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农业工程领域耦合仿真技术应用现状与展望
1
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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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
2
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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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
3
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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开架式ROV水动力模型建立与运动仿真研究
4
作者 江梦洁 陈超核 +1 位作者 张连宾 谭磊 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期99-110,共12页
[目的]操纵性是遥控潜水器(ROV)的重要性能特征之一,与其动力学模型密切相关。为了实现对用于清理、检测和修复水下结构物等的开架式ROV的精确控制和操纵,基于其几何外形复杂的结构特性、正航倒航和漂角攻角全角度的运动特性,建立适用于... [目的]操纵性是遥控潜水器(ROV)的重要性能特征之一,与其动力学模型密切相关。为了实现对用于清理、检测和修复水下结构物等的开架式ROV的精确控制和操纵,基于其几何外形复杂的结构特性、正航倒航和漂角攻角全角度的运动特性,建立适用于该ROV的动力学模型。[方法]综合考虑静力、水动力、控制力、线缆力等作用,构建一种适用于所述ROV运动模拟的动力学模型。使用CFD方法模拟ROV稳态运动和非稳态运动来求解水动力系数,采用多元线性回归方法对数据进行处理,获得相关水动力系数,在此基础上通过系数敏感性指数分析进一步优化动力学模型。在Matlab中构建ROV运动操纵性数学模型,对ROV在正反推力作用下的直航及回转运动进行仿真。[结果]结果表明,该动力学模型考虑了水平面和垂直面全角度(即漂角和攻角全角度)的运动需求,能够较好反映结构的不对称性对水动力性能的影响,满足该ROV的运动仿真需求。[结论]研究成果可为ROV水动力系数的计算和空间建模对其操纵性和控制算法的研究提供新的思路,为后续ROV在特殊工况下的作业提供了强有力的数据保障。 展开更多
关键词 遥控潜水器 计算机模拟 水动力模型 水动力系数 计算流体动力学
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高超声速飞行器流场电磁场全耦合数值模拟
5
作者 李恒 金科 +3 位作者 寇勇 李凯 王斌 叶柳青 《宇航学报》 北大核心 2025年第5期862-873,共12页
针对磁流体力学两种经典方法,低磁雷诺数近似方法和全磁流体力学方法均无法适用于高超声速飞行器流场电磁耦合问题数值模拟及分析的问题,以流场N-S方程求解和电磁场双曲Maxwell方程求解为基础,将相关数值方法深度整合起来,建立了适用于... 针对磁流体力学两种经典方法,低磁雷诺数近似方法和全磁流体力学方法均无法适用于高超声速飞行器流场电磁耦合问题数值模拟及分析的问题,以流场N-S方程求解和电磁场双曲Maxwell方程求解为基础,将相关数值方法深度整合起来,建立了适用于高超声速飞行器流场电磁场耦合分析的全耦合数值模拟方法。对3个经典的磁流体力学算例,Brio-Wu激波管、Orszag-Tang vortex和Strong blast进行了分析,数值模拟结果与文献吻合良好。对典型高超声速飞行器外加偶极子磁场下不同磁雷诺数的流场电磁场耦合问题进行了分析,数值模拟结果表明:在小磁雷诺数Re_(m)=0.125 9时,是否考虑感生磁场对导电流体作用对激波脱体距离和壁面压强分布的影响可以忽略。在中等磁雷诺数Re_(m)=1.889 2时,忽略感生磁场作用会导致过高估计激波脱体距离33.3%,过高估计壁面压强峰值17.5%。文章的数值模拟方法适用于高超声速飞行器典型飞行工况,为高超声速飞行器流场电磁耦合问题分析提供了一种有效方法。 展开更多
关键词 计算流体力学 磁流体力学 全耦合 数值模拟 高超声速飞行器
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桥面移动车辆横风气动特性数值模拟研究
6
作者 朱超 张佳明 +2 位作者 冯玉祥 马存明 陈旭骏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期134-143,共10页
车辆的横风效应是影响大跨度桥梁桥面行车安全性和舒适性的重要因素,并直接关系到桥梁的正常运营,而当前关于车辆气动特性的研究却大多针对地面场景。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值仿真平台,采用重叠动网... 车辆的横风效应是影响大跨度桥梁桥面行车安全性和舒适性的重要因素,并直接关系到桥梁的正常运营,而当前关于车辆气动特性的研究却大多针对地面场景。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值仿真平台,采用重叠动网格技术同时模拟了集装箱货车在双箱梁桥面和地面上的真实运动,详细研究了桥面移动车辆在横风作用下的绕流流场和绕流气动力。结果表明:移动车辆在横风作用下的绕流特征主要与风速和车速所控制的合成风偏角有关;此外,与地面场景的模拟结果相比,桥面的存在显著降低了车辆的侧向力和横摆力矩,但在一定程度上增加了侧倾力矩,而且这种影响还与车辆在桥面上行驶的车道位置有关;最后,提出了桥面移动车辆气动力系数关于合成风偏角的经验公式以方便工程应用。 展开更多
关键词 风-车辆-桥梁系统 移动车辆 气动特性 计算流体动力学(CFD)数值模拟 重叠网格
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逐点连续柔性板料电磁成形工艺参数及变形机理研究
7
作者 莫仲伟 沈楚校 章争荣 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第6期46-56,共11页
采用计算机模拟和实验相结合的方法,应用壳单元代替实体单元来进行网格划分的传统有限元模拟方法,提高对薄板电磁成形问题的计算精度和效率,将计算时间缩减为原来的1/6。同时,重点研究了不同的集磁器结构对最终成形效果的影响,明确了减... 采用计算机模拟和实验相结合的方法,应用壳单元代替实体单元来进行网格划分的传统有限元模拟方法,提高对薄板电磁成形问题的计算精度和效率,将计算时间缩减为原来的1/6。同时,重点研究了不同的集磁器结构对最终成形效果的影响,明确了减小集磁器厚度或增大其上下表面积比均能增强对电流的强化效果。最后,探究了不同的点间距大小以及成形路径对板料电磁力分布、结构变形、应力应变分布等电磁成形加工工艺指标的影响。结果表明,集磁器上表面和下表面的面积比越大,板料的成形效果越好;成形间距越低,板料的整体成形高度越高,且板料的后成形点比先成形点高;打点密度越大的圆环均匀性越好。 展开更多
关键词 电磁成形 计算机模拟 集磁器结构 壳单元 成形间距
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基于dSPACE的嵌入式车辆动力学仿真平台开发 被引量：2
8
作者 詹军 王启配 +2 位作者 何云廷 鲍阚 鲁蒋立 《汽车技术》 北大核心 2015年第4期18-21,共4页
针对嵌入式车辆动力学仿真平台开发需求,基于吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室的车辆动力学模型,研究了基于d SPACE环境的车辆动力学模型编译、运行控制、参数赋值等关键方法。基于d SPACE嵌入式仿真平台与离线仿真平台验证了车辆... 针对嵌入式车辆动力学仿真平台开发需求,基于吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室的车辆动力学模型,研究了基于d SPACE环境的车辆动力学模型编译、运行控制、参数赋值等关键方法。基于d SPACE嵌入式仿真平台与离线仿真平台验证了车辆动力学模型侧向加速度和横摆角速度的一致性,以及仿真控制策略的可行性和正确性。 展开更多
关键词 车辆动力学模型 Dspace 嵌入式 仿真平台
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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
9
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
10
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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动车组受电弓检测装置防护罩的仿真与测试
11
作者 唐玉兔 陈慧 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期121-128,共8页
为评价动车组受电弓检测装置防护罩的气动特性与结构强度,针对安装在动车组车顶的防护罩开展流场仿真,得到不同车速及运动方向下的气动载荷,并利用动模型实验平台,测试防护罩在多种速度和加速度运行情况下的压力和气动阻力,验证流场仿... 为评价动车组受电弓检测装置防护罩的气动特性与结构强度,针对安装在动车组车顶的防护罩开展流场仿真,得到不同车速及运动方向下的气动载荷,并利用动模型实验平台,测试防护罩在多种速度和加速度运行情况下的压力和气动阻力,验证流场仿真的准确性。将气动载荷和振动载荷作为结构仿真的载荷输入,对防护罩的结构强度进行有限元分析。结果表明:防护罩迎风面压力最大,且中心区域压力大于边缘区域,背风侧气流分离发生回流,压力较小;来流速度为正、负时,带有下部底座安装法兰的防护罩阻力系数分别为0.35、0.32,防护罩本身的阻力系数分别为0.14、0.12;在气动载荷、惯性载荷和冲击载荷作用下,安全系数大于许用系数,防护罩的结构强度满足使用要求。 展开更多
关键词 车辆工程 动车组 受电弓检测装置 流场仿真 结构仿真 动模型实验
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基于联合仿真的特种车辆舱室热环境动态计算
12
作者 毛晓东 李洋 +1 位作者 王伟华 张策 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第3期94-100,231,共8页
传统的舱室热环境CFD仿真计算方法通常仅考虑舱内流体域的气流组织,忽略了固体域的影响。利用恒定送风边界条件,忽略了空调系统本身的动态响应,这导致了无法准确模拟舱室热环境的动态变化。故针对某型特种车辆,建立了舱室及乘载员三维... 传统的舱室热环境CFD仿真计算方法通常仅考虑舱内流体域的气流组织,忽略了固体域的影响。利用恒定送风边界条件,忽略了空调系统本身的动态响应,这导致了无法准确模拟舱室热环境的动态变化。故针对某型特种车辆,建立了舱室及乘载员三维物理模型。通过流固耦合及边界条件修正法,分别对舱室壁面及舱内固体区域进行了处理,考虑固体域对舱室热环境的动态影响。建立了一维空调系统仿真模型,通过构建数据交换及仿真流程,实现了三维舱室与一维空调系统的联合动态仿真计算。与试验结果进行了对比分析,结果表明,联合仿真方法计算得到的舱室热环境动态响应曲线与试验结果一致性更好,能够更为准确地映出其动态变化特性。 展开更多
关键词 特种车辆舱室 一维空调系统 流固耦合 固体热容 联合动态仿真
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2 kW光纤激光器相变直冷板设计
13
作者 桂庆文 张艳凯 何有为 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期658-664,共7页
相变直冷技术是光纤激光器的一种新型高效热管理手段。冷板是相变直冷系统的重要组成部件之一,其散热性能对激光器温度的稳定性等具有重要影响。本文对某2 kW光纤激光器用相变直冷板开展了结构设计,共提出了三种设计方案。设计方案的差... 相变直冷技术是光纤激光器的一种新型高效热管理手段。冷板是相变直冷系统的重要组成部件之一,其散热性能对激光器温度的稳定性等具有重要影响。本文对某2 kW光纤激光器用相变直冷板开展了结构设计,共提出了三种设计方案。设计方案的差异主要由冷板的加工方式所导致。此后,开展了基于计算流体动力学的冷板流-热-固耦合仿真分析,以评价冷板的散热效果。结果表明,基于单层流道中部分区域加入翅片式肋柱结构式冷板表面最高温度为27.13℃,平均温度为24.56℃,其平均换热系数高于所设计的打孔式串并行流道78%,整体散热性能优异,可使光纤激光器主要部件温度得到明显改善,并且该冷板的质量较串并行式结构冷板减少47.64%,有助于高功率光纤激光器产品的轻量化设计。 展开更多
关键词 高功率光纤激光器 相变直冷 结构设计 计算流体动力学 数值仿真
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喷水推进器进水流道格栅流固耦合特性研究 被引量：3
14
作者 孙聪 尹晓辉 +3 位作者 王建强 王超 王子佳 郝磊 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期833-842,共10页
为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的... 为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的剖面形式进行改进,形成新型对称剖面形式的格栅。基于上述计算流体力学与流固耦合计算方法对其进行周围流场、结构静力强度、结构动力强度进行计算与分析。结果表明:对称形式的格栅剖面对于降低格栅的变形与应力水平有一定的帮助,采用新型对称形式的剖面结构使格栅总体变形模式发生了变化,但是最大变形位置与最大应力出现在格栅的位置未发生明显变化,新型对称剖面形式格栅具有比较好的静强度与动强度特性,各栅条均匀承受流体载荷。 展开更多
关键词 喷水推进器 格栅 分离涡模拟 流固耦合 强度分析 脉动压力 计算流体力学
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基于CEL方法的带结构物溃坝流数值模拟 被引量：3
15
作者 马洪玉 李敬军 +2 位作者 朱凯斌 赵艺颖 杨正权 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第2期159-168,共10页
随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行... 随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行。本文针对带有结构物的溃坝流动问题现象,采用CEL方法(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis,耦合欧拉-拉格朗日方法),对于溃坝流的发展、演化进行了数值模拟。研究结果表明,模拟结果中溃坝流自由表面及流体尖端时程变化与文献试验结果拟合较好,CEL方法可应用在溃坝流现象的模拟,并且具有较好的准确性和精度。结构物材料性能、高度及与结构物与溃坝流间的位置,均会影响溃坝流的运动状态以及结构物的受力变形状态,在不考虑结构物破坏的情况下,提高结构物弹性模量,增加结构物高度,以及减小结构物与溃坝流间的距离均可提高结构物对于溃坝流的阻挡作用。 展开更多
关键词 溃坝流 计算流体力学 耦合欧拉-拉格朗日方法 数值模拟 流固耦合
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高旋弹二维修正引信双旋结构气动特性及气动力表征 被引量：4
16
作者 申强 仇李良 +1 位作者 蒲文洋 李红云 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期359-368,共10页
针对配二维弹道修正引信高旋弹具有弹体气动参数非对称、纵向和横向修正紧密耦合等问题,为了准确表征高旋弹气动参数、明确修正弹丸气动特性和产生机理,提出了基于CFD(computational fluid dynamics)仿真的双旋结构气动力计算分析方法.... 针对配二维弹道修正引信高旋弹具有弹体气动参数非对称、纵向和横向修正紧密耦合等问题,为了准确表征高旋弹气动参数、明确修正弹丸气动特性和产生机理,提出了基于CFD(computational fluid dynamics)仿真的双旋结构气动力计算分析方法.在构建双滚转域流场仿真模型的基础上,对比了二维修正引信不同控制状态下的弹丸受力情况;明确了高旋弹固有气动力和二维修正引信所引起的气动力;建立并推导了攻角与滚转角耦合情况下的舵片受力模型.研究表明:针对二维修正组件,需要考虑合攻角与舵滚转角的相对位置关系以计算诱导阻力;受迎背风和舵片绕流影响,舵片受力模型和弹体的横、纵向气动力均随攻角、滚转角及马赫数变化. 展开更多
关键词 高旋弹 二维弹道修正 CDF仿真计算 固定舵 双旋体
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基于GA-BPNN代理模型的混合式黏滞阻尼器构造优化 被引量：2
17
作者 林拥军 陈皓 郭松 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期249-260,290,共13页
采取CFD(computational fluid dynamics)数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究混合式黏滞阻尼器在多参数设计空间内的构造参数优化问题。首先,分析黏滞阻尼器参数对力学性能的影响规律,基于正交试验理论选取间隙宽度、缸体内径、活塞... 采取CFD(computational fluid dynamics)数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究混合式黏滞阻尼器在多参数设计空间内的构造参数优化问题。首先,分析黏滞阻尼器参数对力学性能的影响规律,基于正交试验理论选取间隙宽度、缸体内径、活塞厚度、阻尼孔直径为关键参数,利用优化拉丁超立方设计和CFD数值模拟获得初始样本点耗能性能指标;然后,使用遗传算法(genetic algorithm,GA)和反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)的方法构建代理模型,其能够准确反映构造参数耗能性能指标和构造参数之间的繁复关系。进一步地,循环更新GA-BPNN代理模型并结合非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II),以最佳耗能能力为目标,实现在全设计空间内的寻优,确定在典型阻尼介质黏度下双出杆混合式黏滞阻尼器的最优构造参数。最后,探讨了构造参数对黏滞阻尼器流动性能的影响机理。研究结果表明,优化双出杆混合式黏滞阻尼器构造参数在选用基于GA-BPNN代理模型的优化方法时,可有效提高计算效率且具有较高预测精度。从性能指标提升角度,全黏度下最优构造参数阻尼孔直径、活塞厚度、缸体内径和间隙宽度分别为1.31 mm、120.78 mm、199.87 mm、0.5 mm,相较于基准构造,最大阻尼力和能量耗材比分别提升33.8%和64.8%。该方法可为黏滞阻尼器构造参数优化及相关研究提供参考。 展开更多
关键词 代理模型 黏滞阻尼器 构造参数优化 耗能性能 CFD数值模拟
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具有波浪形桨尖构造的无人机旋翼降噪研究
18
作者 张小正 王雅洁 +2 位作者 李家柱 毕传兴 徐滢 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期135-145,共11页
旋翼作为无人机噪声的重要来源,降低其气动噪声对于提高公众对无人机的接受度具有重要意义。鉴此,提出一种具有波浪形桨尖构造的旋翼设计方案,该方案仅在旋翼桨尖处以特定波浪线型为导线进行放样设计,同时耦合波浪形前缘、波浪形尾缘和... 旋翼作为无人机噪声的重要来源,降低其气动噪声对于提高公众对无人机的接受度具有重要意义。鉴此,提出一种具有波浪形桨尖构造的旋翼设计方案,该方案仅在旋翼桨尖处以特定波浪线型为导线进行放样设计,同时耦合波浪形前缘、波浪形尾缘和波浪表面结构三种特征,该方案可在降低噪声的同时,最大程度保留旋翼气动性能。随后通过计算流体动力学仿真以及试验研究分析波浪形桨尖构造对旋翼气动性能以及气动噪声的影响,揭示其降噪机理,并开展波浪形桨尖参数优化设计。仿真和试验结果表明:具有波浪形桨尖构造的旋翼仍然具有较好的气动性能;在声学性能方面,波浪形桨尖构造降低了旋翼中高频范围内的宽带噪声,其中波形参数N=8的旋翼降噪效果最好,并在旋翼下洗流附近降噪显著,总声压级较Base旋翼下降1.5~4.0 dB。 展开更多
关键词 无人机旋翼 降噪设计 气动性能 气动声学 计算流体动力学仿真
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近地面大长宽比跟踪式光伏阵列风洞试验研究
19
作者 贺佳 廖教宇 +3 位作者 张肖雄 胡美妃 张芮洋 陈政清 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期43-52,共10页
为明确近地面风场对跟踪式光伏结构风荷载取值的影响,本文基于风洞试验和计算流体力学(CFD)模拟对单排光伏组件的倾角、风向角、离地高度展开分析,并在此基础上研究了多排光伏阵列在不同风向角下,其遮挡效应对体型系数取值的影响.结果表... 为明确近地面风场对跟踪式光伏结构风荷载取值的影响,本文基于风洞试验和计算流体力学(CFD)模拟对单排光伏组件的倾角、风向角、离地高度展开分析,并在此基础上研究了多排光伏阵列在不同风向角下,其遮挡效应对体型系数取值的影响.结果表明:单排光伏组件的表面风压符合梯形分布方式;多排光伏阵列中上游组件对下游的遮挡程度会随倾角的增大而增长,且后排光伏组件体型系数随着前排遮挡的增多逐渐趋于稳定;离地高度对光伏组件及阵列的体型系数存在一定的影响. 展开更多
关键词 光伏阵列 风洞试验 CFD模拟 体型系数 结构荷载
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扑翼飞行器定高飞行控制器的模型构建与仿真
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作者 杜巧玲 张天和 郑伟 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期827-831,共5页
针对传统飞行控制算法适应性差以及扑翼飞行器气动特性复杂,导致飞行控制算法需具备较强自适应性的问题,提出了一种基于模糊自适应PID算法的新型仿生扑翼机定高飞行控制器。通过复数矢量法设计了一款结构简单的新型扑翼结构,并通过运动... 针对传统飞行控制算法适应性差以及扑翼飞行器气动特性复杂,导致飞行控制算法需具备较强自适应性的问题,提出了一种基于模糊自适应PID算法的新型仿生扑翼机定高飞行控制器。通过复数矢量法设计了一款结构简单的新型扑翼结构,并通过运动学仿真与计算流体力学仿真建立了扑翼飞行器的定高飞行运动学模型。仿真测试了所设计的模糊自适应PID控制器对于该运动学模型的控制效果,并与基于传统算法的控制器进行了对比。实验结果表明,所设计的模糊自适应PID定高飞行控制器比传统控制器具有更好的响应特性和适应性。 展开更多
关键词 模糊自适应PID 飞行控制 扑翼飞行器 结构设计 仿生 连杆机构 运动仿真 计算流体力学仿真
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