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调谐液柱阻尼器-结构系统风致振动响应的CFD/CSD耦合分析方法
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作者 黄鹏 吴玖荣 +2 位作者 傅继阳 孙连杨 王加雷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期236-245,254,共11页
针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础... 针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础上进一步提出了基于计算流体动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合分析方法,求解带TLCD系统的高层建筑结构的风致动力响应。通过开展某一TLCD系统在特定底部激励下的力学性能和动力特性试验,得到其内液体晃荡的自由液面波高和晃动力时程,验证了CFD数值模拟方法可以准确地分析TLCD水箱内液体的非线性晃动特征。随后对风工程领域广泛采用的76层建筑结构振动控制Benchmark模型,假设其顶部设置TLCD系统时主体结构在三种风速重现期(10、50和100年)风速对应的横风向动力风荷载激励下的风致控制效率,采用提出的CFD/CSD耦合分析方法,进行了数值仿真模拟分析。耦合分析结果表明,TLCD系统对Benchmark模型的风致加速度、速度和位移响应均有一定的控制效果,对加速度响应的控制效果要优于对位移响应的控制效果。该研究方法可为复杂TLCD系统对高层建筑的风振控制分析提供有效的参考。 展开更多
关键词 调谐液柱阻尼器(TLCD) 高层结构 风振控制 计算流体动力学(CFD) 计算结构动力学(csd) CFD/csd耦合分析方法
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农业工程领域耦合仿真技术应用现状与展望
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作者 张青松 郑中原 +3 位作者 廖庆喜 于良航 廖宜涛 万星宇 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期20-37,149,共19页
耦合仿真技术作为一种先进的数值仿真方法,能将多个独立的物理场或物理现象的仿真模型结合,实现不同领域或不同物理学模型的数值仿真方法相互结合,彼此交换信息并相互影响,在农业工程领域展现出广阔的应用前景,为现代农业装备的数字化... 耦合仿真技术作为一种先进的数值仿真方法,能将多个独立的物理场或物理现象的仿真模型结合,实现不同领域或不同物理学模型的数值仿真方法相互结合,彼此交换信息并相互影响,在农业工程领域展现出广阔的应用前景,为现代农业装备的数字化与智能化设计提供了新途径。为了系统总结耦合仿真技术在农业工程领域的应用现状和分析该技术的未来发展趋势,概述了耦合仿真技术的基本原理、仿真流程与类型以及相关数值模拟技术与软件,梳理了离散元-结构有限元耦合、离散元-计算流体力学耦合、离散元-多体动力学耦合、连续介质流固耦合以及刚柔耦合在农业工程领域的应用实例。同时,结合耦合仿真技术的应用现状,分析了目前该技术在模型构建与精确性、算法与计算资源、数据集成与处理、仿真软件设计和标准化等方面存在的问题,提出了耦合仿真技术应用发展趋势:多尺度建模与智能验证体系、高性能算法与算力、数据治理与交互模式智能化、标准化建设以及智能融合与场景扩展等,为耦合仿真技术在农业工程领域进一步应用发展提供参考。 展开更多
关键词 耦合仿真 离散元 结构有限元 计算流体力学 计算固体力学 多体动力学
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锂电池制浆搅拌系统混合性能的数值模拟
3
作者 曹晓畅 钟丰懋 +3 位作者 张正 梁德超 李林波 吕超 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第5期545-553,共9页
为了满足锂电池制浆过程中对浆料混合均匀性的要求,在原始桨型的基础上,进行了搅拌桨的优化设计,提出了5种不同的改进搅拌桨型,同时结合计算流体力学(CFD)模拟与实验测试,研究了各桨型对应的流场特性、混合效果及单位体积混合能.结果表... 为了满足锂电池制浆过程中对浆料混合均匀性的要求,在原始桨型的基础上,进行了搅拌桨的优化设计,提出了5种不同的改进搅拌桨型,同时结合计算流体力学(CFD)模拟与实验测试,研究了各桨型对应的流场特性、混合效果及单位体积混合能.结果表明:与原始桨型相比,优化后的搅拌桨在混合时间和功率消耗方面均有所减少,混合效率更高;其中,B23-VA-HR桨型的混合时间最短,比原桨型降低了54%,PB13-VA-HR桨型的单位体积混合能最低,比原桨型降低了58.4%.该研究成果可为锂电池制浆设备的结构优化提供理论依据与工程参考. 展开更多
关键词 锂电池制浆 计算流体力学 框-螺带-锚式搅拌桨 混合时间 结构优化
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基于CFD/CSD耦合算法的机翼颤振分析 被引量:15
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作者 曾宪昂 徐敏 +1 位作者 安效民 陈士橹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期79-82,共4页
用计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合算法对标准气动弹性模型AGARD445.6机翼作了颤振分析,主要研究机翼的跨音速颤振求解问题。采用常体积转换法(CVT)进行流体与结构之间的数据交换并运用松耦合方法对气动弹性方程进行时... 用计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合算法对标准气动弹性模型AGARD445.6机翼作了颤振分析,主要研究机翼的跨音速颤振求解问题。采用常体积转换法(CVT)进行流体与结构之间的数据交换并运用松耦合方法对气动弹性方程进行时域推进仿真。计算机翼在Ma=0.499~1.072的颤振边界,并将计算结果同偶极子格网法(DLM)的计算结果与试验结果比较,结果显示CFD/CSD耦合计算结果较DLM计算结果更接近于试验值,尤其是在非线性强的跨音速区域。可见,CFD/CSD耦合计算比DLM具有很大的优越性。 展开更多
关键词 计算流体力学/计算结构力学(CFD/csd)耦合算法 AGARD 445.6机翼 颤振分析 常体积转换(CVT) 偶极子格网法(DLM)
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水导激光多层级对称耦合装置设计及其射流稳定性分析 被引量:1
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作者 周嘉禾 吴胜奇 +3 位作者 钟胜波 李芝春 黄诺帝 朱利民 《激光技术》 北大核心 2025年第3期317-322,共6页
光水耦合是水导激光加工中的关键环节,对加工效率和加工质量都有着至关重要的影响。为了进一步节省耦合装置的加工成本,实现低入口压力下腔内水压的均匀分布和射流的稳定,提高耦合装置性能和水导激光加工质量,设计了一种具有多层级对称... 光水耦合是水导激光加工中的关键环节,对加工效率和加工质量都有着至关重要的影响。为了进一步节省耦合装置的加工成本,实现低入口压力下腔内水压的均匀分布和射流的稳定,提高耦合装置性能和水导激光加工质量,设计了一种具有多层级对称流道的光水耦合装置结构。对耦合装置的流场分布进行了数值模拟仿真,分析了耦合腔内部的速度矢量、流线分布以及喷嘴口出射液流的形态。结果表明,光水耦合装置内各截面流场速度矢量分布均匀,无局部波动存在,射流在喷嘴出口处的速率可达40 m/s,出射后的稳定长度可达120 mm;在入流压力1.0 MPa、喷嘴孔直径250μm的条件下,喷嘴孔处出射液流平衡稳定无波动,实际稳定长度约为85 mm。该光水耦合装置结构合理可靠,能够满足水导激光加工系统的设计和使用要求。 展开更多
关键词 激光技术 水导激光 耦合装置 结构设计 计算流体力学仿真
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基于CFD的雪茄烟叶晾房优化设计
6
作者 赵汉卿 苗芊 +5 位作者 杨春雷 张凯 张鹏飞 孙光伟 赵洁 曾波 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第2期326-337,共12页
【目的】针对雪茄烟叶晾制过程中出现产品品质参差不齐和成品率低下的问题,对晾房结构和通风方式进行优化和改进,从而提升其内部各物理场的均匀性。【方法】构建雪茄烟叶晾房内部流场、温度场和湿度场3场耦合的数学模型,并利用CFD(compu... 【目的】针对雪茄烟叶晾制过程中出现产品品质参差不齐和成品率低下的问题,对晾房结构和通风方式进行优化和改进,从而提升其内部各物理场的均匀性。【方法】构建雪茄烟叶晾房内部流场、温度场和湿度场3场耦合的数学模型,并利用CFD(computational fluid dynamics)软件对晾房内部3个物理场进行数值模拟。模拟结果表明,现有晾房内存在涡流和短路风道的问题,导致晾房内部流场、温度场和湿度场分布不均匀。运用工业通风中的置换通风原理,通过增设内置风道和调整风机布置位置来提升现有晾房内部的均匀性。【结果】仿真结果表明,优化后的晾房内部流场均匀性提升了57.43%,温度场均匀性提升了33.81%,湿度场均匀性提升了11.12%。【结论】优化现有雪茄烟叶晾房,使其内部各物理场的均匀性得到了显著改善,明显提升雪茄烟的晾制品质和晾制效率。 展开更多
关键词 雪茄烟 晾房 计算流体力学 置换通风 结构优化 均匀性
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基于流-固-热耦合的叶顶密封泄漏与动力特性研究
7
作者 茹梦崖 丁勤卫 +3 位作者 张万福 顾乾磊 张宇聪 李春 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第17期6863-6873,I0021,共12页
叶顶密封泄漏及稳定性是影响透平机械综合性能的关键。该文建立透平叶顶密封三维流-固-热耦合分析模型,研究转子在离心力、热应力及流场作用力共同影响下的变形、密封流场与密封齿之间流-固-热耦合及两者共同作用对泄漏性能及转子稳定... 叶顶密封泄漏及稳定性是影响透平机械综合性能的关键。该文建立透平叶顶密封三维流-固-热耦合分析模型,研究转子在离心力、热应力及流场作用力共同影响下的变形、密封流场与密封齿之间流-固-热耦合及两者共同作用对泄漏性能及转子稳定性的影响。结果表明,转子变形的影响使泄漏量减少约58.7%,有效阻尼增大约151%,负切向力绝对值增加,密封性能提升。密封流场与密封齿之间流-固-热耦合导致泄漏量减少约2.3%,有效阻尼减小约27%,负切向力绝对值降低,抑制转子涡动能力降低,不利于系统稳定。同时考虑两者综合影响,泄漏量减少约60.5%,有效阻尼与仅考虑转子变形影响的情况基本一致,密封性能主要受离心力、热应力及流场作用力带来的转子变形影响。 展开更多
关键词 叶顶密封 流-固-热耦合 密封动力特性 泄漏 计算流体力学
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含三角形翼板箱型浮式防波堤消浪性能分析
8
作者 陈昊希 赵峰 +3 位作者 朱宏博 包艳 韩兆龙 夏天 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期170-179,197,共11页
传统箱型浮式防波堤结构形式简单,安装方便,然而对长波消浪效果有限;为了有效提高这类浮式防波堤的消浪性能,提出了一种带三角形翼板的新型浮式防波堤结构形式。首先,基于黏性不可压缩流体动力学理论,建立了浮式防波堤流固耦合数值计算... 传统箱型浮式防波堤结构形式简单,安装方便,然而对长波消浪效果有限;为了有效提高这类浮式防波堤的消浪性能,提出了一种带三角形翼板的新型浮式防波堤结构形式。首先,基于黏性不可压缩流体动力学理论,建立了浮式防波堤流固耦合数值计算模型,并与文献数据对比验证了其适用性和可行性;接着在不同波浪要素工况下,数值分析了该新型防波堤的消浪性能,计算结果显示当翼板角度为22.5°时消浪性能达到最优;在此基础上,进一步分析了该角度下箱体不同吃水深度对消浪效果的影响。对涡量场和速度场的分析结果显示:含三角形翼板浮式防波堤不仅通过翼板反射作用减少透过波浪,也通过形成涡流,有效耗散入射波浪能,从而其消浪性能显著优于传统箱型浮式防波堤。所提出的新型防波堤结构形式可为实际工程中消浪应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 浮式防波堤 消浪性能 计算流体力学 流固耦合
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复合材料转子泵喷推进器的结构响应及流噪声特性研究
9
作者 卢博 宋博扬 +3 位作者 黄桥高 李晗 何幸 郑思洁 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第5期150-159,共10页
[目的]复合材料具有重量轻、耐腐蚀性强、高阻尼比高等优点,为提高水下航行器的综合性能,开展复合材料转子泵喷推进器的特性研究。[方法]首先,结合计算流体力学(CFD)与有限元法(FEM),建立复合材料转子泵喷推进器的双向流固耦合数值方法... [目的]复合材料具有重量轻、耐腐蚀性强、高阻尼比高等优点,为提高水下航行器的综合性能,开展复合材料转子泵喷推进器的特性研究。[方法]首先,结合计算流体力学(CFD)与有限元法(FEM),建立复合材料转子泵喷推进器的双向流固耦合数值方法和基于FW-H方程的流噪声预报方法;然后,针对不同工况,分析复合材料转子泵喷推进器的敞水性能、结构响应以及流噪声特性。[结果]结果表明:随着进速系数的增加,复合材料泵喷推进器的转子结构变形、应力应变均有所减小,而流噪声总声压级则先减小后增加,且在J=0.8时的最低值为87.60dB。与传统铝合金泵喷推进器相比,模型尺度下复合材料泵喷推进器的转子结构变形很小,未引起其水动力性能的明显变化;复合材料泵喷推进器的流噪声在特定频率时出现了小幅下降,同时噪声总声压级也有所下降。[结论]研究成果可为泵喷推进器的减重设计、降噪设计等综合性能优化提供理论依据。 展开更多
关键词 泵喷推进器 复合材料 敞水性能 结构响应 流噪声 计算流体力学 流固耦合
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不同振动状态下矩形柱体展向相关性和相干结构数值模拟
10
作者 邹鹏程 曹曙阳 操金鑫 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期669-676,共8页
涡激振动具有明显的三维流动特征,主要表现在展向方向上非定常气动力和流动特性不完全同步,且因振动状态而异。以典型桥梁基础断面(5:1矩形)为对象,借助动网格技术开展了不同振动状态下的大涡模拟数值试验,对比研究了涡振发生过程中各... 涡激振动具有明显的三维流动特征,主要表现在展向方向上非定常气动力和流动特性不完全同步,且因振动状态而异。以典型桥梁基础断面(5:1矩形)为对象,借助动网格技术开展了不同振动状态下的大涡模拟数值试验,对比研究了涡振发生过程中各关键阶段的气动力和风速展向相关性和相干结构的变化。研究发现:在振动状态变化的过程中气动力和速度的相关性均先增大后减小,但相关系数的最大值并未出现在振幅最大状态;尾流速度的展向相关系数明显小于气动力展向相关系数,在三个速度分量中展向速度的相关系数最小;振动矩形柱体周围流场展向相干结构的尺度比静止状态明显增大。 展开更多
关键词 计算流体力学 大涡模拟 涡激振动 展向相关性 展向相干结构
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枝形微混合器内液-液两相流动和传质特性
11
作者 何升 钱刚 《应用化工》 北大核心 2025年第5期1119-1123,1131,共6页
液-液两相流的流动和传质规律对推动微混合器的实际应用具有重要意义。采用计算流体力学模拟研究了水和正丁醇两相流动,分析了流量比、黏度、界面张力和接触角对流型和混合效果的影响;测定了丁二酸从正丁醇传递至水相的萃取效率和体积... 液-液两相流的流动和传质规律对推动微混合器的实际应用具有重要意义。采用计算流体力学模拟研究了水和正丁醇两相流动,分析了流量比、黏度、界面张力和接触角对流型和混合效果的影响;测定了丁二酸从正丁醇传递至水相的萃取效率和体积传质系数。结果表明,枝形微混合器中,两相的流量比对传质性能的影响最大。随着流量比增加,两相流型由弹状流向液滴流转变,显著增大了传质面积并加速了界面更新,体积传质系数提升了7.5倍;分散相黏度增加导致平行流形成,相界面积减小,萃取效率和体积传质系数分别减小至0.24与0.13 s^(-1);界面张力增大时,流型从液滴流向环状流转变,相界面积减小,混合效果变差;改变壁面润湿性,液滴尺寸随着接触角的增大而减小。 展开更多
关键词 微混合器 枝形结构 计算流体力学 流型 传质
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新型混合结构海上双叶轮风力机尾迹研究
12
作者 金彦晖 段磊 彭雪莹 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第17期96-103,共8页
随着海上风力机尺寸的不断扩大,叶片的铸造长度和重量随之增加。然而,在叶片总质量中占比极大的叶根部分实际发电能力却较差。因此,为提高海上风力机的功率系数并降低叶片铸造长度和重量,提出混合结构海上双叶轮风力机。该风力机叶轮构... 随着海上风力机尺寸的不断扩大,叶片的铸造长度和重量随之增加。然而,在叶片总质量中占比极大的叶根部分实际发电能力却较差。因此,为提高海上风力机的功率系数并降低叶片铸造长度和重量,提出混合结构海上双叶轮风力机。该风力机叶轮构型由带有桁架或其他高效叶根结构的主叶轮和帮助捕获叶轮中心风能的辅助叶轮组合而成。采用计算流体力学方法对混合结构海上双叶轮风力机的尾迹特性进行研究。结果表明,相比于单叶轮形式以及传统双叶轮形式,混合结构海上双叶轮风力机的近叶轮区域产生的叶尖、叶根涡系结构更加规则,尾迹整体上较为稳定有序。 展开更多
关键词 海上风力机 双叶轮 混合结构 空气动力学 计算流体力学
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一种基于流固耦合并考虑主动脉残余应力与超弹性的血压预测方法
13
作者 张跃凡 郭宝磊 +2 位作者 孙翠茹 戴向晨 刘浩飞 《医用生物力学》 北大核心 2025年第1期49-57,共9页
目的 考虑主动脉壁超弹性和残余应力,提出一种基于血管顺应性预测主动脉血压的数值模拟方法。方法 基于闭合张开角的三维残余应力求解方法和超弹性本构理论,实现理想化双层厚壁主动脉模型压力-半径关系的解析求解。计算血管顺应性,并将... 目的 考虑主动脉壁超弹性和残余应力,提出一种基于血管顺应性预测主动脉血压的数值模拟方法。方法 基于闭合张开角的三维残余应力求解方法和超弹性本构理论,实现理想化双层厚壁主动脉模型压力-半径关系的解析求解。计算血管顺应性,并将压力-半径关系施加于流体域的移动壁面边界进行数值模拟计算,获得血管顺应性与脉压的关系。对比有无残余应力、是否考虑血管超弹性以及不同年龄对血管顺应性和主动脉血压的影响。考虑覆膜支架的作用:将支架区域视为刚性壁,模拟不同支架数量、支架释放位置对主动脉血压的影响。结果 考虑残余应力的血管顺应性高于无残余应力;相应的,考虑残余应力时主动脉脉压略低于无残余应力的情况。与超弹性模型相比,线弹性模型的主动脉脉压预测值偏大。不同年龄人群的血管顺应性表现为40~49岁>60~69岁>70岁以上;相应的,主动脉脉压表现为40~49岁<60~69岁<70岁以上。当植入长度为60 mm的覆膜支架时,随着支架数量增加,主动脉脉压持续增高,即支架植入范围越广,脉压越高。支架植入位置越靠近近心端,脉压越高。结论 提出的数值方法可正确预测主动脉血压,能够为主动脉支架设计和手术方案优化提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 计算流体动力学 流固耦合 移动边界 残余应力 顺应性
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基于分子动力学模拟的结构性产品配方设计方法
14
作者 齐妍 常昊 张磊 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4341-4351,共11页
传统配方产品设计通常是基于经验和大量的实验。计算机辅助分子设计(CAMD)将配方设计问题转化为确定与目标产品功能相匹配的化学物质及其分子组成的问题,显著提高设计效率和准确性。然而,对于结构性产品(如洗涤剂、牙膏等),其性能主要... 传统配方产品设计通常是基于经验和大量的实验。计算机辅助分子设计(CAMD)将配方设计问题转化为确定与目标产品功能相匹配的化学物质及其分子组成的问题,显著提高设计效率和准确性。然而,对于结构性产品(如洗涤剂、牙膏等),其性能主要由微观结构决定,且一些难以描述的性质(如泡沫性能)缺乏可量化的数据,导致定量构效关系(QSPR)模型的建立存在困难。针对这一问题,本文提出了一种结合分子动力学(MD)模拟与机器学习的计算机辅助配方设计方法。首先,利用分子动力学模拟研究配方产品中不同成分的微观行为及其形成的微观结构,揭示了成分间的相互作用机理。然后,从模拟结果中提取可量化的分子动力学描述符,结合贝叶斯神经网络构建QSPR模型,预测配方成分与产品性能之间的关系。最后,通过数学优化算法求解最优配方组成。本文以牙膏产品为例,设计了满足泡沫性能需求的配方。结果表明,该方法能够显著减少配方设计的搜索空间,提高设计效率和科学性,为配方设计指明了方向。未来,随着技术进步和市场需求的变化,计算机辅助设计方法将在化工领域发挥更加重要的作用。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 计算机辅助分子设计 配方设计 表面活性剂 定量构效关系
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基于CFD-FEM耦合方法的冰柱碰撞响应研究
15
作者 宋英龙 杨博睿 +3 位作者 赵禹 杨碧野 郑瑜娜 张桂勇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期67-74,共8页
碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD(computational fluid dynamics)软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真,构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型,开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析... 碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD(computational fluid dynamics)软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真,构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型,开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析了不同因素对碰撞响应的影响。进一步从能量转换的角度,提出了一种考虑浮冰初始旋转的碰撞力修正模型。分析了碰撞前、碰撞中和碰撞后阶段对碰撞力峰值的影响,实现了对带有初始旋转的浮冰碰撞载荷的快速估算。研究发现,碰撞前浮冰速度衰减、碰撞持续时间和碰撞后浮冰的转动对碰撞力均有较大影响,碰撞力随浮冰旋转角度增大呈现出先增大后减小的变化趋势。 展开更多
关键词 CFD-FEM耦合 协同仿真 浮冰 结构物 碰撞响应
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基于介尺度模型的大型生物质流化床低温气化特性数值模拟研究
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作者 罗子丰 金保昇 凌影 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期625-633,共9页
传统双流体模型因忽略介尺度结构需依赖细网格模拟,难以实现工业级装置的高效计算。提出一种基于介尺度曳力模型(MSSD)的粗网格综合计算模型,建立流动-反应耦合框架。模型验证表明,MSSD模型能高效预测工业级流化床装置的气化特性。研究... 传统双流体模型因忽略介尺度结构需依赖细网格模拟,难以实现工业级装置的高效计算。提出一种基于介尺度曳力模型(MSSD)的粗网格综合计算模型,建立流动-反应耦合框架。模型验证表明,MSSD模型能高效预测工业级流化床装置的气化特性。研究发现:低温气化过程中,工业级装置在燃料空气当量比为0.200时气化效果最优;气化温度提升和空气预热均能强化反应效果,但高海拔环境需采用富氧气化技术以缓解产气热值下降;小麦秸秆含水率5%时产气热值最高;所有原料中橡胶的气化效果最佳;稻壳和树皮则需通过预热空气改善反应性能。该模型突破了传统细网格限制,为工业流化床反应器的优化设计与运行调控提供了可靠的理论工具与数据支撑。 展开更多
关键词 计算流体力学 生物质气化 传热传质 流化床 介尺度曳力模型
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水下拖曳系统弱流固耦合方法
17
作者 王志博 黄帅瑜 +2 位作者 顾津菁 赵淼 姚惠之 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期410-417,共8页
为了解决拖曳缆系统采用常系数估算流体载荷造成缆索动力学响应模拟不准确的问题,本文将有限差分法与雷诺平均方程相结合,依托初始缆形采用网格生成器脚本功能生成计算域,设计拓扑源面,并填充结构化网格,以高质量黏性网格为基础,采用计... 为了解决拖曳缆系统采用常系数估算流体载荷造成缆索动力学响应模拟不准确的问题,本文将有限差分法与雷诺平均方程相结合,依托初始缆形采用网格生成器脚本功能生成计算域,设计拓扑源面,并填充结构化网格,以高质量黏性网格为基础,采用计算流体力学求解器结合湍流模型计算得到沿缆分布的水动力,采用插值方法将水动力载荷插值到离散缆段几何中心处,利用有限差分方法更新拖曳系统动力学计算结果获得新的缆形,循环迭代地建立了单向耦合的弱流固耦合方法。计算结果表明:该耦合方法具有良好的收敛性和稳定性,计算结果与实测缆形更加吻合。该方法也获得了拖曳缆的绕流场流动分离特点和流体载荷沿着缆的分布的一般规律,证实了沿缆的阻力系数取固定的经验系数会产生较大误差。 展开更多
关键词 拖曳系统 流固耦合 计算流体力学 有限差分方法 雷诺平均方程 插值 粘性网格 阻力
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灯桩在风浪环境中水动力特性及其优化方案
18
作者 岳志伟 范海燕 +2 位作者 袁靖周 林一鹏 王晨旭 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第6期2585-2594,共10页
为分析灯桩在风浪环境下的水动力特性,并根据其应力集中点给出优化方案。通过VOF(volume of fluid)方法求解了灯桩表面在风浪中的压力分布,以及压力造成形变。结果表明:灯桩应力集中位置在灯桩中间支柱的根部,最大位移位置在灯桩顶端;... 为分析灯桩在风浪环境下的水动力特性,并根据其应力集中点给出优化方案。通过VOF(volume of fluid)方法求解了灯桩表面在风浪中的压力分布,以及压力造成形变。结果表明:灯桩应力集中位置在灯桩中间支柱的根部,最大位移位置在灯桩顶端;据此研究了两种优化方案,斜柱支撑方案应力集中在支柱的顶部,比优化前减小32.2%,最大变形量在中部底座处,比优化前减小40.1%;端部加强方案应力集中在底部,比优化前减小0.08%,最大变形发生在灯桩顶部,与优化前相比减小了23.1%。可见支柱斜撑的灯桩结构可以有效地减小结构受到的应力强度,分散了灯桩其他部分受到的风浪的冲击,是更好的结构优化方案。 展开更多
关键词 灯桩 群柱结构 计算流体力学 水动力
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公用通道结构对燃料电池流量分配的影响
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作者 张贝贝 薛学良 +1 位作者 刘锋 郑军 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期516-520,共5页
该文建立大功率燃料电池电堆三维模型,数值研究公用通道长度(L)和公用通道宽度(D)、公用通道面积以及面积比(入口面积/出口面积)对电堆气体流量分配的影响。结果表明增大公用通道长度和宽度均能提高气体分配均匀性;增大公用通道面积,电... 该文建立大功率燃料电池电堆三维模型,数值研究公用通道长度(L)和公用通道宽度(D)、公用通道面积以及面积比(入口面积/出口面积)对电堆气体流量分配的影响。结果表明增大公用通道长度和宽度均能提高气体分配均匀性;增大公用通道面积,电堆流量分配均匀性也得到显著提升。另一方面,减小进入与出口的面积比,有利于减小进口侧公用通道与出口侧公用通道的压力差,提高电堆的流量分配以及减小电堆的压降。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 湍流模型 多孔材料 流动结构 计算流体力学
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外转子低速永磁电机的水冷结构设计与分析
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作者 王德喜 李文凯 陈功 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第4期509-516,共8页
【目的】随着电机能效等级要求的逐步提高,外转子低速永磁电机因其具有转矩密度高、高效节能等优点被广泛应用于工业领域。为满足工业领域的重载启动和长时间低速重载运行的工况需求,外转子低速永磁电机设计正向提高电机转矩密度的方向... 【目的】随着电机能效等级要求的逐步提高,外转子低速永磁电机因其具有转矩密度高、高效节能等优点被广泛应用于工业领域。为满足工业领域的重载启动和长时间低速重载运行的工况需求,外转子低速永磁电机设计正向提高电机转矩密度的方向发展。相应地,由电机的高转矩密度导致的高发热量问题成为研究重点。【方法】针对外转子低速永磁电机在大负荷作业条件下的高温升问题,建立外转子低速永磁电机物理模型,计算电机的损耗分布情况。首先,基于计算流体力学的基本理论,根据外转子低速永磁电机的热源分布情况,结合电机的结构特点,在定子支架中靠近定子铁心内表面处设计安装轴向和周向Z字型水冷结构,并在电机底部建立冷却水进出口仿真计算模型,通过Fluent软件对两种水冷结构的流场和温度场进行模拟分析,确定周向Z字型水冷设计结构更合适。其次,利用流体流动与传热相耦合的计算方法,在Fluent软件中分析安装周向Z字型且具有9条水道的水冷结构的电机温度场,通过永磁体和绝缘的最高温度验证水冷结构是否满足外转子低速永磁电机的散热要求。最后,基于理论分析确定了影响水冷结构散热效果的因素包括水道数目、冷却水流速、水道截面径向宽度,通过Fluent软件研究不同因素对电机温升的影响规律。【结果】结果表明,周向Z字型水冷结构的流速分布更均匀,进出口压差更小,更适合做外转子低速永磁电机的水冷结构;随着水道数目、冷却水流速和水道截面径向宽度的增加,水冷结构的散热效果增强,但三者分别增加到一定数值后,电机温度趋于稳定;基于分析结果确定水道数目为7条,水道径向宽度为17 mm,冷却水流速为0.5 m/s的水冷结构为最终设计。【结论】研究结果可为大负荷工作环境下外转子低速永磁电机水冷却系统的应用和研究提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 外转子 低速 永磁电机 温度场 流体场 水冷结构 周向Z字型结构 计算流体力学
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