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基于流体速度势,本导出了非线性晃动问题的ALE有限元格式。通过引入ALE运动学描述,使网格的运动独立于流体的运动,通过采用与贮箱固连的非惯性参考系建立控制方程,使网格只须相对贮箱更新,因此运动边界和自由液面的跟踪算法不仅非常简单,而且不会引起网格畸变.本分别采用有限元法和有限差分法进行空间和时间离散,中的算例分别模拟了贮箱受横向激励和俯仰激励时流体的非线性晃动问题,所得结果证实了本方法的有效性与可靠性。中的方法还可进一步推广用于流体—结构耦合问题. 相似文献
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基于ALE的降落伞充气过程数值仿真 总被引:2,自引:2,他引:0
程涵 《南京航空航天大学学报》2012,44(3):290-293
采用任意拉格朗日-欧拉法(Arbitrary Lagrange Euler method,ALEM)流固耦合方法模拟某模型伞在低速气流作用下充气展开过程。计算获得了充气过程中伞衣应力、流场速度矢量、压力以及伞衣半径变化等结果。与试验对比,开伞过程相同,同样出现了伞衣顶部塌陷、抖动等现象。通过对数值结果的分析解释了伞衣抖动以及风洞试验中伞底拍动产生巨大噪声的原因,同时预测开伞过程中的危险截面。 相似文献
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The parachute container cover ejection separation is the first and foremost motion for the return capsule recovery system, which is related to the success of a recovery system. Adopting the computational fluid dynamics (CFD) simulation and flight dynamics coupling method, the parachute container cover ejection separation is simu lated. The rationality of the ejection separation speed and dynamic characteristics of the separation process is ana- lyzed. Meanwhile, the influences of angle of attack, Mach number and ejection separation speed on the parachute container cover ejection are also investigated. Results show that the ejection separation speed design is reasonable. It has a certain design margin for parachute container cover to escape from the wake region, and to pull out the drag parachute completely. The results may provide a theoretical basis for recovery system engineering design of the lunar exploration project. 相似文献
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粘性流体大幅晃动的ALE有限元模拟 总被引:7,自引:0,他引:7
采用有限元法数值求解了具有自由液面大幅移动边界的Navier-Stokes方程。对流体区域采用了任意的拉洛朗一欧拉(ALE)运动学描述,网格结点可以任意移动而不依赖于流体的运动,结合了拉格朗目描述易于处理移动边界与区域变形的优点和欧拉描述可克服单元缠结的优点,提出了简单合理的网格更新方法,能精确地跟踪运动的自由液面。为了更精确地处理强对流项的作用,采用了迎风流线Petrov-Galerkin(SUPG)加权余量法建立有限元方程。算例表明本方法对贮箱内流体的非稳态大幅晃动过程的数值模拟非常成功。 相似文献
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整体壁板设计问题困难在于如何合理地选择设计参数,即筋条高度,筋条宽度,间距和蒙皮厚度等,使壁板作为一个整体,临界应力符合设计要求并尽可能地高,而重量尽可能地轻,用计算机作优化设计的程序尽可能地简单、可靠,内存占用能符合计算机的容量。 本文介绍对某型机机翼油箱等截面薄壁柱受轴压时的局稳优化设计。用有限条元法进行局稳临界应力分析,可使单元划分数较少,占用内存少,即使用矩阵特征值法求解,计算的机时也较短,其结果能符合工程要求,比有限元素法有显著的优势。采用非线性规划的直接法如随机方向法和单纯形法都有相同结果。本文着重介绍单纯形法求设计变量,结果满足设计要求,通过了全机静力试验,并将用于某型机的改型机。 相似文献
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特征线理论及其计算方法是气体动力学的经典理论与方法,应用于旋转爆震流场分析具有简单高效的特点。将坐标系建立在爆震波上,对旋转爆震流场进行简化,采用特征线理论并结合流场计算单元过程,建立旋转爆震流场计算模型。研究了当量比和喷注参数对氢气/空气、甲烷/空气以及辛烷/空气3种不同预混气的旋转爆震流场结构特征的影响。结果表明:爆震波高度和倾斜角度受混气当量比和喷注总温影响明显;燃料由小分子氢燃料变为大分子碳氢燃料时,爆震波高度和倾斜角度逐渐减小;混气当量比和喷注总温主要通过影响爆震波传播速度、高度和倾斜角度而影响爆震波后宏观流场特征趋势。 相似文献
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斜直井中钻柱螺旋屈曲的非线性有限元分析 总被引:1,自引:0,他引:1
建立了斜直井中有重钻柱螺旋屈曲非线性有限元分析方法,提出了对重力相关项的处理方法,在力学模型中考虑了重力、扭矩和井斜角对临界载荷的影响,并将计算结果与理论分析做了比较。分析结果表明,本文建立的有重钻柱螺旋屈曲非线性有限元分析方法是正确的,在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,且呈非线性;临界载荷随扭矩增大而减小,且井斜角较大时减小幅度较大;钻柱重力线密度对临界载荷的影响大小与井斜角和屈曲模态有关。 相似文献
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针对姿态误差对天文观测角度量测的影响,提出结合天文观测角度量测的机载惯性/天文深度组合算法.在位置误差小角度关系分析的基础上,进一步分析惯导姿态误差引入的计算地理水平坐标系与当地地理坐标系之间的姿态误差小角度关系,推导并建立基于天文高度角和方位角量测的深组合惯性/天文量测方程,针对天文观测量测对高度通道不可观,增加气压高度为量测量,设计相应组合滤波方法.该方法充分考虑了姿态误差对于天文观测的影响,仿真验证表明所设计方案可以有效消除惯导系统陀螺累积误差,提高惯导系统的姿态精度,验证了其可行性. 相似文献
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含有砂尘的空气吸入发动机,会与叶片、内外机匣之间不可避免发生碰撞,影响飞行器飞行安全。通过采用显式动力分析有限元法,建立砂尘以不同入射角度、入射速度、粒径大小及其旋转速度撞击壁面的反弹模型,研究砂尘在不同条件下与不锈钢及铝合金面碰撞后的反弹特性结果,为预测砂尘在粒子分离器中的运动轨迹提供反弹特性数据支持。结果表明:随砂尘入射速度增大,反弹速度呈增大趋势,速度恢复系数基本保持稳定;相同入射条件下,铝合金材料对砂尘速度恢复系数的影响小于不锈钢材料;旋转速度、砂尘粒径对其碰撞反弹特性影响微弱,可以忽略不计;决定砂尘反弹角度仅取决于碰撞姿态和砂尘入射角度。 相似文献
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开孔变刚度层合板压缩屈曲性能研究 总被引:1,自引:0,他引:1
针对开孔变刚度层合板,建立3种尺寸的层合板有限元模型,采用了线性屈曲、引入残余热应力的线性屈曲和引入初始缺陷的非线性屈曲的3种分析方法,研究了开孔层合板在压缩条件下的屈曲行为,并通过自动铺丝制造层合板进行试验对比,对3种方法的合理性进行了分析。结果表明,引入残余热应力的线性屈曲分析方法与试验结果最吻合,两者仅相差0.63%。基于该方法,讨论开孔层合板残余热应力分布特点和应力水平,得出了开孔层合板的应力分布云图和应力分布规律,计算出残余热应力对开孔复合材料层合的屈曲影响。结果表明,残余热应力对传统直线开孔层合板的屈曲载荷影响很小,仅提高了3.57%,但大大提高了变刚度开孔层合板的屈曲载荷,最多可达23.40%。说明纤维曲线铺放可以改变内部残余热应力的分布,提高整个开孔层合板承载压缩载荷的能力。 相似文献
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针对复合材料单面胶接修理飞机损伤金属结构疲劳寿命分析时,多种失效模式耦合作用、残余热应力和附加弯曲力矩以及裂纹非均匀扩展的影响,提出了一种能够综合考虑上述影响因素的复合材料修理损伤金属结构疲劳寿命评估方法。算例分析结果与试验结果吻合,表明本文方法可为复合材料单面胶接修理损伤金属结构疲劳寿命估算提供参考。 相似文献
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在来流总温1085K、进口马赫数2.0下开展了煤油燃料超声速燃烧试验,使用高速摄像观测了火焰的形态和结构,采用平面激光诱导荧光技术(PLIF)观测了煤油和OH的分布,结合数值模拟结果分析了燃烧室的火焰稳定机制。测量结果显示:燃烧反应主要发生在射流的下游区域和凹槽区域内,随着燃料当量比的增加,火焰传播角度及火焰向主流的穿透高度增加。数值模拟结果与实验测量吻合较好。火焰稳定机制分析显示:液态煤油喷入燃烧室内,主要分布在下壁面附近的流场中,燃烧产生的高温燃烧产物通过凹槽剪切层与回流区之间的相互作用,进入凹槽并为剪切层中的空气-煤油混合气体提供稳定的热量和中间产物,使得火焰基底能够稳定在剪切层内,并以相对固定的角度向主流流场中传播。 相似文献
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从积分形式的二维Lagrange流体力学方程组出发,用有限体积格式进行计算,针对不规则的四边形网格,在用次级网格的方法确定网眼内物理量的梯度的基础上,提出一种体积加权的方法来构造网眼内的线性插值多项式。将新网格进行了细划,先确定新网格小网眼中心点的密度,将小网眼的质量直接计算出来,再计算新网格的质量,然后确定相应的密度,从而实现高精度重映。最后用ALE方法进行数值模拟,得到了预期的效果。 相似文献
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高压推力室人为粗糙度煤油强化换热实验 总被引:2,自引:0,他引:2
为提高煤油为冷却剂的高压推力室的冷却性能,对再生冷却通道中的人为粗糙度局部强化换热技术进行了电传热实验研究.传热实验以煤油为介质,实验件为不同人为粗糙度结构参数的方形直管,粗糙元高度小于1.0mm,最大实验压力不小于20MPa,最大流速为60m/s.结果表明,带有人为粗糙度的方形直管的换热得到了强化,随着人为粗糙度的高度增加,换热强化明显增加,随着流速增加而趋缓,而流阻的上升加快.与光滑矩形实验件对比,合理设置人为粗糙度可得到2倍的换热强化,流阻增加小于2倍. 相似文献