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NUMERICAL SIMULATION OF UNSTEADY-STATE UNDEREXPANDED JET USING DISCONTINUOUS GALERKIN FINITE ELEMENT METHOD 被引量:3
1
作者 陈二云 李志刚 +3 位作者 马大为 乐贵高 赵改平 任杰 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2008年第2期89-93,共5页
A discontinuous Galerkin finite element method (DG-FEM) is developed for solving the axisymmetric Euler equations based on two-dimensional conservation laws. The method is used to simulate the unsteady-state underex... A discontinuous Galerkin finite element method (DG-FEM) is developed for solving the axisymmetric Euler equations based on two-dimensional conservation laws. The method is used to simulate the unsteady-state underexpanded axisymmetric jet. Several flow property distributions along the jet axis, including density, pres- sure and Mach number are obtained and the qualitative flowfield structures of interest are well captured using the proposed method, including shock waves, slipstreams, traveling vortex ring and multiple Mach disks. Two Mach disk locations agree well with computational and experimental measurement results. It indicates that the method is robust and efficient for solving the unsteady-state underexpanded axisymmetric jet. 展开更多
关键词 jets computational fluid dynamics multiple Mach disks vortex ring discontinuous Galerkin finite element method
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CFD-DEM simulation of fluid-solid flow of a tapered column separation bed 被引量:4
2
作者 Duan Chenlong Sheng Cheng +2 位作者 Wu Lingling Zhao Yuemin He Jinfeng 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2015年第5期855-859,共5页
Research on recycling waste Printed Circuit Boards(PCB) is at the forefront of preventing environmental pollution and finding ways to recycle resources.The Tapered Column Separation Bed(TCSB) is invented aiming at dis... Research on recycling waste Printed Circuit Boards(PCB) is at the forefront of preventing environmental pollution and finding ways to recycle resources.The Tapered Column Separation Bed(TCSB) is invented aiming at disposing the problem that fine particles of waste printed circuit boards cannot be separated efficiently so as to obtain further insight about the underlying mechanisms and demonstrate the separation feasibility in the tapered column separation bed.In this work,a Computational Fluid Dynamics(CFD) coupled with Discrete Element Method(DEM) model for two-phase flow has been extended to simulate the fluid-solid flow in the tapered column separation bed.Its validity is demonstrated by its successful capturing the key features of particles' flow pattern,velocity,the pressure distribution,the axial position with time and axial force for particles with different densities.Simulation results show that the plastic particles and resin particles become overflow,while copper particles,iron particles and aluminum particles successively become underflow,with a discharge water flow rate of 1 m^3/h,an obliquity of 30°.The simulated results agree reasonably well with the experimental observation.Using this equipment to separate waste PCBs is feasible,theoretically. 展开更多
关键词 Tapered column separation bed Waste printed circuit boards computational fluid dynamics Discrete element method fluid-solid flow
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基于CFD-DEM的双流体喷嘴颗粒物去除特性及效率优化研究
3
作者 陈波 许尽欢 +4 位作者 李艳英 卢英杰 钟义龙 张哲源 李研彪 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第8期895-904,共10页
雾化除尘技术是有效防治大气灾害的重要手段,对于城市、矿山等场所的降尘具有重要意义。双流体雾化喷嘴基于其良好的雾化表现,成为雾化除尘领域的热门研究对象。雾化后雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降过程是双流体喷嘴颗粒物去除的重要步骤... 雾化除尘技术是有效防治大气灾害的重要手段,对于城市、矿山等场所的降尘具有重要意义。双流体雾化喷嘴基于其良好的雾化表现,成为雾化除尘领域的热门研究对象。雾化后雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降过程是双流体喷嘴颗粒物去除的重要步骤。因此,揭示雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降特性对于提升双流体喷嘴颗粒物去除效率具有重要意义,需进一步深入研究。本文基于计算流体力学与离散单元耦合法(CFD-DEM),通过3D设计软件和离散元仿真软件ANSYS、EDEM对双流体喷嘴进行耦合数值模拟仿真,研究颗粒之间的相撞粘附与沉降,得到了不同气液压力比、不同雾滴粒径下雾滴颗粒的速度分布规律,并利用正交数值模拟方法对双流体雾化喷嘴颗粒物去除效率进行研究,得到了各运行参数对颗粒物去除效率的影响规律。结果表明,随着气液压力比的增大,雾滴颗粒最大速度呈增大趋势;雾滴颗粒粒径越小,雾滴颗粒最大速度越大,且加速至最大速度的时间越短;通过极差分析可知,运行参数中对颗粒物去除效率影响因素从大到小依次是雾滴粒径B、气液压力比A、烟尘颗粒粒径D、烟尘颗粒速度C,其最优水平组合为A_(3)B_(1)C_(3)D_(1)。该研究可为双流体雾化喷嘴的颗粒物去除特性研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 雾化除尘 双流体喷嘴 去除特性 计算流体力学与离散单元耦合法(CFDDEM) 耦合仿真
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基于CFD-DEM耦合并行算法的锥形喷动床内离散颗粒数值模拟 被引量:7
4
作者 任立波 韩吉田 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期993-998,共6页
基于FLUENT软件的MPI平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数文件实现了CFD-DEM耦合并行算法.该并行算法具有随CPU核数增加的较佳扩展性能和良好加速性能.通过构建空隙率标量场、重组基于局部平均并考虑气-固相互作用的气相控制方程,... 基于FLUENT软件的MPI平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数文件实现了CFD-DEM耦合并行算法.该并行算法具有随CPU核数增加的较佳扩展性能和良好加速性能.通过构建空隙率标量场、重组基于局部平均并考虑气-固相互作用的气相控制方程,提高了气相控制方程的求解稳定性与收敛性;通过软球模型确定颗粒-颗粒及颗粒-壁面间的相互作用,以曳力模型为基础建立了相间相互作用关系.将该CFD-DEM耦合并行模型应用于锥形喷动床气固两相流动的数值模拟中,结果表明:该CFD-DEM耦合并行模型能较好地模拟锥形喷动床内气固流动行为;锥形喷动床内的颗粒流动经历了鼓泡阶段和稳定流态化阶段;在稳定流态化阶段,物料流动具有明显的周期性.基于锥形喷动床内颗粒相的瞬时速度场,获得了稳定流态化阶段颗粒的时均速度分布规律. 展开更多
关键词 离散单元法 计算流体力学 并行算法 喷动床
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基于浸入边界法的高解析度CFD-DEM流固耦合方法 被引量:3
5
作者 毛佳 肖景文 +1 位作者 赵兰浩 底瑛棠 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期988-995,共8页
根据流固耦合问题的普遍性,提出了基于浸入边界法的高解析度计算流体力学-离散元法(CFD-DEM)流固耦合方法.新方法采用基于欧拉框架的计算流体力学方法描述流体的运动,采用基于拉格朗日框架的离散元法描述固体的运动及碰撞,在离散单元的... 根据流固耦合问题的普遍性,提出了基于浸入边界法的高解析度计算流体力学-离散元法(CFD-DEM)流固耦合方法.新方法采用基于欧拉框架的计算流体力学方法描述流体的运动,采用基于拉格朗日框架的离散元法描述固体的运动及碰撞,在离散单元的表面布置浸入边界点,解决固体运动过程中与流体间的移动且未知的边界问题.为验证方法的准确性,模拟了圆柱绕流涡激振动、方块驰振两个经典算例,计算结果与数值解吻合度高,说明新方法能够准确描述流固耦合作用.最终,将该方法应用于多块体沉降的模拟,结果表明新方法能够反映流场的复杂变化,有效处理包含大量任意形状离散块体碰撞的流固耦合问题. 展开更多
关键词 流固耦合 浸入边界 计算流体力学 离散元法 高解析度
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弯管稀相气力输送CFD-DEM法数值模拟 被引量:29
6
作者 杜俊 胡国明 +1 位作者 方自强 范召 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期134-139,共6页
利用CFD-DEM方法对稀相气固两相流在带有弯管的气力输送管道内的流动特性数值模拟。通过CFD求解连续气相流场,使用DEM求解离散颗粒相运动及受力,为提高仿真速度,模型忽略了空隙度对气相的影响。仿真结果显示了颗粒在弯管内形成颗粒绳及... 利用CFD-DEM方法对稀相气固两相流在带有弯管的气力输送管道内的流动特性数值模拟。通过CFD求解连续气相流场,使用DEM求解离散颗粒相运动及受力,为提高仿真速度,模型忽略了空隙度对气相的影响。仿真结果显示了颗粒在弯管内形成颗粒绳及在垂直管道内颗粒绳分散的过程,并获取了颗粒-颗粒、颗粒-壁面的碰撞信息。对比弯管上下两部分的碰撞情况,颗粒及壁面在弯管下半部分受到的撞击和磨损更严重。通过对气力输送各类工作参数的研究发现,其对管道内气固两相流的流动特性和碰撞情况有着不同程度的影响。气流速度对颗粒绳分散影响甚微,但对弯管内颗粒碰撞强度有明显影响。随着颗粒质量流量的增加,形成的颗粒绳更紧凑、分散速度更慢,并在弯管中形成了阻碍颗粒-壁面碰撞的防护层。弯径比的增加也能加强颗粒绳的紧凑度,减缓颗粒绳的分散速度。 展开更多
关键词 离散单元法 计算流体力学 气力输送 稀相
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喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟 被引量:11
7
作者 马华庆 赵永志 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1347-1354,共8页
采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在... 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速.颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性.在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合. 展开更多
关键词 计算流体力学-离散单元法(cfd-dem) 喷动流化床 颗粒混合 杆状颗粒 非球形颗粒
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固定/鼓泡床中煤沥青球升温过程的CFD-DEM模拟 被引量:1
8
作者 薛嘉哲 钟文琪 +2 位作者 邵应娟 谢立宇 李开喜 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期11-19,共9页
为掌握煤沥青球在不同床型结构下的升温规律,采用三维CFD-DEM耦合传热的数值模拟方法,对实验室尺度固定床和鼓泡床内的煤沥青球升温过程展开研究,获得了不同流型(固定床/鼓泡床)、高径比、厚宽比下床层内的气固流动及传热结构、气固对... 为掌握煤沥青球在不同床型结构下的升温规律,采用三维CFD-DEM耦合传热的数值模拟方法,对实验室尺度固定床和鼓泡床内的煤沥青球升温过程展开研究,获得了不同流型(固定床/鼓泡床)、高径比、厚宽比下床层内的气固流动及传热结构、气固对流传热强度、床层升温速率及温度均匀性信息.结果表明,相较于固定床,使用鼓泡床能够有效避免局部高温区域的形成;当床层高径比提升至0.95以上时,对鼓泡床温升的影响较小;跟踪颗粒在床层上方受到空气冷却的时间随高径比的增加而增加,从而导致其出现更大的温降;壁面效应随宽厚比的增加而逐渐减弱,气泡上升速度、颗粒动能均有所增加,使得床层颗粒的内循环速率加快,床层底部气固温差增大,床层颗粒升温速率提升约24.2%. 展开更多
关键词 煤沥青球 升温 cfd-dem 床型结构
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基于CFD-DEM耦合的尾矿库溃坝数值模拟 被引量:4
9
作者 杨柳 王金安 黎伟佳 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第8期219-227,共9页
流体在尾矿库溃坝的形成和发展过程中起到至关重要的作用,开展尾矿坝流固耦合研究对认识尾矿库溃坝形成机理和演化规律具有重要意义。选取某典型尾矿库溃坝工程实例,采用CFD-DEM流固耦合方法,先通过标定试验确定数值模拟细观参数,再对... 流体在尾矿库溃坝的形成和发展过程中起到至关重要的作用,开展尾矿坝流固耦合研究对认识尾矿库溃坝形成机理和演化规律具有重要意义。选取某典型尾矿库溃坝工程实例,采用CFD-DEM流固耦合方法,先通过标定试验确定数值模拟细观参数,再对尾矿库溃坝过程进行数值模拟,获得溃坝过程中坝体和尾矿砂的位移场和速度场,并计算尾矿砂运移距离,计算结果与事故调查报告相吻合,证明CFD-DEM流固耦合方法在尾矿库溃坝数值模拟的可行性。数值模拟结果表明:溃坝形成初期,滑移面后方有一个受挤压的区域,滑移面进口端深且陡,出口端较为平缓;尾矿坝溃坝后形成的堆积体呈两头密中间疏,在浆砌子坝前方形成明显的分割带。 展开更多
关键词 流固耦合 尾矿库 数值模拟 计算流体力学 离散元
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Study of heat transfer by using DEM–CFD method in a randomly packed pebble-bed reactor 被引量:2
10
作者 Qiang Niu Na-Xiu Wang 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2019年第2期123-134,共12页
The pebble-bed reactor is one of the most promising designs for the nuclear energy industry. In this paper,a discrete element method-computational fluid dynamics(DEM-CFD) approach that includes thermal conduction, rad... The pebble-bed reactor is one of the most promising designs for the nuclear energy industry. In this paper,a discrete element method-computational fluid dynamics(DEM-CFD) approach that includes thermal conduction, radiation, and natural convection mechanisms was proposed to simulate the thermal-fluid phenomena after the failure of forced circulation cooling system in a pebble-bed core. The whole large-scale packed bed was created using the DEM technique, and the calculated radial porosity of the bed was validated with empirical correlations reported by researchers. To reduce computational costs, a segment of the bed was extracted, which served as a good representative of the large-scale packed bed for CFD calculation. The temperature distributions simulated with two different fluids in this DEM-CFD approach were in good agreement with SANA experimental data. The influence of the natural convection mechanism on heat transfer must be taken into account for coolants with strong convective capacity. The proposed DEM-CFD methodology offers a computationally efficient and widely applied method for understanding the heat transfer process in a pebble-bed core. The method can also be easily extended to assess the passive safety features of newly designed fluoride-salt-cooled pebble-bed reactors. 展开更多
关键词 DISCRETE element method computationAL fluid dynamics PEBBLE BED Heat transfer Natural CONVECTION
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基于CFD-DEM的高炉风口回旋区形状和传热特性数值模拟研究 被引量:7
11
作者 韦光超 赵伟 +1 位作者 张浩 安希忠 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期612-616,I0010,I0011,共7页
采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法,对高炉风口回旋区进行了数值模拟研究。首先通过与实验结果对比,验证了CFD-DEM模型的正确性;然后考察了不同气速对风口回旋区形状和传热特性及颗粒接触的影响。数值模拟结果表明:风口回... 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法,对高炉风口回旋区进行了数值模拟研究。首先通过与实验结果对比,验证了CFD-DEM模型的正确性;然后考察了不同气速对风口回旋区形状和传热特性及颗粒接触的影响。数值模拟结果表明:风口回旋区的大小和形状均受气速影响较大,在较大进气速度下,颗粒受到的曳力大于颗粒间的摩擦阻力并破坏颗粒间的桥力,形成较大尺寸的回旋区;且颗粒之间接触力较小,形成较大的空隙结构,更有利于热气体向周围扩散以强化传热。目前考察的三种气速结果表明:当气速为11m/s时,热量向下方传递速度最快;当气速为13m/s时,热量向上方传递速度最快;而当气速为15m/s时,热量向右方传递速度最快;此外,气速越大流态化越明显,颗粒间接触越少,接触力也越小。 展开更多
关键词 计算流体力学 离散单元法 高炉风口回旋区 传热 颗粒
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结构物砰击入水过程的CFD-DEM-IBM数值仿真
12
作者 底瑛棠 赵兰浩 毛佳 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期87-96,共10页
为实现入水过程的精细数值仿真,解决入水问题数值模拟所面临的关键技术问题,围绕结构入水过程中固体移动边界的合理描述、自由液面的准确捕捉及流固耦合作用的精细刻画等核心难题,融合计算流体动力学-离散单元法(CFD-DEM)、浸入边界法(I... 为实现入水过程的精细数值仿真,解决入水问题数值模拟所面临的关键技术问题,围绕结构入水过程中固体移动边界的合理描述、自由液面的准确捕捉及流固耦合作用的精细刻画等核心难题,融合计算流体动力学-离散单元法(CFD-DEM)、浸入边界法(IBM)及改进的守恒式Level Set(ICLS)方法,提出了一种CFD-DEM-IBM方法。采用固定的笛卡尔网格离散计算域,分别通过CFD与DEM描述流体与结构运动,引入IBM追踪固体移动边界并获取准确的流固耦合作用力,采用ICLS方法在保证守恒性的同时隐式捕捉自由液面,并通过分区算法,在一个时间步内进行数次交错迭代以反映流固两相间的强耦合效应,建立了高解析度的CFD-DEM-IBM数值模型。通过圆柱常速入水、楔形体对称及非对称入水和多体入水现象仿真分析研究,结果表明,CFD-DEM-IBM方法能够考虑多块体间的相互作用,在准确反映流固耦合效应的同时能够获得高解析度的流场,在多体入水问题处理方面优势显著。 展开更多
关键词 流固耦合 入水 多体 数值仿真 计算流体动力学-离散单元法
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水平管道负压气力输送CFD-DEM数值模拟 被引量:5
13
作者 崔益华 《港口装卸》 2021年第1期63-67,共5页
将CFD-DEM耦合方法应用于工业规模的负压气力输送系统设计中,对气力卸船机在150 t/h产量下的水平管道输送玉米物料进行仿真分析。耦合过程中CFD负责连续流体相的流动分析和曳力计算,DEM负责离散颗粒相的受力分析和运动轨迹计算。计算过... 将CFD-DEM耦合方法应用于工业规模的负压气力输送系统设计中,对气力卸船机在150 t/h产量下的水平管道输送玉米物料进行仿真分析。耦合过程中CFD负责连续流体相的流动分析和曳力计算,DEM负责离散颗粒相的受力分析和运动轨迹计算。计算过程充分考虑颗粒体积分数对流体的影响。通过对比不同直径的水平管道在相同空气流量和物料流量下的颗粒流动形态和压力损失,发现颗粒在不同直径管道内表现出不同的流动形态。压力损失在管道直径为320 mm时最小,此时的管道直径正好为保持管底流动形态的最大管道直径。 展开更多
关键词 计算流体力学 离散单元法 负压气力输送 气力卸船机
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氦冷固态包层氚增殖球床气体和粉末流动特性的数值研究
14
作者 王开松 刘明宗 汪键 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期163-169,共7页
基于计算流体力学和离散元耦合分析,研究了氦冷固态增殖包层球床中吹扫氦气的速度分布和破碎的正硅酸锂粉末速度随时间的变化及粉末数量随氦气入口流速变化。模拟结果表明,在吹扫氦气流动方向上,用入口流速归一化的氦气速度分布与入口... 基于计算流体力学和离散元耦合分析,研究了氦冷固态增殖包层球床中吹扫氦气的速度分布和破碎的正硅酸锂粉末速度随时间的变化及粉末数量随氦气入口流速变化。模拟结果表明,在吹扫氦气流动方向上,用入口流速归一化的氦气速度分布与入口流速无关,在靠近球床边缘速度变化较大,在球床中部速度变化较小;用入口流速归一化的粉末平均速度与入口流速关系不大,会随吹扫时间逐渐趋于稳定;对小粒径粉末,吹扫气体流速越大,越容易被吹出球床,对大粒径粉末,因其本身体积过大,易在球床中形成堵塞。 展开更多
关键词 氦冷包层 正硅酸锂球床 计算流体力学 离散单元法
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恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究 被引量:1
15
作者 张涵韬 王一雯 +2 位作者 孔祥韶 郑成 吴卫国 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期148-158,共11页
[目的]针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象,探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用。[方法]采用计算流体动力学与有限元方法(CFD-FEM)相结合的双向流固耦合方法对S175集装箱船进行数值仿真计算,并与试验结果及切... [目的]针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象,探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用。[方法]采用计算流体动力学与有限元方法(CFD-FEM)相结合的双向流固耦合方法对S175集装箱船进行数值仿真计算,并与试验结果及切片理论计算结果进行对比验证;采用分段变截面弹性龙骨梁模型开展船舶的砰击颤振特性模型试验,基于CFD-FEM双向流固耦合方法开展船艏砰击载荷及高频非线性砰击颤振响应特性分析,并与模型试验结果进行对比验证。[结果]结果显示,波浪砰击载荷对船艏颤振响应的影响不可忽视,6级海况下由砰击颤振诱发的二阶高频成分分量占低频波浪弯矩的59.86%。[结论]采用基于CFD-FEM的双向流固耦合方法可准确计算船首砰击颤振响应;在高海况下船舶所受非线性波浪载荷及结构动态响应易受船首瞬态砰击载荷的影响,在船舶结构设计与安全评估中需考虑高频砰击颤振的情况。 展开更多
关键词 极端海况 砰击颤振响应 计算流体动力学 有限元方法 双向流固耦合方法
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海洋养殖柔性网衣结构水动力特性研究进展 被引量:2
16
作者 凌爱军 梁园华 +2 位作者 赵德辉 范仲琪 赵云鹏 《渔业科学进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期223-236,共14页
发展深水网箱养殖是保障我国粮食及食品安全的长远战略,也是缓解近海网箱养殖环境胁迫力、拓展食物生产空间的必然选择。发展深水网箱养殖首先需要面对的突出挑战是养殖设施在外海恶劣海况下的安全性问题。网衣是深水网箱的主体结构,由... 发展深水网箱养殖是保障我国粮食及食品安全的长远战略,也是缓解近海网箱养殖环境胁迫力、拓展食物生产空间的必然选择。发展深水网箱养殖首先需要面对的突出挑战是养殖设施在外海恶劣海况下的安全性问题。网衣是深水网箱的主体结构,由于其自身具有高柔性、小尺度的特点,在波浪和水流作用下易出现大位移和大变形的极端响应。当前,网衣结构分析技术已成为我国深水网箱养殖工程技术的薄弱环节,一定程度上制约当前海上养殖网箱向大型化和深水化发展。因此,网衣水动力特性研究对于深远海网箱养殖的发展具有重要意义。本研究系统介绍了计算网衣水动力荷载的主要方法及其适用范围。同时,对网衣动态响应数值计算中的主流建模技术进行了总结和分析。最后,根据目前网衣水动力特性研究中存在的热点问题,提出了网衣流固耦合分析、生物污损分析、数字孪生技术等前沿发展方向,为网衣水动力学分析向数字化、精准化发展提供参考。 展开更多
关键词 深水网箱养殖 网衣 水动力特性 有限元方法 计算流体力学
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考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化 被引量:1
17
作者 刘经京 吴海燕 余龙 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期62-70,共9页
[目的]全球减碳背景下,为应对极地船舶设计建造的环保要求,需开展跨洋航行时碎冰水域对极地探险邮轮船体型线优化设计的影响规律研究,以获得最佳节能型线。[方法]针对极地探险邮轮的跨洋航行特征,采用航区权重方法进行量化评估,分析碎... [目的]全球减碳背景下,为应对极地船舶设计建造的环保要求,需开展跨洋航行时碎冰水域对极地探险邮轮船体型线优化设计的影响规律研究,以获得最佳节能型线。[方法]针对极地探险邮轮的跨洋航行特征,采用航区权重方法进行量化评估,分析碎冰对阻力和推进效率的影响。应用计算流体力学耦合离散元法(CFD-DEM)来分析螺旋桨的碎冰水域性能,建立以联合自航功率为目标的优化模型,进而对全船参数化模型开展设计航速下的优化计算。[结果]计算结果表明,优化后的船型可以满足排水量要求,有效降低了2种水域下的航行功率,其联合自航功率降低了9.71%。[结论]研究成果验证了基于权重优化方法的可行性和合理性,可为极地探险邮轮的型线和推进器优化设计提供参考。 展开更多
关键词 极地探险邮轮 型线优化 权重法 计算流体力学耦合离散元法
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基于计算流体力学-离散单元法的U形管冲蚀磨损数值模拟研究
18
作者 梁景银 许磊 +1 位作者 陈文飞 包士毅 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第5期545-554,共10页
采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准... 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。 展开更多
关键词 气固两相流 计算流体力学-离散单元法(cfd-dem) U形管 冲蚀磨损 颗粒形状 粗粒化模型
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考虑碎冰阻力和静水阻力的高效船型多目标优化方法
19
作者 王世超 刘刚 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期97-107,共11页
[目的]针对碎冰环境对船舶性能的影响,以及基于经验公式的传统优化方法在碎冰阻力优化方面的局限性,基于CFD&DEM方法提出一种精确优化碎冰阻力和静水阻力的船型优化方法。[方法]首先,基于CFD和CFD&DEM方法计算静水阻力和碎冰阻... [目的]针对碎冰环境对船舶性能的影响,以及基于经验公式的传统优化方法在碎冰阻力优化方面的局限性,基于CFD&DEM方法提出一种精确优化碎冰阻力和静水阻力的船型优化方法。[方法]首先,基于CFD和CFD&DEM方法计算静水阻力和碎冰阻力,提出一种创新的混合多岛遗传算法(HMIGA),用于模拟真实环境下的碎冰场;然后,结合XGBoost模型建立高效代理模型,并执行NSGA-III算法进行优化求解;最后,以KCS标准模型为例进行验证。[结果]结果显示,优化后船型的碎冰阻力降低了10.58%,静水阻力降低了2.32%;优化船型所承受的峰值载荷更少,同时通过产生波浪推开浮冰,还可进一步降低冰阻力。[结论]所提方法综合考虑了流场和碎冰场的随机性对优化结果的影响,能更精确、有效地改善船舶的碎冰阻力与静水阻力。HMIGA算法和XGBoost模型的引入可提升方法的实际应用效果,从而为未来碎冰环境下船舶的优化设计提供指导。 展开更多
关键词 船舶设计 船型优化设计 多目标优化 计算流体力学 离散元方法 混合多岛遗传算法 集成学习
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船舶结构的建模及水下振动和辐射噪声的FEM/BEM计算 被引量:59
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作者 徐张明 汪玉 +1 位作者 华宏星 沈荣瀛 《船舶力学》 EI 2002年第4期89-95,共7页
船舶动力系统的振动通过壳板向水下辐射噪声的预报一直是非常关键的问题。船舶的声学设计应建立在全船结构声一体化的前提下 ,本文基于船体与周围声学流体介质的耦合作用 ,建立了带有浮筏结构的动力装置的整个双层壳体船舶的FEM/BEM数... 船舶动力系统的振动通过壳板向水下辐射噪声的预报一直是非常关键的问题。船舶的声学设计应建立在全船结构声一体化的前提下 ,本文基于船体与周围声学流体介质的耦合作用 ,建立了带有浮筏结构的动力装置的整个双层壳体船舶的FEM/BEM数学模型。在理论分析的基础上 ,利用有限元软件ANSYS建立了水下船舶结构的振动和声场耦合的模型 ,首先计算在模拟发动机的激励下船舶壳板的振动 ,并利用边界元软件SYSNOISE ,对轻外壳面上的声强进行预报。 展开更多
关键词 船舶结构 建模 水下振动 辐射噪声 FEM/BEM计算
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