窦部结构对静脉瓣膜血流动力学功能影响的数值仿真研究

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作者 李杰 黎健明 +2 位作者 王志红 党一平 王盛章 《医用生物力学》 北大核心 2025年第1期34-40,共7页

目的构建包含静脉窦以及不包含静脉窦的两种不同结构的静脉模型,利用流固耦合仿真研究静脉窦结构对于下肢静脉系统血液流动的影响,分析静脉窦结构在静脉瓣开闭过程中的作用。方法基于超声图像和动物解剖图像,使用建模软件建立两种不同... 目的构建包含静脉窦以及不包含静脉窦的两种不同结构的静脉模型,利用流固耦合仿真研究静脉窦结构对于下肢静脉系统血液流动的影响,分析静脉窦结构在静脉瓣开闭过程中的作用。方法基于超声图像和动物解剖图像,使用建模软件建立两种不同结构的静脉系统三维几何模型,通过浸没边界法完成静脉瓣膜的流固耦合仿真,以获取瓣膜形态变化和流线分布、壁面剪切力分布、Q准则强度分布等血流动力学参数。结果带窦模型的瓣膜几何开口面积大于无窦模型。血液流线的分布证明了窦区涡流与血管内螺旋流的存在。同端的静脉瓣对上呈现不对称的壁面剪切力分布,带窦模型静脉瓣背面的高壁面剪切力区域和远、近心端瓣膜间的Q准则强度均小于无窦模型。结论静脉窦结构有助于静脉瓣膜的打开,对螺旋流动有一定的削弱作用,但螺旋流动模式有利于静脉窦区涡流的产生。静脉窦对静脉系统中的血流动力学有着重要影响,在静脉瓣的研究中应将静脉窦结构作为不可或缺的部分。 展开更多

关键词 静脉 正交静脉瓣膜 静脉窦 流固耦合仿真 血流动力学

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水介质中冰-桥墩碰撞动力响应分析 被引量：2

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作者 贡力 董洲全 +2 位作者 杨腾腾 崔越 杜云飞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期72-82,共11页

为准确模拟冰-桥墩碰撞过程中墩体结构的动力响应,基于流固耦合(fluid-solid interaction, FSI)的计算方法,运用ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟了水介质中冰排与桥墩在不同碰撞影响参数下的动力响应。结果表明:恒定附加质量(constant added ... 为准确模拟冰-桥墩碰撞过程中墩体结构的动力响应,基于流固耦合(fluid-solid interaction, FSI)的计算方法,运用ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟了水介质中冰排与桥墩在不同碰撞影响参数下的动力响应。结果表明:恒定附加质量(constant added mass, CAM)模型相比FSI模型冰载荷计算结果偏大,是因为CAM模型忽略了降低冰排速度的“水垫效应”,但其计算效率高,计算时间是FSI模型的1/10,更有利于桥墩防撞设计,而FSI模型能够更真实地模拟冰-桥墩碰撞场景。综合分析该研究所模拟的不同冰排工况,发现桥墩在冰排撞击作用下呈现明显的冰激结构振动特征,桥墩侧向位移云图随着应力波的传递呈现明显的层状分布,其顶部侧向位移幅度最大,因此在工程设计时应充分考虑其对桥梁整体安全的影响;随着冰排速度、冰排厚度和冰排压缩强度的增大,冰载荷平均值均呈现近似多项式函数关系。此外,研究发现当冰排压缩强度小于2.668 MPa(环境温度高于-15℃)时,冰载荷平均值明显减小,表明环境温度的变化对于桥墩受冰排撞击挤压作用所受的冰害问题具有显著的差异。其仿真研究成果拟为桥梁及桥墩防撞设施设计提供参考。 展开更多

关键词 数值模拟 流固耦合 冰载荷 桥墩 水介质

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折流板除雾器力学性能数值模拟研究 被引量：11

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作者 刘丽艳 孔庆森 谭蔚 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期477-483,共7页

工业应用较广的折流板除雾器在使用过程中经常出现坍塌、断裂等失效问题,造成设备分离效率下降,影响整个生产工艺流程。今采用有限元分析软件ANSYS中的Mechanical与CFX模块对折流板除雾器的力学性能进行了流固耦合数值模拟,并用实验对... 工业应用较广的折流板除雾器在使用过程中经常出现坍塌、断裂等失效问题,造成设备分离效率下降,影响整个生产工艺流程。今采用有限元分析软件ANSYS中的Mechanical与CFX模块对折流板除雾器的力学性能进行了流固耦合数值模拟,并用实验对模拟结果进行了可靠性验证。结果表明,模拟和实验结果之间最大相对误差11%,平均相对误差4%。流固耦合结果中最大应力maxσ出现在折流板约束处,是工程实际中主要失效位置。选取折流板除雾器约束处最大应力maxσ,进口第一块折板的最大应力max1σ和最大挠度totalw为控制指标,设计L9(34)正交试验研究级数、间距、折角、进口气速对maxσ、max1σ和totalw的影响规律,结果表明对maxσ的影响由强到弱依次为:折角>风速>级数>间距;对max1σ的影响由强到弱依次为:折角>级数>风速>间距;对totalw的影响由强到弱依次为:风速>折角>间距>级数。根据正交分析确定最优的条件为:折角120°、间距10 mm、级数1级、风速3 m?s-1。 展开更多

关键词 折流板除雾器 力学性能 流固耦合 正交分析 实验验证 fluid-structure interactionS (fsi)

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基于双向流固耦合技术的活塞式压力计研究 被引量：7

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作者 张忠立 王灿 +4 位作者 林正皓 倪玉山 洪扁 秦亭亭 李雪菁 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期276-281,共6页

针对传统实验研究无法控制单一变量的不足,基于双向流固耦合技术,建立了1000 MPa简单型活塞式压力计的三维旋转模型,研究流体介质的黏度、活塞杆弹性模量以及活塞间隙对活塞式压力计压力量值复现的影响,结果表明:流体从活塞底部入口至... 针对传统实验研究无法控制单一变量的不足,基于双向流固耦合技术,建立了1000 MPa简单型活塞式压力计的三维旋转模型,研究流体介质的黏度、活塞杆弹性模量以及活塞间隙对活塞式压力计压力量值复现的影响,结果表明:流体从活塞底部入口至出口的过程中,其流体压力先是近似线性快速下降至平衡压力的30%左右,再经过小范围的压力波动,最后近似线性缓慢降压至出口压力零;活塞杆弹性模量越大,流体黏度越小,活塞间隙越小,其活塞杆收缩量就越小;活塞杆弹性模量越大,流体黏度越大,活塞间隙越小,其活塞有效面积就越大,且流体黏度增大1倍,其有效面积最大增加约1.3%,对活塞有效面积影响最大,活塞杆弹性模量增大至10倍,其有效面积最大增加不足0.04%,活塞杆弹性模量对有效面积影响最小。 展开更多

关键词 计量学 活塞式压力计 有效面积 流固耦合 数值仿真

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个性化主动脉夹层及其搭桥术的流固耦合数值模拟 被引量：5

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作者 殷文聪 乔爱科 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期411-417,共7页

目的研究不同搭桥方式对不同假腔型式的Debakey Ⅲ型主动脉夹层模型治疗效果的影响。方法依据主动脉夹层患者的CT图像,采用Mimics医学图像处理软件进行模型重建,并利用计算机辅助手段建立升-腹和锁-腹两种方式的旁路搭桥模型,进行流固... 目的研究不同搭桥方式对不同假腔型式的Debakey Ⅲ型主动脉夹层模型治疗效果的影响。方法依据主动脉夹层患者的CT图像,采用Mimics医学图像处理软件进行模型重建,并利用计算机辅助手段建立升-腹和锁-腹两种方式的旁路搭桥模型,进行流固耦合数值模拟计算,比较不同模型的血流动力学差异。结果实施两种方式的旁路搭桥转流术后,通腔型式模型的血液流量、血流平均与最大速度均有不同程度的降低。同时升-腹搭桥后血液最大压力和血管壁位移均减小,而锁-腹搭桥后却增加;盲腔型式模型的上述血流动力学参数在搭桥后均降低,且升-腹搭桥式模型的降幅更大。结论升-腹搭桥方式对通腔和盲腔两种假腔型式主动脉夹层有更好的治疗效果,借助数值模拟的结果可以更好地解释搭桥手术对主动脉夹层的影响,并确立搭桥手术的科学有效性和临床实用性。 展开更多

关键词 主动脉夹层 血流动力学 旁路搭桥术 流固耦合 数值模拟

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机动式高架栈桥在风浪耦合作用下的位移响应 被引量：3

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作者 李霞 孙芦忠 +1 位作者 尹洪波 谢兴坤 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期117-121,共5页

针对机动式高架栈桥的特点,采用分离涡方法模拟湍流,基于任意拉格朗日-欧拉方法(ALE ArbitraryLagrangian Eulerian)求解流固耦合,对栈桥系统的风浪耦合位移响应过程进行了三维数值模拟分析。结果表明:风浪耦合作用下高架栈桥的运动以... 针对机动式高架栈桥的特点,采用分离涡方法模拟湍流,基于任意拉格朗日-欧拉方法(ALE ArbitraryLagrangian Eulerian)求解流固耦合,对栈桥系统的风浪耦合位移响应过程进行了三维数值模拟分析。结果表明:风浪耦合作用下高架栈桥的运动以平动为主,传统的简单叠加算法会产生较大误差;波浪频率若接近高架栈桥的固有频率,可引起强烈的共振效应,此时结构在风浪耦合作用下的位移响应远大于仅受波浪荷载时的响应;若波浪频率与高架栈桥固有频率相差较大,则结构在风浪耦合作用下的线位移响应小于两种荷载单独作用下的线位移响应之和,但对角位移影响不大。 展开更多

关键词 分离涡模拟 ALE 流固耦合 高架栈桥 风浪耦合

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大跨度梁式渡槽改进拟三维流固耦合模型的三维模拟效果分析 被引量：2

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作者 徐梦华 莫海鸿 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期207-210,共4页

针对作者提出的大跨度梁式渡槽改进拟三维流固耦合模型,分析了该模型的三维模拟效果。分析结果显示,采用大跨度梁式渡槽的改进拟三维流固耦合模型不仅能很好地反映出三维耦合效应,而且可以有效降低计算成本,大大提高了计算效率。因此,... 针对作者提出的大跨度梁式渡槽改进拟三维流固耦合模型,分析了该模型的三维模拟效果。分析结果显示,采用大跨度梁式渡槽的改进拟三维流固耦合模型不仅能很好地反映出三维耦合效应,而且可以有效降低计算成本,大大提高了计算效率。因此,改进拟三维流固耦合模型可以用于大型梁式渡槽多跨联合的复杂三维动力流固耦合分析计算。 展开更多

关键词 大跨度梁式渡槽 改进拟三维模型 流固耦合 三维地震响应 模拟效果

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降落伞充气过程流固耦合方法的数值预测分析 被引量：10

8

作者 陈猛 王璐 +1 位作者 程涵 余莉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期515-520,共6页

为弥补经验方法的不足,对某五环锥伞进行了无限质量情况降落伞充气过程的流固耦合数值模拟和飞机减速过程开伞试验。应用任意拉格朗日欧拉流固耦合方法数值模拟了折叠降落伞的三维充气过程,将计算结果和有限质量充气情况下的试验结果进... 为弥补经验方法的不足,对某五环锥伞进行了无限质量情况降落伞充气过程的流固耦合数值模拟和飞机减速过程开伞试验。应用任意拉格朗日欧拉流固耦合方法数值模拟了折叠降落伞的三维充气过程,将计算结果和有限质量充气情况下的试验结果进行了比较:数值计算所得到的伞衣摆角、充满时投影直径、阻力特征都和试验情况一致。充气时间和开伞载荷受速度影响很大,经速度修正后,充气时间略快于试验结果,最大开伞载荷和试验结果高度一致。以上表明无限质量情况下流固耦合数值模拟能够预测降落伞的充气性能,对降落伞设计和试验具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 降落伞 充气过程 流固耦合 数值模拟 试验

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船用螺旋桨流固耦合振动特性分析 被引量：7

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作者 娄本强 嵇春艳 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期154-161,共8页

在船舶航行中,应避免激振力的频率与螺旋桨叶片固有频率接近而产生的共振,达到避振效果.分别使用直接耦合数值计算和瞬态激励实验方法,研究了某实桨叶片在空气中和浸入静水域中的固有流固耦合(FSI)振动特性.结果表明:数值计算与实验结... 在船舶航行中,应避免激振力的频率与螺旋桨叶片固有频率接近而产生的共振,达到避振效果.分别使用直接耦合数值计算和瞬态激励实验方法,研究了某实桨叶片在空气中和浸入静水域中的固有流固耦合(FSI)振动特性.结果表明:数值计算与实验结果吻合较好;直接耦合法具有精度高和收敛性好的优点.根据工程实际要求,提出了螺旋桨叶片首阶振动频率的经验公式,估算精度满足要求,具有节省时间、提高效率的优点. 展开更多

关键词 螺旋桨振动 流固耦合(fsi) 瞬态激励实验 直接耦合数值计算 经验公式法

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基于大涡模拟改进的移动粒子半隐式法模拟平底结构的入水冲击及破坏问题（英文） 被引量：2

10

作者 杨超 张怀新 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1070-1085,共16页

移动粒子半隐式方法(MPS)在解决船舶入水冲击和结构大变形等不连续性问题上具有非常明显的优势.大涡模拟(LES)是近十多年来发展起来的研究湍流运动的一种重要手段,本文采用MPS-LES方法模拟平底结构入水冲击的流固耦合问题,并将该数值模... 移动粒子半隐式方法(MPS)在解决船舶入水冲击和结构大变形等不连续性问题上具有非常明显的优势.大涡模拟(LES)是近十多年来发展起来的研究湍流运动的一种重要手段,本文采用MPS-LES方法模拟平底结构入水冲击的流固耦合问题,并将该数值模拟的结果与实验结果做了对比分析.模拟研究了设置不同的肋板结构对平底结构冲击变形的影响.最后,根据该方法的粒子特性,模拟平底结构大变形破坏现象,为下一步模拟更加复杂的船体结构破坏问题做了理论探索. 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法(MPS) 流固相互作用(fsi) 大涡模拟(LES) 入水冲击

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不同开度时弧形闸门流固耦合数值模拟 被引量：13

11

作者 唐克东 王旭声 孙留颖 《人民黄河》 CAS 北大核心 2019年第2期135-137,共3页

为研究弧形闸门局部开启时受力情况,采用单向流固耦合的方法,结合Realizable k-ε湍流模型和VOF方法,利用ANSYS、Fluent软件建立了水流流场和闸门三维模型,对不同开度下闸门受力情况进行数值模拟,获得了过闸流量和闸门变形、应力变化的... 为研究弧形闸门局部开启时受力情况,采用单向流固耦合的方法,结合Realizable k-ε湍流模型和VOF方法,利用ANSYS、Fluent软件建立了水流流场和闸门三维模型,对不同开度下闸门受力情况进行数值模拟,获得了过闸流量和闸门变形、应力变化的规律,通过与理论计算过闸流量对比,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明:随着闸门开度的增大,闸门动水压力逐渐减小,最大应力区域发生了变化,应依据不同的工作环境进行闸门设计和加固。 展开更多

关键词 弧形闸门 开度 流固耦合 数值模拟

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基于改进的移动粒子半隐式法对溃坝流固耦合问题的模拟研究

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作者 杨超 张怀新 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1233-1242,共10页

MPS法是一种无网格拉格朗日计算方法,该方法用粒子取代网格,在前处理方面较为简便,且计算效率较高。在实际工程中,流体的流动很多都是湍流流动。而大涡模拟是研究湍流的一种主要手段。流固耦合是流体力学与固体力学交叉而生成的一门独... MPS法是一种无网格拉格朗日计算方法,该方法用粒子取代网格,在前处理方面较为简便,且计算效率较高。在实际工程中,流体的流动很多都是湍流流动。而大涡模拟是研究湍流的一种主要手段。流固耦合是流体力学与固体力学交叉而生成的一门独立的力学分支,是目前很多领域研究的热点和难点。本文将大涡模拟(LES)与移动粒子半隐式法(MPS)相结合,求解湍流状态下的流固耦合问题。采用二维溃坝模型进行流固耦合数值模拟计算并将模拟结果与试验结果进行了对比分析,证明了MPS-LES方法可以很好地应用于溃坝流固耦合问题的模拟研究。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法 流固耦合 大涡模拟 无网格法

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