无网格伽辽金法在施工导流二维数值模拟中的应用

武汉市经济技术开发区东湖低排泵站工程是武汉市中心城区东湖排区排涝体系建设的重要组成部分。泵站排水口直接排水入江,增加下泄流量、产生横流,对航道水流条件有不利影响。建立了泵站二维数学模型,概化模型结构,结合泵站水流入汇和泵站自身水工结构阻水两方面因素分析拟建工程对航道条件的影响大小。模拟结果表明,工程兴建后20年一遇洪水条件下水位、流速变化范围在洪水期航道边界外,对航道条件影响小。

采用无网格算法对二维非定常膛口流场进行了数值模拟.将膛口计算域进行点云离散,采用曲线拟合计算传播导数,用hllc格式计算数值通量,运用龙格库塔法时间推进,得到了一系列随时间顺序的数值计算结果,描述了膛口流场的形成发展过程,清楚地显示了流场波系结构的变化并对其进行了分析.计算结果与文献及实验结果相符,表明该数值计算方法可行,并且具有很好的激波捕捉能力和激波分辨率.

通过考虑社区和楼房内部的容水性,引入侵入水量的概念,建立了能够模拟建筑物密集城区溃堤水流运动的数学模型。该模型采用有限体积法对浅水方程进行非结构离散,通过roe格式计算界面数值通量,给出了侵入水量的合理估算方法。通过物理模型的试验结果验证了本文模型的准确性和稳定性。最后应用该模型对哈尔滨市可能发生的溃堤洪水进行模拟,计算结果表明,该模型能较好地模拟溃堤洪水在城区内的运动过程,侵入系数的变化对计算结果有比较明显的影响。

基于移动最小二乘法近似函数和以有限元网格作为积分背景网格的无网格法理论,对板料冲压成形过程进行了数值模拟,利用罚函数法引入本质边界条件处理成形过程中的接触摩擦问题,并将模拟结果与有限元法计算结果进行对比,结果表明:无网格伽辽金法的计算结果与有限元法计算结果基本吻合,无网格伽辽金法作为新兴的数值计算方法,具有前后处理简单,精度高等特点,为板料冲压成形的数值模拟提供了一种有效的新方法。

该文以北京地下直径线隧道为实体,选取具有代表性的工况,采用二维的数值模拟方法对隧道施工按照工法进行了分析,通过对比找出了最有利于隧道施工的工法,同时提出了隧道施工过程中各阶段的控制参数和周边管线、地上和地下构筑物的控制标准,并通过施工过程中的监控量测数据印证了数值模拟结果。

为了解决流固耦合问题中的物体大幅度运动带来的困难,采用ale(arbitrarylagrange-euler)动网格方法跟踪自由表面上浮体的运动。计算表明:浮体在无粘流体中的垂荡与弹簧-物体的振动模型理论解符合得较好;浮体在粘性流体中的自由横摇为阻尼运动,其横摇角度随时间的增加而减小,且在不同初始角度下运动系统的固有周期相当。在有外力力矩激励时,外力力矩的周期与系统的固有周期相当时浮体横摇运动趋于共振状态,运动幅度最大。计算结果验证了计算程序的可靠性与精度。本文方法为ale方法应用于流体-多浮体耦合运动分析奠定了基础。

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟——为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响，导出了二维潮流桩基数模控制方程组，建立了桩基的二维潮流数值水槽，利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率，并经水深修正后，对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟...

移动最小二乘近似具有计算稳定,全局相容,求解精度高的特性。采用最小势能原理推导了winkler地基梁的无网格伽辽金离散系统方程,使用lagerange乘子法对离散系统方程施加本质边界条件。算例表明:使用无网格伽辽金法处理弹性地基梁问题,具有精度高和易于实现的优点。

基于非结构网格对翼型表面的积冰进行了数值模拟研究.通过求解气体欧拉方程得到翼型的绕流流场,使用穿透型壁面边界模拟水滴对翼型表面的撞击,采用迭代法对水滴控制方程进行数值求解,得到翼型表面的水滴收集特性;采用不同的积冰冻结模型模拟霜冰和明冰的冻结过程;利用冰层时间推进法模拟积冰过程,基于积冰法向生长假设生成积冰外形.对naca0012翼型霜冰和明冰的结冰情况进行了预测研究,通过将冰形预测结果与实验结果进行对比说明所提出的积冰模拟方法是有效的,最后分析了积冰对翼型气动特性的影响.

栅格翼是采用一种蜂房结构设计的升力面和控制面,和传统舵面相比具有铰链力矩小、能在较大攻角下保持升力等特点,并得到了越来越广泛的应用。由于栅格尾翼的特殊结构,网格生成具有很大的难度。本文采用了结构、非结构混合网格的办法,在弹体和栅格翼的物面附近区域,生成适合粘性计算的大长宽比的结构网格,弹体网格和栅格翼网格之间采用非结构网格进行填充,满足非结构网格和结构网格交接面的完全对接。本文基于结构/非结构网格体系采用有限体积方法求解ns方程,对不同舵偏角下的栅格翼构形进行了数值模拟,并通过实验结果对数值方法进行了验证。

逆流式自然通风冷却塔二维数值模拟优化设计——本文对气流运动采用雷诺时均方程，雷诺应力用k一￡双方程模型进行封闭，雨区热交换的雨滴当量直径采用已有的冷却塔雨区热力特性研究成果，建立起二维自然通风逆流式冷却塔设计计算模型。

与顺直明渠水流相比,明渠交汇水流由于存在分离区和自由剪切面,其紊动特性引起的阻力较为复杂,交汇水流除床面阻力外还受到较强的阻力。基于数值模拟与实验比较分析表明,分离流与自由剪切流所产生的阻力(紊动粘性阻力)对于交汇水流数值模拟具有重要影响。同时,由于平面二维模型对二次流影响的忽略,断面环流较强时数值模拟会产生较大的阻力(环流阻力),而断面环流较弱时,交汇水流的三维特性相对较弱,采用平面二维模型和k-ε紊流模型能达到较好的模拟效果。因此,紊动及环流阻力的计算对交汇水流数值模拟的精度至关重要。

建立了隔离病房的二维简化模型,利用动态网格技术模拟了门旋转开启(向病房内开启和向病房外开启)和推拉开启两种模式下,开门过程中病房内外的压力变化和通过门框的气流流动状态。结果显示,推拉开启对门周围气流的影响最小;门向病房内开启时,门刚开启阶段引起病房内压力增大,造成病房内污染空气外泄;门向病房外开启时,靠门运动的引带作用将病房内的污染空气带出。建议采用推拉开启,对不能使用推拉门的场合,门应开向污染区域。

塔内气流运动在无风时为二维轴对称运动,而目前国内的冷却塔设计计算为一维计算方法,无法对冷却塔配风、配水进行优化设计。因此,建立二维冷却塔设计计算方法具有一定的意义。本文对气流运动采用雷诺时均方程,雷诺应力用k-ε双方程模型进行封闭,雨区热交换的雨滴当量直径采用已有的冷却塔雨区热力特性研究成果,建立起二维自然通风逆流式冷却塔设计计算模型。通过与原型观测资料对比,本文所提出的二维计算方法出塔水温的计算结果与原型相差小于01℃。结合某电厂工程设计实例,通过二维数值模拟计算,对塔内填料和配水进行优化布置,冷却塔出塔水温可降低052℃。

平原河网地势平坦,阻水河段多,流动性弱,防洪排涝不畅。为充分利用水域水动力势能,找出最严重的阻水河段和提出消除阻水问题的对策,利用平面二维河网数学模型对绍兴柯桥平原现状河网水流运动进行了计算,综合分析得到最严重的阻水河段,提出了利用河流连通工程减弱水流阻水、加快水流运动的措施,利用二维数学模型计算了该工程措施条件下的水流运动状态,通过对比有无工程措施的计算结果,从时间和空间上分析了工程措施对加快水流运动的影响程度,工程实施前、后的最大流速分别为0.089、0.145m/s,表明河流连通工程措施加快了水体流动,有利于防洪排涝。

选取realizablek-ε湍流模型,在单纯考虑进水与池内水温度差异的条件下,对辐流式沉淀池内冬季与夏季不同时刻异重流的演变规律进行了二维数值模拟。结果表明:由于温度不同,夏季低温水进入池内产生下异重流,而冬季高温水进入池内产生上异重流;冬夏季存在由温差导致的异重流,导致沉淀池内产生较大的回流区;夏季沉淀池内逆时针旋流作用明显,冬季则形成较大的顺时针旋流,从而影响沉淀池的水流流态及污水处理效率。该研究结果可为提高辐流式沉淀池的污水处理效率提供理论支持。

无网格法解土体二维固结问题——引入著名的邓肯一张模型，对平面应变下比奥固结问题进行了非线性数值分析，应用无网格伽辽金法推导出土体二维blot固结的系统方程并编制了相应的无网格程序，最后通过一算例说明了该法的精确性和可行性。　　

采用作者等人开发的基于deform-3d与pro/engineer的网格行重构技术,对典型大断面空心铝合金工业型材分流模挤压全过程(包括焊合过程)进行了模拟分析。结果表明,采用某企业的现行模具设计方案,挤压初始阶段,型材两侧焊合面率先产生焊合,中间部位焊合面的焊合相对滞后,导致挤出型材断面的中间位置金属流量不足,同时模芯出现弹性偏移,易造成壁厚超差;挤压稳态阶段,模孔附近型材的最高温度为520℃、焊合室内的静水压力约为a6005铝合金屈服强度的5~10倍、模芯弹性偏移量为0.43mm,基本满足型材挤出温度、焊合质量及壁厚尺寸公差的要求。

基于laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。详细讨论了这种无网格自然邻接点法的分析过程和基本理论,给出其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。

\"夜游陆水河\"是湖北省赤壁市政府大力推动的城区旅游项目。陆水河城区河段建有多座桥梁,这些桥梁大多兴建于20世纪,年代久远,修建时未能考虑到航运发展需求,对船舶通航造成严重的安全影响。鉴于此,建立了陆水大坝-京港澳高速桥河段二维数学模型,概化桥墩、碎石等碍航结构,并结合赤壁市水文站50a统计资料,综合考虑桂家畈枢纽、节堤枢纽等航电枢纽的调度规律,计算不同工况下项目河段桥梁对船舶通航的影响,并对旅游航线开放时间提出建议。

针对孔型随激光工艺参数变化的特点,建立了具有光束传输和强度分布的激光打孔瞬态二维有限元模型,对孔型演化进行了数值模拟研究。模型考虑了激光束空间分布和材料相变潜热对孔的影响,给出了小孔的温度场瞬态分布和界面演化过程。结果表明,打孔速度随激光与材料作用时间增加而增大,钻孔速度大约在1m/s量级,而孔径在打孔初期增大之后变化不大。比较了不同参数下各种孔型,包括直筒型、倒锥型和正锥型等,横截面的仿真结果与试验观测值吻合较好。仿真方法可以准确地模拟激光打通孔的过程,为实际工艺研究提供参考。

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。