预示
16
作者 马泽遥 陈晓东 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期205-215,共11页
针对固体火箭发动机大型喷管两相流损失预示问题,构建了基于欧拉-拉格朗日的喷管两相流计算模型。对模型中的固体颗粒包裹数量、模型维度(三维或二维轴对称)和颗粒传热模型的影响进行了研究,得到了适用于大型喷管两相流损失预示的模型... 针对固体火箭发动机大型喷管两相流损失预示问题,构建了基于欧拉-拉格朗日的喷管两相流计算模型。对模型中的固体颗粒包裹数量、模型维度(三维或二维轴对称)和颗粒传热模型的影响进行了研究,得到了适用于大型喷管两相流损失预示的模型和参数,研究了关键颗粒参数对喷管性能的影响。结果表明:两相流损失由颗粒粒径为1μm时的3.73%提高到粒径为20μm时的11.38%;在粒径为5μm工况下,两相流损失由颗粒质量浓度10%时的0.77%提高到浓度30%时的5.82%。最后,开发了一种适用于喷管型面优化的两相流损失快速预示方法,使用分段计算方法将上游跨声速段气相和颗粒相数据映射到下游超声速段的入口,该方法进一步减小了大型喷管两相流损失预示的时间。运用该方法对三种不同喷管型面进行了数值计算,快速获取了各型面的推力和比冲性能参数,验证了该方法在喷管性能优化中的实用价值,证实了其在喷管型面优化设计中的可行性。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管两相流损失 气固两相流 欧拉-拉格朗日模型 喷管型面优化
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连续运行车辆-轨道垂向耦合动力学的时变分析法
17
作者 杨蔡进 《力学学报》 北大核心 2025年第3期740-754,共15页
随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与... 随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与长大轨道结构耦合动力学建模难题.现代高速列车短时间内就能在轨运行至数百公里的距离,经典的理论方法采用了拉格朗日方式描述系统的运动和变形,限定系统的力学研究对象固定不变,往往需要针对全部长度的轨道结构进行建模,计算分析效率亟需提高.围绕高速轨道交通领域内关键基础力学模型问题,基于模型截断的策略,从时变系统动力学角度,构建长距离连续运行车辆-轨道耦合动力学高效建模与分析方法.引入移动控制体描述长大轨道结构在有效振动区域内动力学行为,利用任意拉格朗日-欧拉原理建立移动控制体内截断轨道梁的连续时变动力学模型,基于自适应步长Runge-Kutta-Fehlberg积分策略,通过预处理当前时间步的积分信息,确定预测下一时间步系统响应所需的迭代条件,从而表征控制体内轨道梁下轨枕和道床质量系统的离散时变动力学问题.最后,通过数值算例仿真,分析了车辆-轨道耦合系统的动力学响应,并将计算结果与传统模态叠加法获得结果进行比较,验证了方法的有效性. 展开更多
关键词 高速列车 长大轨道结构 离散/连续时变系统动力学 移动控制体 任意拉格朗日-欧拉原理
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6061铝合金超声辅助搅拌摩擦焊温度场分析 被引量:2
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作者 马付建 李锡伟 +3 位作者 陈绍 付典颐 沙智华 张生芳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期41-51,共11页
为了分析超声振动对6061铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接过程温度场的影响,采用解析建模和数值模拟的方法,建立了超声辅助搅拌摩擦焊过程中接触界面摩擦系数模型和热力耦合有限元分析模型,开展了6061铝合金超声辅助搅拌摩擦焊温度测量试验,... 为了分析超声振动对6061铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接过程温度场的影响,采用解析建模和数值模拟的方法,建立了超声辅助搅拌摩擦焊过程中接触界面摩擦系数模型和热力耦合有限元分析模型,开展了6061铝合金超声辅助搅拌摩擦焊温度测量试验,结合有限元与试验结果进行对比分析.结果表明,仿真得到的工件表面温度分布曲线及取样点温度都与试验结果基本吻合,验证了建立模型的准确性;超声振动可以改变摩擦状态,降低焊接摩擦产热,减少峰值温度及高温区域的面积,振幅对焊接峰值温度影响的显著性高于频率. 展开更多
关键词 铝合金 超声辅助搅拌摩擦焊 摩擦系数 任意拉格朗日-欧拉 温度场
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基于CEL方法的带结构物溃坝流数值模拟 被引量:2
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作者 马洪玉 李敬军 +2 位作者 朱凯斌 赵艺颖 杨正权 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2024年第2期159-168,共10页
随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行... 随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行。本文针对带有结构物的溃坝流动问题现象,采用CEL方法(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis,耦合欧拉-拉格朗日方法),对于溃坝流的发展、演化进行了数值模拟。研究结果表明,模拟结果中溃坝流自由表面及流体尖端时程变化与文献试验结果拟合较好,CEL方法可应用在溃坝流现象的模拟,并且具有较好的准确性和精度。结构物材料性能、高度及与结构物与溃坝流间的位置,均会影响溃坝流的运动状态以及结构物的受力变形状态,在不考虑结构物破坏的情况下,提高结构物弹性模量,增加结构物高度,以及减小结构物与溃坝流间的距离均可提高结构物对于溃坝流的阻挡作用。 展开更多
关键词 溃坝流 计算流体力学 耦合欧拉-拉格朗日方法 数值模拟 流固耦合
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基于CEL法熔滴冲击基板的TPF/FSI数值模拟
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作者 陈丽华 张梦娇 +1 位作者 闪陆通 李浩群 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期523-533,共11页
航空发动机和燃气轮机的高温工作环境会对其热端金属部件造成不可逆损伤,热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)能够承受高温和高压的侵蚀性环境,从而保证金属部件使用的安全性及可靠性。以空心Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)(yttrium-stabilize... 航空发动机和燃气轮机的高温工作环境会对其热端金属部件造成不可逆损伤,热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)能够承受高温和高压的侵蚀性环境,从而保证金属部件使用的安全性及可靠性。以空心Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)(yttrium-stabilized zirconia,YSZ)粒子在等离子焰流中的2种形态,即全熔熔滴和空心熔滴为研究对象对其冲击铺展过程进行了模拟。基于ABAQUS/EXPLICIT耦合欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)有限元方法,首先针对ABAQUS缺少相变模型,导致使用CEL方法计算熔滴铺展形貌失真的问题,给出了适用的动力黏度随温度变化的经验公式。此外,考虑周围空气对熔滴铺展过程的影响,提出了“两相流(two phase flow,TPF)/流-固耦合(fluid-structure-interaction,FSI)”2.5D模型,对熔滴冲击基板凝固成型及空气卷入的过程进行了模拟,并揭示了2种熔滴铺展形貌存在较大差异的机理,对制备隔热性能更优的热障涂层具有指导意义。 展开更多
关键词 热障涂层 CEL法 TPF/FSI模型 动力黏度经验公式 空心熔滴 孔隙率
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