流体仿真

摘要： 大位移长水平井开发的后期,存在着大摩阻的问题,严重制约钻具向更远目标的快速钻进,在世界范围内引起了广泛关注。水力振荡器是油井开发后期降摩减阻的重要工具。针对该问题提出了一种涡轮式水力振荡器。该水力振荡器通过静阀与转阀流道口之间的相位变化将钻井液的动能转化为周期性脉冲压力,有效地解决了钻井过程中出现的托压和自锁问题。分别对圆形流道口、扇形流道口与正方形流道口进行优化设计,发现正方形流道口的降摩减阻效果最好。运用理论计算与FLUENT流体仿真分析,研究静阀与转阀的运动规律以及流道的尺寸和长度对阀组压降的影响,得到一组最优的阀组尺寸:中间流道口的半径为14.2 mm,正方形外流道口的边长为27 mm,流道长度为30 mm。研究结果表明该结构可以提供0.096~2.96 MPa的稳定脉冲压力。

摘要： 作为变压器重要的非电量保护装置,瓦斯继电器由于能够直接、全面反映被保护设备的运行状态且灵敏度较高,长期以来一直配合差动保护作变压器主保护使用。近年来,装设有瓦斯继电器的变压器、有载分接开关因内部故障发生燃爆事故时有发生,其保护可靠性受到质疑。基于此,本文建立了瓦斯继电器的动力学模型,针对挡板暂态运动过程进行受力分析,利用Fluent仿真平台开展不同故障条件下挡板运动特性数值仿真。结果表明:瓦斯继电器的挡板-浮子-弹簧式机械结构存在动作惯性,即继电器入口流速需持续大于门槛流速方能推动挡板转动至动作角度。挡板运动延迟是此类机械式瓦斯继电器应对内部电弧故障动作速度慢的本质原因。

摘要： 风扇作为冷却系统的核心部件,其结构的改变直接影响工程机械的使用性能。主要研究了当叶顶间隙改变时,风扇性能的变化情况。选取不同的叶顶间隙值,建立4组模型,基于STAR-CCM+软件进行流体仿真计算,分析间隙变化对流场噪声的影响。结果表明,适当减小叶顶间隙有利于提升风扇流量和静压,减小噪声。

摘要： 氢气减压器是氢燃料电池汽车的关键部位,随着氢燃料电池汽车续航里程要求的提高,氢气减压器的工作压力相应增大,传统的减压器难以满足使用要求。针对上述问题,研究了一种适用于70 MPa氢气压力的两级减压器,利用Fluent软件对其内部流场进行三维仿真模拟,通过研究不同阀门开口量大小来分析流体压力场、速度场、温度场的分布以及流量、能耗的变化。仿真结果表明,氢气减压器在较高的工作压力下可以实现大压力比减压,确定了高速低温区域,为后续改进结构、优化参数提供参考依据。

摘要： 利用水的高比热容和可循环冷却特性,大功率水负载可有效保证输出功率得到稳定吸收,从而保证器件的可靠性。根据输出功率的大小,利用流体仿真软件Fluent对水负载入水口流速大小、腔体内外部结构以及出入水口直径进行优化设计。仿真优化表明,提高流速会降低吸收腔内的温度,但其温度改变不大,在热边界条件下合适的流速为V=8 m/s;结构优化表明,水负载最优的散热结构为,入水口与上外壳边缘相切,出水口圆心与顶面圆圆心重合;单独增大出水口直径,不利于散热,需要同时增大出入水口直径,才能达到促进散热的效果。

摘要： 随着高端印制电路板的层数不断增多,通孔厚径比不断提高,现有技术已经很难满足当前微通孔金属化需求。传统通孔电镀采用的龙门线或垂直连续电镀线,主要采用底部打气或喷流的方式实现镀液的对流,很难促进高厚径比通孔内的物质输运。文章通过设计螺旋桨转动对流仿真模型,研究了镀槽中桨叶形成镀液对流对高厚径比通孔电镀的效果。螺旋桨转动形成的强制对流使镀液在电镀槽中形成环流,板件两面的镀液间形成压差推动镀液在通孔内流动,有效提高了电镀活性组分在微通孔内的输运效率。并通过实验槽电镀实验,对比了传统扰流和螺旋桨扰流下的电镀通孔效果,在相同的施镀条件下螺旋桨扰流的电镀通孔均匀能力更高。

摘要： 柴油机作为内燃机车的动力源,其散热性能是整机安全运行的一项重要参数;经典的散热设计计算,以柴油机自身换热介质及其流动状态作为输入常量,通过计算环境通风量来评估散热性能;本文通过仿真计算,研究在相同功率性能的风机,相同流场域情况下,风机相对动力间排风与吸风时,通过对比散热系统通风量大小,得出在计算域相同条件情况下(动力间布置及通风窗一致的情况)动力系统的散热能力,进而得出在类似动力系统布置条件下的优选散热方案。

摘要： 针对变电站含油废水的水处理问题,提出了一种使用旋流-静态微泡浮选柱内置旋流器用于油水分离的方法,并且分析了旋流器内部油滴的聚结过程;在油水分离初步完成后,利用水力空化效应进一步降解与净化分离后的废水。对传统的空化发生装置文丘里管作出改进,并且通过Fluent仿真研究不同内部流道尺寸对空化效应的影响,通过亚甲基蓝溶液与羟基的反应验证了最佳内部流道尺寸为1 mm,在此尺寸下空化效果最好。在溶液初始质量浓度为100 mg/L、温度为35°C、入口压力为0.3 MPa的条件下进行水力空化实验,流道尺寸为1 mm时油的去除率达到37%,去除率较高。

摘要： 针对磨粒流抛光异形波导管内球面欠抛的问题,通过设置仿形芯模引导磨料流经内球面,完成内球面的抛光。利用Fluent对不同仿形芯模与波导管内腔形成的流道模型进行流体仿真,对比分析等效壁面的流速、压力以及壁面剪切应力。仿真结果表明,芯模球径越大,越有利于改善内球面的加工质量。采用球径9mm的仿形芯模进行磨粒流抛光试验,波导管内球面表面粗糙度S_(a)由5.07μm降低至0.51μm,表面质量显著提升。

摘要： 为提高水下工程作业机器人的运动稳定性,设计新型六腿式水下机器人,并对其复杂水流环境下的运动状态进行分析。首先,基于三维软件建立六腿式水下机器人的结构模型,给出其典型工作状态。其次,建立机器人水动力模型,对其进行流体仿真分析。最后,通过水动力仿真分析,给出六腿式机器人定向运动状态和垂直运动状态下机器人本体受力情况和各推进器受力情况的变化规律:其中v=1.5 m/s时,机器人做定向运动时整体阻力最小值为31.223 N,较最大值降低约14%;做垂直运动时整体阻力最小值为112.863 N,较最大值降低约26.5%。仿真结果可为六腿式水下机器人运动性能的研究提供了参考,为六腿式水下机器人稳定行驶和控制系统设计提供了参数依据。

摘要： 真实感流体仿真在影视制作、游戏开发、虚拟现实等领域有着广泛的应用.对于黏度易受温度影响的流体,由于在仿真过程中往往存在多种物理属性的变化,对其逼真模拟一直以来是计算机图形学的难点问题.本文引入了离散的热传导模型与动态黏度的计算对流体运动及相变过程进行模拟.首先基于光滑粒子流体动力学(SPH)模型,对流体内部及流体与外界的热传导过程进行离散建模.然后,将动态黏度的计算引入以展示流体运动过程中的细节.最后,利用GPU将算法并行处理提升了整体效率.通过实验,本文对比模拟了不同流体与外界的热传导及其黏度变化的情况,结果显示本文所给出的方法可以真实、高效地反映现实场景中的现象.

摘要： 油气分离器是曲轴箱通风系统中的一个关键零部件.将分离出的油污顺利的回油至曲轴箱中是油气分离器的一个重要性能.基于流体仿真技术对油气分离器的流动进行分析，并根据分析结果确定回油管的高度。

摘要： 流体现象的虚拟仿真有重要的应用价值,基于SPH(Smoothed-Particle Hydrodynamics)的流体仿真方法能够真实地反映流体的运动规律.在流体规模增大时流体仿真计算量很大,特别是复杂场景中的流体碰撞检测计算显著降低流体仿真效率.将SPH物理计算以及碰撞检测利用GPU进行并行加速,并在GPU显存中使用新的邻居粒子链表构建方法加快邻居粒子的查找,可以提高流体仿真效率;利用对体素化场景进行栅格化采样方法来加速碰撞检测计算,并将每个体素值压缩成lbit并保存在文件中以节省存储空间,初步的实验结果表明,该方法能够用于碰撞检测处理,且能够减少碰撞检测处理时间.

摘要： 本文以某民用直升机为对象,研究了机舱内热载荷的计算方法.并以计算结果为依据,确定了该型民用直升机环控系统采用蒸发循环制冷和发动机引气加温的设计方案.最后应用STAR-CCM+流体仿真软件对机舱内部的温度场、流场进行了仿真分析,得出了机舱内温度场和流场分布结果,验证了该民用直升机环控系统设计的可行性和有效性,各项性能指标均满足设计要求.

摘要： 高速外永磁转子爪极电机由于具有效率高、功率密度大、体积小、特别是可以省去增速箱等诸多优点,在压缩机、飞轮储能、电主轴以及高速机床得到越来越广泛的应用.但由于运行频率高,转速大也出现了定子铁耗较大,风磨耗较大,电机体积小散热困难等问题.针对以上问题,本文设计研制了一台5kW,20000r/min的高速永磁爪极电机.合理设计电机的电磁参数和结构尺寸,保证电机的高速安全运行.采用SMC材料制造样机,减小定子铁耗.针对高速永磁电机的损耗密度大、散热困难、永磁体在高温情况下易发生不可逆退磁等问题,本文提出了一种在定子轴中开通水路的冷却方式,通过流体仿真软件CFX建立了水冷系统的3D温度场计算模型,并详细分析了水路系统内的流体分布,并总结了相应规律.分析结果表明,所设计的水冷系统具有较好的湍流特性和散热特性,能有效缓解定子温升较高的情况.

摘要： 冠心病介入治疗仿真系统是训练介入医生手术技能的有效工具，依据临床实际需求，本文介绍了系统开发过程中涉及的几何建模、心跳模拟、流体仿真、柔性器械运动处理等关键技术，并构建完成了一个仿真系统，为冠心病介入治疗训练提供了仿真教学平台和技术支撑，其技术成果可推广应用到其他虚拟手术仿真系统的开发中．

摘要： 鹰牌公司研制的数字化洁具设计技术是将现代工业产品设计技术、CAD/CAM技术、数控加工技术、流体仿真技术、计算机软件和数据库技术、陶瓷工艺以及断裂力学理论结合在一起的具有高度技术集成和智能化数字化的先进技术.利用该技术开发出的制品品质优良,极具造型价值和文化价值,开发成本降低1/3左右,市场反应良好。

摘要： 本文利用可编程图形硬件的高级语言cg在GPu上实现了二维流体的实时模拟，充分发挥GPu的并行计算能力加速了模型的解算。采用半拉格朗日方法来求解纳维一斯托克斯方程，保持流体模拟的稳定性；引入了漩涡约束因子弥补模拟中出现的数值耗散；采用纹理来存储计算过程中用到的数据，并将向量数据各个分量存储到纹理单元的4个颜色通道，减少了GPu计算次数；实现结果表明，本文对二维流体的模拟是高效率的。

摘要： 本文利用可编程图形硬件的高级语言cg在GPu上实现了二维流体的实时模拟，充分发挥GPu的并行计算能力加速了模型的解算。采用半拉格朗日方法来求解纳维一斯托克斯方程，保持流体模拟的稳定性；引入了漩涡约束因子弥补模拟中出现的数值耗散；采用纹理来存储计算过程中用到的数据，并将向量数据各个分量存储到纹理单元的4个颜色通道，减少了GPu计算次数；实现结果表明，本文对二维流体的模拟是高效率的。

摘要： 本文利用可编程图形硬件的高级语言cg在GPu上实现了二维流体的实时模拟，充分发挥GPu的并行计算能力加速了模型的解算。采用半拉格朗日方法来求解纳维一斯托克斯方程，保持流体模拟的稳定性；引入了漩涡约束因子弥补模拟中出现的数值耗散；采用纹理来存储计算过程中用到的数据，并将向量数据各个分量存储到纹理单元的4个颜色通道，减少了GPu计算次数；实现结果表明，本文对二维流体的模拟是高效率的。

摘要： 本发明提供了一种面向核动力装置仿真应用的单相水流体网络仿真方法，属于仿真方法领域。(1)对仿真对象进行预处理；(2)分类输入预处理后的流体网络参数，生成相关计算文件与程序代码；(3)利用软件的图形化界面窗口操作仿真支撑平台，完成计算的可执行程序生成；(4)利用三大平衡方程以及相应的数值求解方法对模型进行计算、求解；(5)输出仿真结果；(6)便捷的仿真模型修改；(7)容易操作的外部模型耦合。本发明提供的方法既具备填卡式数据输入的优点，同时避免了数据输入过程中的枯燥、错误率高的缺点；考虑了温度对于流体密度的影响，且模型依靠理论推导得出，扩大了应用范围；模型的微小改动与外部模型耦合不需要重复建模步骤，易用性好，具有较高的精度。

摘要： 本发明涉及一种流体动力学仿真软件的仿真设定方法及系统，该方法包括：选定仿真工质的自变量物性参数、自变量物性参数的取值范围、自变量物性参数的取值范围内的取值点数以及自变量物性参数的点值；将自变量物性参数的点值导入仿真工质物性参数计算软件，得到仿真工质与自变量物性参数相对应且选定的因变量物性参数的点值；根据自变量物性参数、自变量物性参数的取值范围、自变量物性参数的取值范围内的取值点数、自变量物性参数的点值、因变量物性参数以及因变量物性参数的点值，构建仿真工质的自定义物性表；将仿真工质的自定义物性表导入流体动力学仿真软件以完成对流体动力学仿真软件的仿真设定。

摘要： 本发明公开了一种面向电磁暂态仿真环境的流体多物理场仿真方法。该方法拓展了水管现有的等效电路模型，使其可以模拟在外界驱动流速为零时管内液体自然对流运动及伴随其发生的热动态过程，从而可以用于更精确地模拟和分析更具温度波动性和流体流动间断性特点的集中供热或集中供冷系统内液体的温度分布。同时，本发明使用等效电路给水管建模，使得由电力系统与集中供热或集中供冷系统组成的综合能源系统可以在同一个电磁暂态仿真环境下进行建模与仿真，从而避免了使用不同仿真软件对不同系统进行仿真，由此简化了计算机仿真的流程，也避免了衔接不同软件时可能存在的数据交换不同步问题。

摘要： 本发明公开了基于计算流体力学仿真模型的电缆结冰微物理仿真方法，包括步骤一：使用Gmsh对输电电缆的横截面进行建模，编写自动化处理脚本；步骤二：使用OpenFOAM网格转换工具对网格进行格式转换，并在控制文件中对参与计算的区域进行调整。本发明涉及一种仿真方法，特别涉及基于计算流体力学仿真模型的电缆结冰微物理仿真方法，属于物理仿真技术领域。本发明整合了现有的部分求解器，同时研发了新的求解器，能够对结冰的微观物理过程进行仿真，并且效果优异，与市面上现有的商业软件中的结冰仿真相比，主要优点是算法和代码全部开源，可以直接对求解器的内核进行调整和修改，可以检测整个求解过程每一次计算的详细结果。

摘要： 本发明提供了一种面向核动力装置仿真应用的单相水流体网络仿真方法，属于仿真方法领域。(1)对仿真对象进行预处理；(2)分类输入预处理后的流体网络参数，生成相关计算文件与程序代码；(3)利用软件的图形化界面窗口操作仿真支撑平台，完成计算的可执行程序生成；(4)利用三大平衡方程以及相应的数值求解方法对模型进行计算、求解；(5)输出仿真结果；(6)便捷的仿真模型修改；(7)容易操作的外部模型耦合。本发明提供的方法既具备填卡式数据输入的优点，同时避免了数据输入过程中的枯燥、错误率高的缺点；考虑了温度对于流体密度的影响，且模型依靠理论推导得出，扩大了应用范围；模型的微小改动与外部模型耦合不需要重复建模步骤，易用性好，具有较高的精度。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于Modelica的热流体介质仿真实时化方法，涉及仿真技术。其中，方法包括：在仿真机环境中运行基于Modelica的原始部件模型；如果所述原始部件模型的单步求解时长大于预设机器物理交互时长，确定所有原始流体介质模型中目标原始流体介质模型对应的自定义介质模板；调用所述自定义介质模板生成新的流体介质模型，并根据所述新的流体介质模型生成新的部件模型；其中，任一自定义函数的计算量小于对应原始函数的计算量，和/或所述自定义介质模板中的自定义函数数量小于对应原始介质模板中的函数数量。本实施例提高部件模型和热力系统模型的计算效率。

摘要： 本发明公开一种计算流体力学仿真中物性表格选择方法及系统，包括：确定仿真物质的物性参数、物性参数取值范围和物性参数取值范围内取值点数；初始化物性参数的取值点数，根据物性参数的取值点数构建自定义物性表格，根据物性参数的取值范围和取值点数确定自定义物性表格中物性点的点值；构建投影网格，确定投影网格中物性点的点值；根据参考网格和投影网格间物性点的点值差距得到误差矩阵，根据误差矩阵确定最大误差，并增加物性参数的取值点数，直至物性参数的取值点数达到物性参数取值范围内的取值点数后，得到最大误差矩阵；根据给定误差标准，在最大误差矩阵中得到最佳物性表格。提高计算流体力学仿真中实际气体热物性表格的精确度。

摘要： 本发明提供一种基于非线性流体数据信息处理技术的流体仿真模拟方法，包括以下步骤：步骤(1)：建立求解区域的几何模型，并对模型进行网格剖分、边界条件设置；将绘制完成的网格导入FLUENT中，检查网格并调整网格的尺寸比例；步骤(2)：通过用户定义的方式导入MHD程序模块，编译UDF宏函数并导入动态链接库，完成二次开发；步骤(3)：选择求解器与求解方法，加载能量方程；选择需要求解的基本方程；步骤(4)：添加用户自定义标量方程；指定材料的物理性质；指定边界条件，调节解的控制参数；步骤(5)：初始化流场，开始迭代求解的过程；计算结果的后处理；步骤(6)：对模型或网格进行修改，并重复上述计算步骤，直至满足所设定的收敛标准为止。本发明求解简单、计算准确以及结果直观；提高了仿真结果的准确度，实现了在仿真速度和数值稳定性方面的提高。

摘要： 本发明属于机器学习仿真模拟领域，涉及一种用于流体仿真的图神经网络仿真方法及系统。该方法包括模拟流体粒子动态过程，并将流体粒子动态过程分割成L个时间步的静态流体粒子结构，并获取L个时间步的动态特征信息；将L个时间步的静态流体粒子结构构造图结构；根据当前时间步上的图结构，采用仿真模拟器学习一个参数化的函数近似器，模拟流体粒子的动态变化；所述仿真模拟器以当前时间步上的图结构，及光滑粒子法模拟的当前时间步的动态特征信息和下一个时间步上的动态特征信息作为输入，通过参数化的函数近似器，预测下一时间步上的流体粒子特征向量；所述流体粒子特征向量包括：流体粒子的速度或加速度。本发明能够实现流体仿真。

摘要： 本发明公开了一种基于流体仿真的燃料电池振动性能测评方法，涉及燃料电池技术领域，主要包括步骤：根据燃料电池中各组件间的结构关系构建燃料电池的三维模型，并对三维模型进行网格化处理；获取各振动工况下船舶的振动数据，并对振动数据进行重构简化作为振动仿真工况；以流体仿真的形式将振动仿真工况加载入三维模型，并基于质量守恒和动量守恒获取各网格处的电压；根据各网格处电压的平均值获取燃料电池当前振动工况下的动态输出电压；根据动态输出电压的电压特征值，通过最小二乘法获取各振动工况下电压特征值与振动仿真工况的关系曲线。本发明通过通过性能评估对燃料电池的设计提供针对性建议，降低部分振动工况对燃料电池的性能影响。