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Vibration analysis of fluid- structure interaction in water hammer based on transfer matrix method 被引量:1
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作者 GAO Hui TANG Xuelin 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期518-524,共7页
In consideration of the problem that the effect of conduit structure on water hammer has been ignored in the classical theory,the Poisson coupling between the fluid and the pipeline was studied and a fourteen-equation... In consideration of the problem that the effect of conduit structure on water hammer has been ignored in the classical theory,the Poisson coupling between the fluid and the pipeline was studied and a fourteen-equation mathematical model of fluid-structure interaction(FSI)was developed.Then,the transfer matrix method(TMM)was used to calculate the modal frequency,modal shape and frequency response.The results were compared with that in experiment to verify the correctness of the TMM and the results show that the fluid-structure coupling has a greater impact on the modal frequencies than the modal shape.Finally,the influence on the response spectrum of different damping ratios was studied and the results show that the natural frequency under different damping ratios has changed little but there is a big difference for the pressure spectrum.With the decreasing of damping ratio,the damping of the system on frequency spectrum is more and more significant and the dispersion and dissipation is more and more apparent.Therefore the appropriate damping ratio should be selected to minimize the effects of the vibration of the FSI.The results provide references for the theory research of FSI in the transient process. 展开更多
关键词 water hammer fluid-structure interaction transfer matrix method vibration analysis
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集装箱船线性波激振动特性的模型试验和数值仿真研究
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作者 屈毫拓 陆晔 +4 位作者 倪歆韵 汤明刚 郑坤 魏子阳 田超 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1201-1210,共10页
波激振动和颤振对集装箱船的结构强度和疲劳寿命具有不可忽视的影响,一直是研究者关注的重点和焦点,其中线性波激振动是更为独特的流固耦合现象。本文以一艘20000 TEU集装箱船1∶49的缩比模型为研究对象,采用模型试验和数值计算相结合... 波激振动和颤振对集装箱船的结构强度和疲劳寿命具有不可忽视的影响,一直是研究者关注的重点和焦点,其中线性波激振动是更为独特的流固耦合现象。本文以一艘20000 TEU集装箱船1∶49的缩比模型为研究对象,采用模型试验和数值计算相结合的方法,对其在波浪中发生线性波激振动状态下的运动和结构响应进行研究。在波浪水池中测得模型的运动和剖面弯矩,通过计及流体黏性的CFD和结构动力学(CSD)双向耦合来实现数值计算,将计算结果与试验数据进行对比,验证了该耦合方法的有效性。对线性波激振动状态下的船体运动和结构响应进行分析,发现波激振动对船舶运动的影响不大,但会显著增强结构剖面载荷,弹性共振会导致结构响应集中表现为两节点振动。基于刚体获得的结构剖面载荷远小于试验和弹性体的结果,因此在船舶强度和疲劳性能评估中,需要考虑船体与周围流场的动态弹性耦合现象。 展开更多
关键词 流固耦合 集装箱船 模型试验 船舶水弹性 线性波激振动
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斜浪规则波中船舶运动与载荷的CFD-FEM模拟分析
3
作者 焦甲龙 陈振威 +2 位作者 徐文华 蒋彩霞 陈帅 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期88-98,共11页
[目的]旨在建立基于CFD-FEM双向流固耦合的船舶水弹性方法,预报船舶在斜浪规则波中的运动与波浪载荷,并充分考虑不对称载荷与结构响应及非线性载荷因素的影响。[方法]首先,基于CFD软件建立斜浪规则波计算域,在流场域中求解三维N-S方程,... [目的]旨在建立基于CFD-FEM双向流固耦合的船舶水弹性方法,预报船舶在斜浪规则波中的运动与波浪载荷,并充分考虑不对称载荷与结构响应及非线性载荷因素的影响。[方法]首先,基于CFD软件建立斜浪规则波计算域,在流场域中求解三维N-S方程,实时求解非线性波浪载荷;然后,建立船体梁与船体外表面耦合的有限元模型,通过在船体梁上均匀施加集中质量和横摇惯性矩,实现船模总质量和横摇转动惯量与实船的相似;最后,通过船体外表面实时进行信息传递,以在2个求解器之间进行双向迭代耦合,进而针对非对称波浪载荷及船体结构响应开展模拟预报。[结果]与试验结果的比较表明,该数值方法能够较为准确地预报纵摇、垂向弯矩和扭矩的趋势与幅值;在高海况下,波频的水平弯矩和扭矩会随波高线性增加,而在高频信号下则表现出明显的非线性增大。[结论]采用所建立的CFD-FEM方法能够准确预报船舶在不对称波浪下的运动与载荷响应,可为复杂海况下船舶的水动力与结构载荷性能预报评估提供一种新的途径,且在恶劣海况下,船体水弹性效应对垂向弯矩、水平弯矩和扭矩均具有显著影响。 展开更多
关键词 船舶 水弹性 波浪载荷 斜浪 流固耦合 扭矩 弯扭耦合
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Comparative study on the oblique water-entry of high-speed projectile based on rigid-body and elastic-plastic body model 被引量:1
4
作者 Xiangyan Liu Xiaowei Cai +3 位作者 Zhengui Huang Yu Hou Jian Qin Zhihua Chen 《Defence Technology(防务技术)》 2025年第4期133-155,共23页
To examine the similarities and differences in the evolution of cavity,wetting and dynamics of a highspeed,oblique water-entry projectile with different positive angles of attack,a comparative analysis has been conduc... To examine the similarities and differences in the evolution of cavity,wetting and dynamics of a highspeed,oblique water-entry projectile with different positive angles of attack,a comparative analysis has been conducted based on the numerical results of two mathematical models,the rigid-body model and fluid-structure interaction model.In addition,the applicable scope of the above two methods,and the structural response characteristics of the projectile have also been investigated.Our results demonstrate that:(1) The impact loads and angular motion of the projectile of the rigid-body method are more likely to exhibit periodic variations due to the periodic tail slap,its range of positive angles of attack is about α<2°.(2) When the projectile undergone significant wetting,a strong coupling effect is observed among wetting,structural deformation,and projectile motion.With the applied projectile shape,it is observed that,when the projectile bends,the final wetting position is that of Part B(cylinder of body).With the occu rrence of this phenomenon,the projectile ballistics beco me completely unstable.(3) The force exerted on the lower surface of the projectile induced by wetting is the primary reason of the destabilization of the projectile traj ectory and structu ral deformation failure.Bending deformation is most likely to appear at the junction of Part C(cone of body) and Part D(tail).The safe angles of attack of the projectile stability are found to be about α≤2°. 展开更多
关键词 fluid-structure interaction Rigid-body model Elastic-plastic model Structural deformation Impact loads Structural safety of projectile
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移动载荷激发冰层水弹性波的研究进展
5
作者 胡刚华 王展 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第6期46-61,I0001,共17页
在极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全... 在极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文系统综述了移动载荷激发水弹性波的研究进展,涵盖理论模型、数值计算与实验观测,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界和水下载荷等)下的冰层动力学特征,发现黏弹性和非线性效应是解释临界速度下有限振幅响应的关键机制,复杂运动场景中的水弹性波传播特性则进一步揭示了冰-水耦合作用的多样性。本文研究可为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供重要的理论支撑和技术参考。 展开更多
关键词 极地冰区 移动载荷 水弹性波 波-结构相互作用 非线性效应
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Design and experiment of an automated honey-harvesting robot
6
作者 ZHANG Di WANG Chunying +2 位作者 YANG Mingguo SUN Zixuan LIU Ping 《智能化农业装备学报(中英文)》 2025年第2期24-34,共11页
The conventional honey production is dominated by fragmented,small-scale individual farming models.The traditional approach of honey-harvesting involving manual beehive frames extraction,beeswax layer excision and cen... The conventional honey production is dominated by fragmented,small-scale individual farming models.The traditional approach of honey-harvesting involving manual beehive frames extraction,beeswax layer excision and centrifugal honey separation,expose beekeepers to potential bee stings and frequently compromise honeycomb integrity.To address these limitations,we designed an automated honey-harvesting robot capable of autonomous frame extraction and beeswax removal.The robot mainly consists of a mobile mechanism equipped with image recognition for beehive localization,a magnetic adsorption-based beehive frame handling device(60.8 N maximum suction)coupled with a cross-slide mechanism for precise frame manipulation,and a thermal beeswax layer-melting apparatus,with optimal melting parameters(15 m/s airflow at 90℃ for 30 seconds)determined through rigorous thermal flow simulations utilizing FLUENT/Mechanical software.Field experiments demonstrated beehive frames handling success rate exceeding 85%,beeswax layer removal efficacy over 80% and damage of honeycombs below 30%.The experiment results validate the robot's operational reliability and its capacity to automate critical harvesting procedures.This study significantly reduces the labor intensity for beekeepers,effectively eliminates the risk of direct human-bee contact and improves the removal of beeswax layer,thereby catalyzing the modernization of the beekeeping industry. 展开更多
关键词 honey-harvesting AUTOMATED beeswax layer-melting fluid-structure interaction parameter optimization
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Surface-covering water significantly amplifies the explosion impulse of shallow buried explosives
7
作者 Zhenyu Zhao Wenbo Gao +6 位作者 Jianwei Ren Zihan Lan Zhiyang Zhang Huiyao Gao Chao He Changye Ni Tianjian Lu 《Defence Technology(防务技术)》 2025年第6期156-172,共17页
While the moisture content of soil affects significantly the blast impulse of shallow buried explosives,the role of surface-covering water(SCW)on soil in such blast impulse remains elusive.A combined experimental and ... While the moisture content of soil affects significantly the blast impulse of shallow buried explosives,the role of surface-covering water(SCW)on soil in such blast impulse remains elusive.A combined experimental and numerical study has been carried out to characterize the effect of SCW on transferred impulse and loading magnitude of shallow buried explosives.Firstly,blast tests of shallow buried explosives were conducted,with and without the SCW,to quantitatively assess the blast loading impulse.Subsequently,finite element(FE)simulations were performed and validated against experimental measurement,with good agreement achieved.The validated FE model was then employed to predict the dynamic response of a fully-clamped metallic circular target,subjected to the explosive impact of shallow buried explosives with SCW,and explore the corresponding physical mechanisms.It was demonstrated that shallow buried explosives in saturated soil generate a greater impulse transferred towards the target relative to those in dry soil.The deformation displacement of the target plate is doubled.Increasing the height of SCW results in enhanced center peak deflection of the loaded target,accompanied by subsequent fall,due to the variation of deformation pattern of the loaded target from concentrated load to uniform load.Meanwhile,the presence of SCW increases the blast impulse transferred towards the target by three times.In addition,there exists a threshold value of the burial depth that maximizes the impact impulse.This threshold exhibits a strong sensitivity to SCW height,decreasing with increasing SCW height.An empirical formula for predicting threshold has been provided.Similar conclusions can be drawn for different explosive masses.The results provide technical guidance on blast loading intensity and its spatial distribution considering shallow buried explosives in coast-land battlefields,which can ultimately contribute to better protective designs. 展开更多
关键词 Shallow buried explosives fluid-structure interaction Surface-covering water Impulse distribution
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船用复合材料螺旋桨研究进展 被引量:30
8
作者 张帅 朱锡 +2 位作者 孙海涛 熊鹰 侯海量 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期620-633,共14页
复合材料具有比强度高,阻尼性能好及可调整纤维铺层以控制结构变形等优点.复合材料应用于螺旋桨将改善螺旋桨的推进性能和振动特性.通过对国内外复合材料螺旋桨研究成果的回顾、总结和归纳,得出了传统的算法已不满足复合材料螺旋桨的设... 复合材料具有比强度高,阻尼性能好及可调整纤维铺层以控制结构变形等优点.复合材料应用于螺旋桨将改善螺旋桨的推进性能和振动特性.通过对国内外复合材料螺旋桨研究成果的回顾、总结和归纳,得出了传统的算法已不满足复合材料螺旋桨的设计和预报要求,复合材料螺旋桨的设计和预报算法需考虑桨叶变形引起的空间流场变化的结论.分析了可借助纤维增强材料所具有的弯扭耦合特性,调整桨叶纤维材料铺层和桨叶结构形式来提高螺旋桨推进效率的规律性.总结了复合材料螺旋桨研究中的关键技术和复合材料螺旋桨设计流程,并指出了复合材料螺旋桨未来研究的趋势. 展开更多
关键词 复合材料 船用螺旋桨 流固耦合 水弹性 成型工艺
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流固耦合力学概述 被引量:241
9
作者 邢景棠 周盛 崔尔杰 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1997年第1期19-38,共20页
本文简要介绍了流固耦合力学及其特点、研究分支。
关键词 流固耦合 气动弹性 水动弹性
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折流板除雾器力学性能数值模拟研究 被引量:11
10
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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基于完全耦合算法的绕水翼流固耦合特性研究 被引量:10
11
作者 吴钦 黄彪 +1 位作者 王国玉 曹树良 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期804-813,共10页
基于完全耦合算法对绕二维NACA0009水翼流固耦合特性进行了数值模拟研究。采用Theodorsen模型和Munch模型对刚性和弹性水翼的水弹性响应进行了数值计算,分析了流体与结构的相互作用关系,研究了影响结构水弹性响应和流固耦合特性的因素... 基于完全耦合算法对绕二维NACA0009水翼流固耦合特性进行了数值模拟研究。采用Theodorsen模型和Munch模型对刚性和弹性水翼的水弹性响应进行了数值计算,分析了流体与结构的相互作用关系,研究了影响结构水弹性响应和流固耦合特性的因素。研究结果表明:考虑了流体黏性的Munch模型与基于势流理论的Theodorsen模型对气动弹性响应的数值计算结果基本一致,而Theodorsen模型由于没有考虑流体黏性在一定程度上低估了结构的水弹性响应。结构的惯性、阻尼和刚度力矩与流体的相应附加载荷均处于同一数量级,故流体与结构的相互作用不可忽略,尤其对于弹性水翼,流体的惯性、附加阻尼作用增大,流固耦合算法的数值稳定性对流固耦合特性的计算结果影响将更大。外部激励频率为非共振频率时,结构的刚度作用是影响水弹性响应的主要因素,外部激励频率为共振频率时,流体的附加阻尼和附加刚度作用减弱,除结构的刚度作用外,流体与结构的惯性作用对水弹性响应和流固耦合特性的影响也较大。 展开更多
关键词 完全耦合算法 水弹性 流固耦合
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弹性楔形体入水砰击载荷及结构响应的理论计算与数值模拟研究 被引量:4
12
作者 王一雯 郑成 吴卫国 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期97-112,共16页
针对弹性楔形体砰击载荷及结构响应问题,采用理论解析计算方法以及任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)流固耦合数值计算方法开展研究。分别分析不同边界条件、入水速度、板厚以及斜升角对弹性结构所受砰击力及结构... 针对弹性楔形体砰击载荷及结构响应问题,采用理论解析计算方法以及任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)流固耦合数值计算方法开展研究。分别分析不同边界条件、入水速度、板厚以及斜升角对弹性结构所受砰击力及结构响应的影响及变化规律,并探讨砰击载荷时间历程和物面分布特性。结果表明,通过增大斜升角可有效降低弹性楔形体砰击载荷和结构响应,斜升角自10°增大至30°,无量纲砰击力峰值减小至6.9%,结构变形极值减小至6.5%。可通过水弹性因数R_(F)=C_(B)_(tan)β√EI/(ρL^(3))/ν评估板厚、入水速度、斜升角以及边界条件对砰击载荷作用下结构水弹性效应的影响,在水弹性因数RF>1.71时,可采用理论解析方法高效高精度预报砰击载荷作用下弹性楔形体结构变形响应。 展开更多
关键词 水弹性效应 弹性楔形体 砰击入水 流固耦合
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船舶声弹性力学理论及其应用 被引量:4
13
作者 邹明松 吴有生 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期385-428,共44页
船舶结构与水介质耦合动力学在改善船舶运动性能与结构安全性,控制船舶振动噪声与提高水下声隐身性能,进行船舶综合性能的优化设计等一系列工程问题中有广泛的应用需求与发展前景.本文综述了船舶水弹性力学、声弹性力学的理论方法、试... 船舶结构与水介质耦合动力学在改善船舶运动性能与结构安全性,控制船舶振动噪声与提高水下声隐身性能,进行船舶综合性能的优化设计等一系列工程问题中有广泛的应用需求与发展前景.本文综述了船舶水弹性力学、声弹性力学的理论方法、试验技术与应用技术的国内外研究进展;介绍了在带航速三维水弹性力学理论(Wu 1984)基础上,作者所在课题组近年来发展的船舶三维声弹性理论、计算技术及工程应用的概况.简述了船舶三维声弹性理论的部分应用情况及发展方向. 展开更多
关键词 船舶 流固耦合 水弹性力学 声弹性理论 计算技术 试验技术
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船体三维变形响应的数值预报 被引量:3
14
作者 任慧龙 于鹏垚 +1 位作者 李辉 冯国庆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期134-138,共5页
针对航行中舰船变形问题,采用三维水弹性理论实现了波浪中舰船的动态变形预报。通过拟合不同模态下船体有限元模型的节点位移,实现了将三维模态信息应用于广义流固耦合界面条件。建立了舰船在规则波中的广义水弹性运动方程,求解出各阶... 针对航行中舰船变形问题,采用三维水弹性理论实现了波浪中舰船的动态变形预报。通过拟合不同模态下船体有限元模型的节点位移,实现了将三维模态信息应用于广义流固耦合界面条件。建立了舰船在规则波中的广义水弹性运动方程,求解出各阶振动模态的主坐标。将各阶弹性模态主坐标与预报位置的角变形矩阵相乘,得到角变形响应。针对某实船,分别采用三维水弹性方法和三维刚体方法进行计算,通过对船体结构角变形响应的对比,验证了三维水弹性方法的正确性,同时也证明了该方法在计算效率上的优势。 展开更多
关键词 舰船变形 流固耦合 三维水弹性方法 模态分析 变形响应 数值预报
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水下细长体结构“流-刚-弹耦合”特性及方法 被引量:2
15
作者 张成 刘志忠 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第9期25-31,共7页
为对水下细长体的流固耦合特性进行分析,本文建立细长体结构的平面运动学方程。为捕捉结构的振动特性,采用双渐进法给出与之相应的流体动力学方程,形成以"流-刚-弹耦合"为特点的方程组。在时域中推进编程求解耦合方程组,得到... 为对水下细长体的流固耦合特性进行分析,本文建立细长体结构的平面运动学方程。为捕捉结构的振动特性,采用双渐进法给出与之相应的流体动力学方程,形成以"流-刚-弹耦合"为特点的方程组。在时域中推进编程求解耦合方程组,得到结构的刚体运动轨迹、弹性振动情况。并与传统有限元方法进行对比,验证本文方法的正确性及合理性。以此为理论依据,对潜艇结构的"流-刚-弹耦合"特性进行分析。研究表明:水下细长结构在水动压力的作用下,流体、刚体运动、弹性振动存在着耦合现象。本文将刚体运动与弹性振动分别求出,直观体现了"流-刚-弹耦合"这一现象。 展开更多
关键词 流-刚-弹耦合 双渐进法 水弹性振动 流固耦合
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波流与不均匀海域上浮式弹性板相互作用的非线性数值模拟 被引量:1
16
作者 程勇 嵇春艳 翟钢军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期112-121,共10页
波流混合作用下浮式弹性板的水弹性响应属于非线性范畴,尤其当波流传递到不均匀海底时,这种非线性行为更为复杂,因而采用完全非线性分析技术是唯一可能获得浮板精确水弹性响应的方法。采用高阶边界元法建立模拟波流与变水深海底上浮板... 波流混合作用下浮式弹性板的水弹性响应属于非线性范畴,尤其当波流传递到不均匀海底时,这种非线性行为更为复杂,因而采用完全非线性分析技术是唯一可能获得浮板精确水弹性响应的方法。采用高阶边界元法建立模拟波流与变水深海底上浮板相互作用的时域完全非线性二维数值水槽;将Euler-Bernoulli-von Karman非线性梁模型加入到流固交界面的动力学边界条件中实现波流与浮板耦合作用,运用4阶Runge-Kutta法并联合混合欧拉-拉格朗日方案对瞬时自由水面和流固交界面进行更新;为获得浮板位移的空间各阶导数,使用一系列模态振型函数来近似当前时刻浮板的垂向位移,并利用Galerkin方法求解各阶模态主坐标。通过与无网格数值已知算法结果进行比较,验证了数值模型的可行性和准确性;进一步研究水流及不均匀海底的存在对浮板非线性水弹性响应产生的影响;最后探讨了不同流速对浮板高阶谐位移的影响规律。 展开更多
关键词 浮式弹性板 高阶边界元方法 时域完全非线性 水弹性响应 波流混合作用 不匀均海底
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三峡永久船闸输水反向弧形阀门流激振动问题研究 被引量:1
17
作者 谢省宗 李世琴 +1 位作者 陈文学 吴一红 《中国水利水电科学研究院学报》 2003年第1期36-44,共9页
本文采用原型观测、模拟试验和理论分析等手段,对三峡永久船闸高水头输水反向弧形阀门的流激振动问题进行深入研究。研究内容包括:(1)以五强溪船闸反向弧形阀的原型观测为基础,对三峡船闸反向弧形阀及输水廊道紊流场进行精细的数值模拟... 本文采用原型观测、模拟试验和理论分析等手段,对三峡永久船闸高水头输水反向弧形阀门的流激振动问题进行深入研究。研究内容包括:(1)以五强溪船闸反向弧形阀的原型观测为基础,对三峡船闸反向弧形阀及输水廊道紊流场进行精细的数值模拟和试验研究,通过综合分析,对三峡反向弧形阀门可能出现的小开度强振区的振源进行预报。(2)研究符合金属结构水弹性相似的高容重、低弹模的特殊材料系列,并用该材料制成了1∶20三峡反向弧形阀的"完全水弹性相似"的流激振动模型;用该模型进行了实验(干)模态分析,并与有限元的理论模态分析相比较,二者符合较好,说明它的动力性能良好,可用于反向弧形阀门的各项水弹性振动问题研究;在大型减压箱中对三峡永久船闸反向弧形阀在输水过程中的紊流流激振动进行模拟,预报阀门结构的动力特性及动力响应。最后对减振、抗振措施提出相应建议。 展开更多
关键词 三峡永久船闸 反向弧形阀门 流固耦合 水弹性 流激振动
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桨叶弹性对螺旋桨轴承力影响及计算方法研究 被引量:5
18
作者 李家盛 张振果 +1 位作者 田锦 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期1-10,共10页
螺旋桨水弹性问题研究对于船舶减振降噪及水弹性力学发展具有重大意义。该研究围绕螺旋桨流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。提出了一种基于时域面元计算刚体桨非均匀流中旋转所受流体力、频域面元计算弹性桨均匀流中振动所... 螺旋桨水弹性问题研究对于船舶减振降噪及水弹性力学发展具有重大意义。该研究围绕螺旋桨流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。提出了一种基于时域面元计算刚体桨非均匀流中旋转所受流体力、频域面元计算弹性桨均匀流中振动所受流体力、有限元求解结构动力学的弹性桨双向流固耦合非定常水动力预报算法——时域/频域面元-有限元法,可克服频域面元-有限元法非线性伯努利方程难处理及时域面元-有限元法低效率问题。研究表明:桨弹性效应特别是流体附加阻尼在桨-轴-船系统减振降噪设计中应予以足够重视;空间不均匀来流下弹性桨轴承力计算可在平衡位置表面施加不可穿透条件。该方法和结果可为低噪声桨-轴-船系统设计提供必要的理论参考。 展开更多
关键词 流固耦合/水弹性 振动 螺旋桨 有限元法 面元法/边界元法
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External blast flow field evolution and response mechanism of single-layer reticulated dome structure 被引量:5
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作者 Shao-bo Qi Guang-yan Huang +1 位作者 Xu-dong Zhi Feng Fan 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期241-253,共13页
Single-layer reticulated dome structure are commonly high-profile building in the public and can be attractive targets for terrorist bombings,so the public can benefit from enhanced safety with a stronger understandin... Single-layer reticulated dome structure are commonly high-profile building in the public and can be attractive targets for terrorist bombings,so the public can benefit from enhanced safety with a stronger understanding of the behavior of single-layer reticulated dome structure under explosion.This paper investigates the fluid-structure interaction process and the dynamic response performance of the singlelayer reticulated dome under external blast load.Both experimental and numerical results shown that structural deformation is remarkably delayed compared with the velocity of blast wave,which advises the dynamic response of large-span reticulated dome structure has a negligible effect on the blast wave propagation under explosion.Four failure modes are identified by comparing the plastic development of each ring and the residual spatial geometric of the structure,i.e.,minor vibration,local depression,severe damage,and overall collapse.The plastic deformation energy and the displacement potential energy of the structure are the main consumers of the blast energy.In addition,the stress performance of the vertex member and the deep plastic ratio of the whole structure can serve as qualitative indicators to distinguish different failure modes. 展开更多
关键词 External blast loading Reticulated dome structure fluid-structure interaction Dynamic response mode Response mechanism
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Erosion-Induced Inflammation on Coronary Plaque Stress/Strain and Flow Shear Stress Calculations Using OCT-Based FSI Computational Model 被引量:1
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作者 Liang Wang Luping He +4 位作者 Rui Lv Xiaoya Guo Chun Yang Haibo Jia Dalin Tang 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期112-113,共2页
Plaque erosion,together with plaque rupture,is a common cause for acute coronary syndrome(ACS).Plaque erosion alone is responsible for about one third of the patients with ACS.Eroded plaque is defined as thrombosed,en... Plaque erosion,together with plaque rupture,is a common cause for acute coronary syndrome(ACS).Plaque erosion alone is responsible for about one third of the patients with ACS.Eroded plaque is defined as thrombosed,endothelium-absent and non-ruptured but often-inflamed plaques based on histological findings.Even though there is efficient imaging technologies to detect the eroded plaque in vivo and tailored treatment strategy has also been developed for ACScaused by erosion in clinics,the pathogenesis mechanisms that cause plaque erosion are not fully understood.It is widely postulated that thrombus formation and endothelial apoptosis(the precursors of plaque erosion)have closed association with biomechanical conditions in the coronary vessel.Revealing of the mechanical conditions in the eroded plaque could advance our knowledge in understanding the formation of plaque erosion.To this end,patient-specific OCT-based fluid-structure interaction(FSI)models were developed to investigate the plaque biomechanical conditions and investigate the impact of erosioninduced inflammation on biomechanical conditions.In vivo OCTand Biplane X-ray angiographic data of eroded coronary plaque were acquired from one male patient(age:64). OCT images were segmented manually with external elastic membrane contour and the trailing edge of the lipid-rich necrotic core(lipid)assumed to have positive remodeling ratio 1.1.Locations with luminal surface having direct contact with intraluminal thrombus on OCT images were identified erosion sites.Fusion of OCT and biplane X-ray angiographic data were performed to obtain the 3D coronary geometry.OCT-based FSI models with pre-shrink-stretch process and anisotropic material properties were constructed following previously established procedures.To reflect tissue weakening caused by erosion-induced inflammation,the material stiffness of plaque intima at the erosion site was adjust to one tenth of un-eroded fibrous plaque tissue.Three FSI models were constructed to investigate the impacts of inflammation and lipid component on plaque biomechanics:M1,without erosion(this means plaque intima at the erosion sites were not softened)and without inclusion of lipid component;M2,with erosion but no lipid;M3,with erosion and inclusion of lipid.FSI models were solved by ADINA to obtain the biomechanical conditions at peak blood pressure including plaque wall stress/strain(PWS/PWSn)and flow wall shear stress(WSS).The average values of three biomechanical conditions at the erosion sites and at the fibrous cap overlaying lipid component were calculated from three models for analysis.The results of M1 and M2 were compared to investigate the impact of erosion-induced inflammation on plaque biomechanics.Mean PWS value decreases from 49.98 kPa to 18.83 kPa(62.32%decrease)while Mean PWSn value increases from 0.123 1 to 0.138 4(12%increase)as the material stiffness becomes 10times soft.Comparing M2 and M3 at the cap sites,M3(with inclusion of lipid)will elevates mean PWS and PWSn values by48.59%and 16.09%,respectively.The impacts of erosion and lipid on flow shear stress were limited(<2%).To conclude,erosion-induced inflammation would lead to lower stress distribution but larger strain distribution,while lipid would elevate both stress and strain conditions.This shows the influence of erosion and lipid component has impacts on stress/strain cal-culations which are closely related to plaque assessment. 展开更多
关键词 PLAQUE EROSION INFLAMMATION fluid-structure interaction OCT acute CORONARY SYNDROME
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