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碎冰区航行船舶破舱进水过程研究
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作者 李红霞 陈晔 +1 位作者 陈灵棋 黄一 《船舶力学》 北大核心 2025年第5期681-692,共12页
世界上首个浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号的建成,为高纬度地区能源供应提供了一种切实可行的解决方案。高纬度地区海面可能出现浮冰,浮动核电站若与浮冰发生碰撞,可能导致破舱进水,威胁作业安全。本文基于欧拉多相流模型并结合离散元... 世界上首个浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号的建成,为高纬度地区能源供应提供了一种切实可行的解决方案。高纬度地区海面可能出现浮冰,浮动核电站若与浮冰发生碰撞,可能导致破舱进水,威胁作业安全。本文基于欧拉多相流模型并结合离散元理论,提出一种碎冰区船舶破舱进水数值仿真方法。采用该方法对破舱进水过程及碎冰区航行阻力进行数值模拟,对比数值模拟与模型试验结果,验证了该方法的准确性。以自主设计的某船型核电平台为例,考虑碎冰分布的随机性,采用上述方法模拟了浮式核电平台在碎冰区的破舱进水过程,分析了流入舱内的碎冰对进水过程的影响和作用在船体结构上的冲击载荷。研究结论可为冰区船舶破舱进水过程的研究提供参考。 展开更多
关键词 破舱进水 碎冰 离散元方法 计算流体动力学
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极地浮冰区船舶回转操纵性数值仿真研究
2
作者 闫宏生 陈梓昊 王锡军 《船舶力学》 北大核心 2025年第7期1034-1047,共14页
为探究极地船舶在极地浮冰区中的回转操纵特性,本文采用CFD–DEM相结合的方法,针对一艘中型极地船舶在浮冰区中的回转运动过程进行了数值仿真研究。模拟考虑了船舶在不同舵角以及不同密集度浮冰区中的回转过程,并对船舶回转运动的参数... 为探究极地船舶在极地浮冰区中的回转操纵特性,本文采用CFD–DEM相结合的方法,针对一艘中型极地船舶在浮冰区中的回转运动过程进行了数值仿真研究。模拟考虑了船舶在不同舵角以及不同密集度浮冰区中的回转过程,并对船舶回转运动的参数进行预报。结果表明,浮冰的存在会对船舶的回转运动产生显著阻碍,浮冰区回转战术直径的范围是敞水工况战术直径的1~1.5倍。船体受到的力和力矩具有较强的随机性,航速与艏摇角速度时历曲线瞬时起伏更明显。相同舵角下,船舶受到的冰纵向力随浮冰密集度增加而增加,流体纵向力变化不明显;平均总侧向力、总偏航力矩方向与回转操纵方向一致,平均冰偏航力矩则更多偏向于回转操纵的相反方向。 展开更多
关键词 极地船舶 离散元方法 计算流体力学 浮冰区 操纵性
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基于离散元方法-计算流体力学耦合的渭河盆地水蚀型地裂缝细观成生过程数值模拟
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作者 张岩 王涪江 王飞永 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第3期386-396,共11页
渭河盆地是我国地裂缝灾害发育最为严重的地区之一,其中水蚀型地裂缝严重制约区域经济发展。采用离散元方法(DEM)和计算流体力学(CFD),基于渭河盆地典型水蚀型地裂缝的三维地质模型,建立了水蚀型地裂缝数值模型,从细观角度分析了浅表水... 渭河盆地是我国地裂缝灾害发育最为严重的地区之一,其中水蚀型地裂缝严重制约区域经济发展。采用离散元方法(DEM)和计算流体力学(CFD),基于渭河盆地典型水蚀型地裂缝的三维地质模型,建立了水蚀型地裂缝数值模型,从细观角度分析了浅表水作用下水蚀型地裂缝的成生演化过程。结果表明:水蚀型地裂缝的成生过程具有明显阶段性,依次可划分为潜蚀成穴、暗穴扩展、塌陷成洞、扩展成缝4个阶段;暗穴是裂缝发生的初级形态,通常先竖向发育,直至地表破裂后再横向扩展成洞,进而延伸成缝;潜蚀成穴与暗穴扩展阶段主要为中小颗粒迁移,历时最长;塌陷成洞与扩展成缝阶段粗颗粒快速流失,发生极快。 展开更多
关键词 地裂缝 水蚀型 离散元方法 计算流体力学 浅表水侵蚀 成生过程 渭河盆地
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负压取样过程钻杆转速对煤屑-气流动特性的影响研究
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作者 张宏图 甄泽栋 +1 位作者 李博涛 张欧娅 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页
为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离... 为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离的增加而逐渐减小并趋于稳定,最大切向速度迅速衰减并消失;钻杆转速增加时,气流最大轴向速度变化不大,最大切向速度显著增加;随着钻杆转速增加,煤屑螺旋流更加明显,旋流区距离变长,悬浮区距离变短;进入钻杆的煤屑数量减少,5 m/s速度以上的煤屑分布增多且分散;转动时钻杆内部实际固气比小于设定值,煤屑输送效率随转速的提高先增后减。 展开更多
关键词 负压取样 钻杆转速 煤屑 流动特性 计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟
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基于CFD-DEM耦合的土壤传热过程模拟
5
作者 江洁 赵庆富 《安徽农业科学》 2025年第10期210-216,共7页
为探明射流燃烧火焰在除草时的温度分布,分析射流火焰在土壤颗粒及多孔介质中的传热特性,通过测量和标定土壤颗粒参数,建立火焰喷头、土壤颗粒床以及土壤多孔介质模型。采用计算流体力学(CFD)与离散元法(DEM)耦合方法对喷头射流燃烧火... 为探明射流燃烧火焰在除草时的温度分布,分析射流火焰在土壤颗粒及多孔介质中的传热特性,通过测量和标定土壤颗粒参数,建立火焰喷头、土壤颗粒床以及土壤多孔介质模型。采用计算流体力学(CFD)与离散元法(DEM)耦合方法对喷头射流燃烧火焰温度在土层中的热特性传递进行数值模拟试验。结果表明,当喷头高度为100 mm时最高温度可达958 K,温度影响范围近似为半径90 mm的圆,传热深度可达17 mm。当喷头高度为200 mm时最高温度为848 K,影响范围近似为半径40 mm的圆,温度影响范围和影响半径都与喷头高度呈线性关系,均随着喷头高度的增加而减小。通过试验测得火焰喷头在距离地面高度分别为100、125、150、175、200 mm时土壤最高温度分别为926.15、913.95、887.35、860.85、818.35 K。 展开更多
关键词 传热特性 计算流体力学 离散元法 燃烧 土壤
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基于EFD和CFD组合方法的肥大船型功率预报研究 被引量:2
6
作者 高旋 高玉玲 陈伟民 《中国航海》 北大核心 2025年第1期150-156,共7页
对三种肥大船型不同载况下形状因子(1+k)的确定方法及其适应性开展研究,探讨建立基于模型试验流体动力学(EFD)和计算流体动力学(CFD)组合方法的肥大船型实船功率预报方法。以某肥大型散货船为主要研究对象,分别采用模型试验和数值模拟... 对三种肥大船型不同载况下形状因子(1+k)的确定方法及其适应性开展研究,探讨建立基于模型试验流体动力学(EFD)和计算流体动力学(CFD)组合方法的肥大船型实船功率预报方法。以某肥大型散货船为主要研究对象,分别采用模型试验和数值模拟方法确定形状因子并进行对比分析,然后采用EFD和CFD组合方法进行实船性能预报。研究表明:基于CFD获取形状因子并结合模型试验进行肥大船型功率预报,结果与实船试航结果比较接近且在误差允许范围内,验证基于EFD和CFD组合方法预报实船航速功率具有实用性和可行性。 展开更多
关键词 模型试验流体动力学 计算流体动力学 模型试验与数值计算组合方法 形状因子 实船功率预报
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Navier-Stokes方程间断Galerkin有限元方法研究 被引量:23
7
作者 于剑 阎超 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期962-970,共9页
通过引入全局提升算子和局部提升算子,发展了求解Navier-Stokes方程的间断Galerkin(discontinuousGalerkin,DG)有限元方法的一般框架,并在此框架下给出了几种典型黏性离散格式的具体表达形式.对局部提升算子的求解给出了详细的计算步骤... 通过引入全局提升算子和局部提升算子,发展了求解Navier-Stokes方程的间断Galerkin(discontinuousGalerkin,DG)有限元方法的一般框架,并在此框架下给出了几种典型黏性离散格式的具体表达形式.对局部提升算子的求解给出了详细的计算步骤.同时还给出了一种简单有效的计算方法来对物面边界进行高阶近似.为了能够对NS方程进行精度测试,采用对原始系统添加源项的方法构造精确解.二维Euler和NS系统的精度测试表明该方法达到了DG方法的理论精度.二维圆柱无黏绕流的计算结果表明关于物面边界的高阶近似方法能够保持DG方法原有的精度.卡门涡街数值模拟则进一步验证了该方法的正确性并且显示出DG方法较高的计算精度和分辨率. 展开更多
关键词 间断galerkin有限元方法 NAVIER-STOKES方程 黏性项 计算流体力学
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基于雅可比矩阵精确计算的GMRES隐式方法在间断Galerkin有限元中的应用 被引量:5
8
作者 龚小权 贾洪印 +2 位作者 陈江涛 赵辉 周桂宇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期121-132,共12页
为改善高阶间断Galerkin有限元方法(DG)时间推进效率,在三维非结构网格下针对该方法建立了并行广义最小残差(Generalized Minimal Residual,GMRES)隐式时间迭代方法,GMRES方法基于科学计算工具包PETSc中的Krylov子空间求解器实现。为进... 为改善高阶间断Galerkin有限元方法(DG)时间推进效率,在三维非结构网格下针对该方法建立了并行广义最小残差(Generalized Minimal Residual,GMRES)隐式时间迭代方法,GMRES方法基于科学计算工具包PETSc中的Krylov子空间求解器实现。为进一步提高GMRES的计算效率,发展了方程组右端项残值雅可比精确计算方法,针对无黏通量Roe格式和黏性通量BR2(Bassi Rebay 2)黏性计算方法,分别解析给出其对守恒变量多项式自由度的雅可比矩阵。基于建立的方法首先采用NACA0012翼型研究了GMRES的重启次数及收敛参数对方法收敛性影响,然后采用无黏及黏性算例对比研究了基于雅可比矩阵不同计算方法的GMRES计算效率,同时对比研究了雅可比矩阵完全近似求解下GMRES和LU-SGS(Lower Upper-Symmetric Gauss-Seidel)的计算效率。结果表明,建立的基于右端项残值雅可比矩阵精确求解的GMRES方法能够大幅提高不同精度DG方法的CFL(CourantFriedrichs-Lewy)数,相比前面提到的其它方法具有更高的计算效率,其收敛速度实现量级以上的提高。 展开更多
关键词 隐式迭代 间断galerkin有限元方法 GMRES 精确雅可比矩阵 计算效率
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一种适用于非结构网格的间断Galerkin有限元LU-SGS隐式方法 被引量:5
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作者 马明生 龚小权 +1 位作者 邓有奇 赵辉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期754-760,共7页
具有TVD性质的显式Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)格式在CFD领域得到广泛应用,但是显式计算稳定性差、计算效率低。为改善时间推进效率,基于高阶间断Galerkin有限元方法,采用欧拉一阶后差(BDF1),发展了一套高效的隐式LU-SGS(lower upper... 具有TVD性质的显式Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)格式在CFD领域得到广泛应用,但是显式计算稳定性差、计算效率低。为改善时间推进效率,基于高阶间断Galerkin有限元方法,采用欧拉一阶后差(BDF1),发展了一套高效的隐式LU-SGS(lower upper-symmetric Gauss-Seidel)求解方法,方法基于MPI并行实现,适合于不同计算精度。针对非线性系统左端项矩阵,对比了简化前后LU-SGS的计算效率。建立的间断Galerkin有限元方法基于非结构网格,采用Taylor基函数,计算精度最高达到四阶精度。通过NACA0012翼型以及M6机翼算例对发展的LU-SGS方法进行了考察,与显式算法相比,隐式格式的迭代步数和CPU时间均较大程度减小,效率能够提高1个量级以上。最后将隐式算法用于复杂外形翼身组合体F4的流场计算,结果表明所发展的隐式方法具有较好的鲁棒性,能够用于复杂外形计算。 展开更多
关键词 间断galerkin有限元 欧拉方程 Taylor基函数 LU-SGS 计算效率 非结构网格
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求解RANS方程的高阶间断Galerkin方法研究 被引量:3
10
作者 李喜乐 杨永 +1 位作者 郝海兵 焦瑾 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期407-411,共5页
基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。... 基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。对平板层流流动进行了数值模拟,结果表明,随着逼近多项式次数的增加,速度型和摩擦系数更加接近Blasius解。此外,还引入了Bald-win-Lomax湍流模型,对NACA0012翼型跨音速粘性流场进行了数值模拟,与实验结果进行了对比,进一步验证了算法的可靠性。 展开更多
关键词 计算复杂性 可压缩流动 计算流体力学 有限元方法 galerkin方法 网格生成 模型 纳维-斯托克斯方程 多项式 间断galerkin方法
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基于简单WENO-间断Galerkin的Euler方程自适应计算 被引量:3
11
作者 吴泽艳 王立峰 武哲 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期806-814,共9页
为了得到Euler方程的高精度、高分辨率数值解,介绍了间断Galerkin方法、三角形单元上简单WENO限制器的基本原理以及基于自适应网格加密的激波捕捉方法。将简单WENO限制器-间断Galerkin方法应用到曲边四边形单元上,通过单元边界上高斯积... 为了得到Euler方程的高精度、高分辨率数值解,介绍了间断Galerkin方法、三角形单元上简单WENO限制器的基本原理以及基于自适应网格加密的激波捕捉方法。将简单WENO限制器-间断Galerkin方法应用到曲边四边形单元上,通过单元边界上高斯积分点的坐标来搜索相邻单元从而得到相邻单元的单元编号,实现了基于"问题单元"的局部网格加密自适应计算。对若干典型问题进行编程计算,结果表明,简单WENO限制器可以应用到曲边四边形单元上,且可适用于局部网格加密时具有"悬挂节点"的非结构网格上的激波捕捉。 展开更多
关键词 间断galerkin方法 简单WENO限制器 EULER方程 自适应计算 曲边四边形单元
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自主水下机器人极近海底直航运动性能预报
12
作者 吴利红 李超 +4 位作者 刘社文 封锡盛 李硕 阎述学 曾俊宝 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第6期1047-1053,共7页
针对自主水下机器人极近海底航行的可行性和安全性问题,本文采用坐标转换法和移动网格法对不同极近海底距离、不同航速的自主水下机器人直航运动进行水动力预报。数值结果表明:自主水下机器人在极近海底壁面附近航行时,海底会对自主水... 针对自主水下机器人极近海底航行的可行性和安全性问题,本文采用坐标转换法和移动网格法对不同极近海底距离、不同航速的自主水下机器人直航运动进行水动力预报。数值结果表明:自主水下机器人在极近海底壁面附近航行时,海底会对自主水下机器人产生复杂的“坐底”效应。移动网格法相对坐标转换法,自主水下机器人的阻力偏小。随着间隙变小,移动网格法能预报垂向力由吸力变为斥力,艉倾变为埋艏的动态过程,而坐标转换法则不能。这种差异源于2种方法采用了不同的坐标系、产生的不同边界层厚度,以及流体的惯性量大小。当间隙小到边界层影响范围内,移动网格法更适合模拟极近海底操纵运动,为这种工况下的安全航行提供技术保障。 展开更多
关键词 自主水下机器人 海底 坐标转换法 移动网格法 直航 坐底效应 水动力 计算流体力学
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失稳初期的低雷诺数圆柱绕流POD-Galerkin建模方法研究 被引量:6
13
作者 李静 张伟伟 李新涛 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期596-602,共7页
POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研... POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研究。通过尝试选择流场进入周期性运动之前的样本来构建低阶的流体动力学模型,并用于反演流动失稳初期微幅振荡的流场。以低雷诺数(Re=100)下圆柱绕流为例,构建了卡门涡街失稳初期的流动降阶模型。通过与CFD数值结果对比,表明选择合适的样本数据,构建的低阶模型可以复现流场发散初期的频率和阻尼等特性。 展开更多
关键词 特征正交分解 galerkin 投影 圆柱绕流 卡门涡街 非周期运动
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一种新型的节点间断Galerkin格式滤波器设计 被引量:2
14
作者 郭永恒 杨永 +1 位作者 刘逸鸥 张强 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期94-97,共4页
使用高阶数值格式求解双曲守恒律时,在间断解附近产生的Gibbs振荡很容易导致非物理解的产生,从而使计算过程中断。文章以节点间断Galerkin格式为背景,使用广义Fourier级数这一分析工具,提出了相对振荡强度的概念,并以此作为滤波器的筛... 使用高阶数值格式求解双曲守恒律时,在间断解附近产生的Gibbs振荡很容易导致非物理解的产生,从而使计算过程中断。文章以节点间断Galerkin格式为背景,使用广义Fourier级数这一分析工具,提出了相对振荡强度的概念,并以此作为滤波器的筛查对象;构造了新的指数型罚函数,它能够根据振荡的强弱,自动识别非物理解的广义Fourier分量并加以过滤。在这项算法的支持下,利用节点间断Galerkin格式顺利求解了Euler方程,数值模拟了超临界翼型RAE2822翼型的跨声速外流场和超燃冲压发动机的超声速内流场。结果表明,在这种新型的滤波器基础上,不仅很好地捕捉到了激波的正确位置,而且有效地抑制了激波附近的非物理振荡。 展开更多
关键词 节点间断galerkin 相对振荡强度 广义Fourier级数 滤波器
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一种适用于低压涡轮叶片转捩-分离流预测的极大涡模拟方法
15
作者 穆宇旸 徐家宽 +3 位作者 李艺 郑国雨 乔磊 白俊强 《推进技术》 北大核心 2025年第5期44-55,共12页
在航空发动机领域中,大负荷低压涡轮叶片表面的流动受强逆压梯度影响,易产生具有高度非定常特性的转捩-分离流。而基于雷诺平均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)的转捩模型难以对该现象进行精确模拟。为了提升预测精度,本研... 在航空发动机领域中,大负荷低压涡轮叶片表面的流动受强逆压梯度影响,易产生具有高度非定常特性的转捩-分离流。而基于雷诺平均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)的转捩模型难以对该现象进行精确模拟。为了提升预测精度,本研究在改进的极大涡模拟方法(Very Large Eddy Simulation,VLES)基础上耦合适用于叶轮机械流动的γ转捩模型,从而形成了γ-VLES混合预测模型。本研究采用该模型对Pak-B低压涡轮叶片表面的层流分离泡诱导转捩及分离流演化现象进行预测。研究结果表明:γ-VLES模型能够准确计算叶片表面的时均压力系数和速度型,并展现了长分离泡内部瞬态流场中周期性涡的演化脱落过程。模拟结果与实验结果高度吻合,有效克服了RANS框架下γ-Re_(θt)和γ转捩模型在转捩-分离流预测方面的局限。 展开更多
关键词 计算流体力学 RANS/LES混合方法 极大涡模拟 低压涡轮叶片 层流分离泡诱导转捩
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复杂地质条件的间断有限元地震波数值模拟及GPU加速
16
作者 韩德超 刘卫华 +2 位作者 张春丽 袁媛 白鹏 《石油物探》 北大核心 2025年第4期639-652,共14页
间断Galerkin有限元方法(DGFEM)是一种具有较高模拟精度的有限元方法,但其算法编程难度大,其针对各类复杂介质的波动方程的算法目前未见统一的计算格式。为此,基于三角形非结构化网格以及局部Lax-Friedrichs数值流,构建了针对复杂介质... 间断Galerkin有限元方法(DGFEM)是一种具有较高模拟精度的有限元方法,但其算法编程难度大,其针对各类复杂介质的波动方程的算法目前未见统一的计算格式。为此,基于三角形非结构化网格以及局部Lax-Friedrichs数值流,构建了针对复杂介质波动方程模拟的DGFEM编程计算矩阵,并进一步得出了适用于各类复杂介质模拟的单一波场分量的通用计算格式。该通用计算格式能够有效提升DGFEM算法编程的可拓展性。基于该格式给出了DGFEM的通用CUDA核函数的构建方法,并形成CPU+GPU的二维DGFEM并行计算程序框架。通用CUDA核函数可以将DGFEM算法进一步延伸到更加复杂的介质以及三维情况。理论模型和复杂山地模型的数值实验结果表明,构建的通用计算格式和CUDA核函数可以准确模拟声波、弹性波、粘弹性波、孔隙弹性波方程描述的纵波、横波以及慢纵波等波现象。相比单核CPU模拟,二维DGFEM弹性波GPU计算加速比平均在100倍左右。同时,弹性波、粘弹性波、孔隙弹性波模拟耗时约为声波模拟的1.7,2.3,3.0倍。此结果可以指导复杂介质耦合条件模拟时多进程的负载平衡。 展开更多
关键词 间断galerkin有限元方法 弹性波 粘弹性波 孔隙弹性波 数值模拟 GPU并行计算.
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附壁射流式多金属结核采集装置几何参数优化
17
作者 张栢源 赵国成 肖龙飞 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第8期1059-1066,共8页
采集海底矿石颗粒是开发深海矿产资源的核心技术.基于康达效应的附壁射流式集矿技术被认为是一种具有工程应用潜力的集矿方法.基于实验验证的计算流体力学G离散元(CFDG DEM)数值模拟方法,以提高矿粒采集率为优化目标,开展集矿装置几何... 采集海底矿石颗粒是开发深海矿产资源的核心技术.基于康达效应的附壁射流式集矿技术被认为是一种具有工程应用潜力的集矿方法.基于实验验证的计算流体力学G离散元(CFDG DEM)数值模拟方法,以提高矿粒采集率为优化目标,开展集矿装置几何参数优化研究.探究集矿装置凸曲壁曲率半径与矿粒直径之比(R/d)、射流切向弧度(θ)和射流厚度与矿粒直径之比(b/d)对临界无因次射流流量(q0)的影响规律,并对各参数影响的显著性进行了比较.同时,结合集矿流场流速分布特征阐释矿粒受力运动特性.研究结果表明,b/d对集矿效率的影响最大,R/d次之,θ的影响最小.对比工况中,当R/d=9、θ=105rad、b/d=026时,矿粒采集效果最佳.本研究可为设计研发高效低扰动集矿装置提供理论支撑. 展开更多
关键词 多金属结核 附壁射流采集 计算流体力学-离散元法 矿粒采集率 参数优化
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流体计算中基于流场解预估的时间步长约束方法
18
作者 陈科锦 罗灿炎 +2 位作者 高鹤 毕林 王皓 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1351-1361,共11页
时间推进算法的稳定性是决定流体计算成败的关键.然而,即便是隐式推进算法,在启动计算的早期阶段,或者流动中存在激波、分离等大梯度的流动特征的情况,也只能采用较小的时间步长进行推进,以免计算发散.文章从守恒形式出发,通过近似线性... 时间推进算法的稳定性是决定流体计算成败的关键.然而,即便是隐式推进算法,在启动计算的早期阶段,或者流动中存在激波、分离等大梯度的流动特征的情况,也只能采用较小的时间步长进行推进,以免计算发散.文章从守恒形式出发,通过近似线性化发展了原始变量预估方法,并基于预估结果建立了一种新的时间步长约束方法,实现对每个计算单元时间步长的动态调整,无需人工手动调参,确保了启动计算初期和大梯度流动模拟的稳定性,同时能提高流动充分发展稳定后的计算效率.算例结果表明,文章方法能够将流场变量推进值控制在合理范围内,有效防止了强非线性特性等造成的计算发散情况,提升了数值求解的鲁棒性和可靠性,能够更快更稳定地收敛. 展开更多
关键词 计算流体力学 时间推进 解预估
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基于正交试验的风-热耦合效应下高层建筑交叉污染模拟研究
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作者 任柯宇 刘晓平 +2 位作者 吴梅 杨满江 胡淋翔 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期439-446,454,共9页
针对高层建筑环境下的气相污染物传播问题,文章采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法并引入正交试验法进行方案设计,研究风-热耦合效应下源项位置、受热壁面温差、受热壁面位置、通风方式4种因素对高层建... 针对高层建筑环境下的气相污染物传播问题,文章采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法并引入正交试验法进行方案设计,研究风-热耦合效应下源项位置、受热壁面温差、受热壁面位置、通风方式4种因素对高层建筑单元间污染物传播路径的影响,利用极差分析得出各因素对高层建筑单元间污染物扩散影响的显著程度排序。引入无量纲参数理查森数Ri,对常规认为难以判定强制对流还是自然对流占主导地位的0.1i<10.0区间进行细分,分析各因素对高层建筑污染物传播的影响机制。结果表明,通风方式对污染物聚集的影响最为显著,而相较于0.1i<0.5情况下,0.5i<3.0和3.0i<10.0区间内受热壁面位置的影响大于受热壁面温差的影响。在该研究的双侧通风案例中,高点源位置释放的污染物扩散情况较明显,从顶层延伸到底层,单侧通风下建筑物开口处的污染物质量浓度比其他2种通风方式高出1个数量级。 展开更多
关键词 正交试验法 计算流体动力学(CFD) 高层建筑 污染物
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层流状态下有限长圆柱体绕流的模拟研究
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作者 关庚 应宇翔 +1 位作者 董雷 聂德明 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期454-464,共11页
基于计算流体力学软件Fluent,采用有限体积法求解不可压缩N-S方程,模拟了层流状态下高径比h/d=8(h和d分别为圆柱体的高度和直径)的有限长圆柱体的绕流问题。柱体的一端固定在壁面(即固定端),另一端无约束(即自由端)。基于圆柱体直径的... 基于计算流体力学软件Fluent,采用有限体积法求解不可压缩N-S方程,模拟了层流状态下高径比h/d=8(h和d分别为圆柱体的高度和直径)的有限长圆柱体的绕流问题。柱体的一端固定在壁面(即固定端),另一端无约束(即自由端)。基于圆柱体直径的雷诺数范围为40≤Re≤400。模拟研究得到了柱体绕流的尾流流场特性及其升阻力系数、Strouhal数等。结果表明,柱体升力系数的峰值、平均阻力系数和Strouhal数均低于二维圆柱的数值,主要原因来自于柱体自由端与固定端的流场结构。同时,研究发现了升力系数的峰值随Re的增大呈现出先增后减的规律,论文对此问题进行了定量分析。 展开更多
关键词 计算流体力学 有限体积法 柱体绕流 升阻力系数
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