计算流体力学

摘要： 目的 通过测定不同鼻通气量硬腭上表面的压强,分析口呼吸对腭盖下降及错畸形影响的机制.方法 利用锥形束计算机断层扫描(CBCT)数据和有限元相关软件重建1名健康志愿者的上气道及鼻腔三维模型,并修复空洞、平滑模型、网格划分后进行不同呼吸方式下的边界条件设定和数值模拟.结果 成功建立健康人鼻呼吸上气道模型及鼻腔模型,获取了鼻呼吸的吸、呼两相上气道及不同截面的压力云图和不同鼻通气量吸、呼两相压力云图,计算得到不同鼻通气量时硬腭上表面的压强.结论 随着鼻通气量的减小,吸气相气流对硬腭上表面压强逐渐增大,呼气相气流对硬腭上表面压强逐渐减小.二者均逐渐接近大气压.吸、呼两相鼻腔内压强梯度均逐渐减小.

摘要： 转盘式能量回收装置(RERD)采用转盘旋转与滑阀协调响应的工作模式实现反渗透海水淡化中浓盐水压力能的连续回收.其中滑阀控制流体流动的方向和流量,它主要的性能要求是切换过程的可靠性.但滑阀中阀杆在偏心和倾斜时与阀套形成的配合间隙不均匀变化会产生不平衡液压力,进而产生液压卡紧并影响滑阀切换的响应性能.针对这一问题,构建了阀杆与阀套的间隙液膜仿真模型,采用CFD方法模拟探究了间隙液膜的力学特性,并引入均压槽和通腔浅槽改善液压卡紧现象.结果表明:阀杆偏心时,间隙液膜形成的每个压力差区段的最大压力差位于高压液体侧,其形成的液压力使阀杆有自动对中的倾向;阀杆倾斜时,间隙液膜中压力差区段的最大压力差在各区段的中间位置,其液压力产生的倾覆力矩会加剧阀杆的倾斜.滑阀间隙液膜的液压力和倾覆力矩随高压流体压力、偏斜率的增大而增大.在阀杆上引入均压槽和通腔浅槽能减小间隙不均匀引起的压力差和液压力的范围,在操作压力6.0 MPa、配合间隙0.015 mm和倾斜率1/3的条件下,滑阀所受液压力和倾覆力矩分别较原结构降低73.4％和70.8％以上.上述结果对装置中滑阀结构优化和提高滑阀响应可靠性具有指导作用.

摘要： 背景:骨组织工程研究发现,Voronoi骨支架黏附性和渗透率是影响骨组织工程支架的重要参数,良好的黏附性可以保证骨细胞在支架内部的黏附,从而促进骨组织的再生,而优异的渗透率可以促进营养物质及代谢废物在体内的运输。目的:研究Voronoi骨支架的黏附性及渗透率。方法:以Voronoi骨支架为研究对象,通过Rhino软件对其结构进行了建模,同时借助计算流体力学(CFD)方法对骨支架内部的渗透率及黏附性进行了分析,设定种子点数为20,25,30,缩放因子分别为0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,探讨孔隙率与渗透率之间的对应关系。结果与结论:①通过Rhino软件设计得到的Voronoi骨支架结构,平均黏附层厚度分布在0.061-0.116 mm之间,其具有一定的黏附能力,其孔隙率在很大程度上是由缩放因子决定的,随缩放因子的不断增加其孔隙率呈上升趋势,在所选结构设计参数范围内,当缩放因子为0.4时,不同种子点数的支架结构孔隙率均最小,分别为33.78%,33.87%,33.90%;当缩放因子为0.8时,不同种子点数的支架结构孔隙率均最大,分别为84.28%,84.35%,84.38%。②孔隙率的增加对支架结构的渗透率产生了明显影响,随孔隙率的增加,骨支架结构的渗透率呈上升趋势,在所设计支架结构中随孔隙率的变化,其渗透率由16.98×10-8 m2增长到82.29×10^(-8) m^(2)。③对支架结构的孔隙率与渗透率之间的关系进行拟合,得到孔隙率与渗透率的关系方程,为骨支架渗透率的预测提供了依据,为复杂结构骨支架生物性能的分析提供了参考。

摘要： 背景:骨组织工程研究发现,Voronoi骨支架黏附性和渗透率是影响骨组织工程支架的重要参数,良好的黏附性可以保证骨细胞在支架内部的黏附,从而促进骨组织的再生,而优异的渗透率可以促进营养物质及代谢废物在体内的运输.目的:研究Voronoi骨支架的黏附性及渗透率.方法:以Voronoi骨支架为研究对象,通过Rhino软件对其结构进行了建模,同时借助计算流体力学(CFD)方法对骨支架内部的渗透率及黏附性进行了分析,设定种子点数为20,25,30,缩放因子分别为0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,探讨孔隙率与渗透率之间的对应关系.结果 与结论:①通过Rhino软件设计得到的Voronoi骨支架结构,平均黏附层厚度分布在0.061-0.116 mm之间,其具有一定的黏附能力,其孔隙率在很大程度上是由缩放因子决定的,随缩放因子的不断增加其孔隙率呈上升趋势,在所选结构设计参数范围内,当缩放因子为0.4时,不同种子点数的支架结构孔隙率均最小,分别为33.78％,33.87％,33.90％;当缩放因子为0.8时,不同种子点数的支架结构孔隙率均最大,分别为84.28％,84.35％,84.38％.②孔隙率的增加对支架结构的渗透率产生了明显影响,随孔隙率的增加,骨支架结构的渗透率呈上升趋势,在所设计支架结构中随孔隙率的变化,其渗透率由16.98×10-8 m2增长到82.29×10-8 m2.③对支架结构的孔隙率与渗透率之间的关系进行拟合,得到孔隙率与渗透率的关系方程,为骨支架渗透率的预测提供了依据,为复杂结构骨支架生物性能的分析提供了参考.

摘要： 有创冠状动脉造影(invasive coronary angiography,ICA)是评价冠状动脉疾病(coronary artery disease,CAD)的重要标准。介入医生通过ICA对冠状动脉狭窄的严重程度进行目测评估,决定是否采取血运重建治疗措施。然而,目测的狭窄严重程度与下游心肌缺血情况相关性较差,仅根据解剖学的评估决定是否对稳定型冠心病患者采取血运重建治疗,并不能提高患者的生存率^([1])。2018年欧洲心脏病学会冠状动脉血运重建指南提出,除了造影所见狭窄的严重程度,病变的血流动力学状况也是决定是否血运重建的重要参考标准^([2])。

摘要： 为了深入开展页岩气储层压裂水力裂缝主缝中支撑剂输送、铺置规律研究,进行了支撑剂输送大尺度实验装置研制。在分析主缝中支撑剂输送铺置特征的基础上,确定了包括重力雷诺数、流动雷诺数、缝长缝高比等无量纲数为装置实验段设计相似准则,建立了两种平板裂缝实验段几何模型,根据雷诺数相似确定了模型的进出口边界条件,采用固液两相流计算流体力学方法进行了缝内支撑剂输送过程数值模拟。以模拟结果为基础,在满足缝内流动特征观测的要求下,设计的实验段长、高分别为10 m、0.6 m,缝宽2-10 mm可调。在考虑裂缝可变倾角和可变走向等功能的基础上,模拟现场压裂施工流程对装置的泵注系统、实验段等部分进行了系统设计及实物制造。通过开展不同支撑剂粒径、不同裂缝倾角的支撑剂输送验证实验表明,所研制的装置运行正常,实验结果与设计计算及模拟结果相似符合度高,满足装置设计目标及后期实验要求。

摘要： 模型试验中监测船舶周围流动特性需要花费较高的成本,基于数值试验水池的虚拟试验模拟方法能够较为方便地捕捉船舶航行过程中其周围的精细流场特征.本研究基于重叠网格方法实现数值试验水池网格与船模网格的嵌入,形成船舶自航数值试验模型.运用粘性流CFD方法开展船舶航行过程中的流场特性数值仿真工作并进行可靠性验证.不同国际标模在数值试验水池中的试验结果表明,数值预报结果与模型试验结果之间的差别小于3%,且数值试验能够捕捉得到自由液面升高与速度分布云图等流动细节的特征.研究表明,基于数值试验水池的虚拟试验方法无论对船舶宏观水动力性能还是精细流场流动特性都能够实现高精度数值预报.

摘要： 对带有航炮的吊舱进行稳态数值模拟以及对航炮膛口流场进行瞬态数值模拟。研究表明:超音速飞行条件下,吊舱航炮膛口附近会出现复杂的波系,包含各种斜激波和火药燃气冲击波的耦合;在一定的炮口安装位置内,吊舱壁面受到的阻力与航炮炮口距吊舱的距离负相关;在一定飞行速度范围内,膛口下游冲击波传播距离和速度峰值大小与来流马赫数负相关。

摘要： 针对民用飞机水上迫降动态冲击问题,采用数值仿真方法进行了研究。基于计算流体力学采用雷诺平均N–S方程求解,结合流体体积模型和全流场运动网格捕捉水-气交界面,求解六自由度方程获得飞机的位置和姿态。采用该方法研究了尾吊-高平尾布局飞机的水上迫降过程。结果表明,该方法可以较好地模拟水上迫降的运动和受力,入水早期飞机受到较大水冲击载荷,后体吸力使得飞机抬头,之后随着速度降低吸力减小,飞机逐渐低头并趋于稳定。

摘要： 受起飞飞机尾流影响,我国近距平行跑道实行“一起一降”运行模式,未能充分发挥技术优势。为评估尾流对近距平行跑道配对离场方案的影响,通过CFD数值模拟的方法,研究了不同侧风情况下起飞飞机尾流的运动情况。以B737-800为例,设置计算域、划分网格,选取k-ωSST模型对尾流流场进行数值计算,选定起飞阶段离地35ft时的飞机作为研究对象,计算不同侧风条件下的飞机尾流场分布,得出B737-800在静风、侧风3m/s尾涡侧向移动距离分别为36m、325m,此结果为评估配对离场方案提供了参考。

摘要： 在海洋波浪能开发领域,振荡浮子式波浪能发电装置(floating-point absorber,FPA)是被广泛采用的一种设计形式.本文对一种垂荡式双浮子波浪能发电装置的水动力学模型进行研究,并采用边界元法(BEM)与计算流体力学法(CFD)对装置的垂荡运动与能量转换特性进行数值模拟分析.同时,设计制作了几何缩尺比为1/100与1/33的双浮子波浪能发电装置模型,并在波浪水池进行试验探究模型装置在极端海况和常规海况下的运动性能与能量转换特性.通过引入二次黏性阻尼项,边界元法对模型装置的运动与能量转换特性的模拟结果与试验和CFD结果吻合较好,验证了该方法的准确性,具有实际的应用价值.

摘要： 本研究以某三艉豪华旅游船为研究对象,在满足排水量和总布置的前提下,结合计算流体力学(CFD)手段,开展线型开发和优化工作,确定了最终的优化线型.开展了最终优化线型的快速性模型试验,模型试验结果表明,最终优化线型在设计吃水指定功率下航速可达27.8km/h,高于所要求的航速,进一步验证了该三艉豪华游船线型开发的有效性.

摘要： 通过前期发展,harmonic polynomial cell(HPC)方法已被认为是一种具有很大发展前景的计算流体力学方法.该方法基于势流理论建立,具有四阶精度,且形成稀疏系数矩阵,与传统满秩和不对称矩阵边界元法相比具有优势.目前人们仍在探索和扩大这种新方法的适用范围.本文基于HPC方法,在时域内建立非线性数值波浪水槽,采用半拉格朗日方法对瞬时自由面边界条件进行更新,对波浪在不平坦海底上的传播特性和聚焦波的生成过程开展模拟.通过与实验数据比较,验证了该数值模型用于上述两类非线性波浪问题的有效性.

摘要： 在众多新型综合的水处理技术中，光催化氧化技术因其强氧化能力、选择性小、反应速度快、处理效率高等优势在污水处理方面得到了广泛应用。采用计算流体力学(CFD)技术模拟光催化反应器内的流场特性、辐射场分布.选用了RNGκ-ε模型模拟反应器内的流场分布情况,选取DO辐射模型模拟反应器内的辐射场分布.探讨进口流量和紫外灯管的相对位置对反应器性能的影响.

摘要： 计算流体力学(CFD)广泛应用于水处理工艺中的膜分离处理技术,本文通过模拟幂函数式入口所引起的膜内剪切力的变化,探究影响膜污染的内在因素.结果表明:与稳定流进料相比,幂函数式进料的膜通量较大,幂函数式进料能够显著增加进料入口的速度进而增大料液的剪切力,减缓膜表面颗粒沉积,提高膜通量,控制膜污染.

摘要： 为了量化船对船LNG加注过程中LNG软管泄漏所产生的可燃气体分布,为船对船加注作业管理办法提供理论依据,采用三维CFD气体扩散分析软件FLACS建立加注船、受注船以及作业码头模型,进行加注软管泄漏扩散分析,计算加注船与受注船在不同水位差、泄漏口径、气相/液相对扩散结果的,仿真结果显示,可燃气体云分布范围受泄漏口径、风向因素影响较大,遮挡物的分布可能会导致独立可燃蒸气云团的出现,具有一定的潜在风险.

摘要： 为了量化船对船LNG加注过程中LNG软管泄漏所产生的可燃气体分布,为船对船加注作业管理办法提供理论依据,采用三维CFD气体扩散分析软件FLACS建立加注船、受注船以及作业码头模型,进行加注软管泄漏扩散分析,计算加注船与受注船在不同水位差、泄漏口径、气相/液相对扩散结果的,仿真结果显示,可燃气体云分布范围受泄漏口径、风向因素影响较大,遮挡物的分布可能会导致独立可燃蒸气云团的出现,具有一定的潜在风险.

摘要： 为了量化船对船LNG加注过程中LNG软管泄漏所产生的可燃气体分布,为船对船加注作业管理办法提供理论依据,采用三维CFD气体扩散分析软件FLACS建立加注船、受注船以及作业码头模型,进行加注软管泄漏扩散分析,计算加注船与受注船在不同水位差、泄漏口径、气相/液相对扩散结果的,仿真结果显示,可燃气体云分布范围受泄漏口径、风向因素影响较大,遮挡物的分布可能会导致独立可燃蒸气云团的出现,具有一定的潜在风险.

摘要： 为了量化船对船LNG加注过程中LNG软管泄漏所产生的可燃气体分布,为船对船加注作业管理办法提供理论依据,采用三维CFD气体扩散分析软件FLACS建立加注船、受注船以及作业码头模型,进行加注软管泄漏扩散分析,计算加注船与受注船在不同水位差、泄漏口径、气相/液相对扩散结果的,仿真结果显示,可燃气体云分布范围受泄漏口径、风向因素影响较大,遮挡物的分布可能会导致独立可燃蒸气云团的出现,具有一定的潜在风险.

摘要： 高阶谱方法是一种可以快速准确的造波方法,可以对非规则波以及真实海域下的多向不规则波进行模拟.本文将高阶谱方法与本课题组CFD求解器naoe-FOAM-SJTU进行结合,利用高阶谱方法对非线性的波浪的快速准确模拟,以及CFD方法求解复杂波面情况和波浪与结构物相互作用的优点进行船海工程水动力学问题的数值模拟.

摘要： 本发明涉及监视海洋结构物的物理变化的系统及方法，更具体而言，提供一种监视海洋结构物物理变化的系统，包括复合光计量仪器，所述复合光计量仪器以利用光纤布拉格光栅的至少一个以上光学传感器感知所述海洋结构物的行迹及结构性变化。根据本发明，涉及引进光学传感器方式的测量方法，能够实时准确监视海洋结构物的物理变化，对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置进行实时测量监视及控制，更详细而言，涉及综合地测量因气体或流体力学环境内外力而施加于海洋漂浮物的前后左右倾斜度、吃水、吃水差、腐蚀、侵蚀、龟裂、压力、应力、振动、频率等变化，以此为基准预测控制所述海洋结构物，实现燃料节省、安全运用及维护信息提供的方法，提供一种通过对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置实时测量监视及预测控制的燃料节省、安全运用及维护信息提供方法。

摘要： 本发明涉及气体动力学或流体动力学轴承的一种制造方法及这种类型的轴承,这种轴承具有带有第一表面的第一元件和第二元件(10),表面是可以移动的,最好在所述第一表面间具有小的间隙可彼此相对旋转,并且在彼此相对的表面中的至少一个上具有一槽型(12),用于在所述元件的相互运动中通过表面之间的介质如空气或液体产生一个泵效果,以便于在相互运动中形成防止表面物理接触的薄膜,其特征在于所述表面上的槽型通过在表面上涂抹一薄喷层,以在所述槽(12)之间形成凸出脊(13)的形式得到。

摘要： 本申请涉及计算流体力学和计算机技术领域的一种面向计算流体力学的加速计算装置和加速计算方法。所述加速计算装置包括：若干个专用的差分运算单元，用于执行根据待解决的流体力学问题采用指令集设计的程序，完成流场中节点差分运算；差分运算单元包括多个传输通道，传输通道用于将所有差分运算单元组合在一起，并行完成流场中所有节点差分运算。该装置硬件结构简单，差分运算单元间设置数据传输通道进行差分计算，减少了数据通过全局存储器传输带来的大量延时，同时去除数据存储器很大程度上减少计算资源的使用，还具有灵活可编程的优点。

摘要： 本发明涉及一种基于计算流体力学瞬时计算的泵站机组压力脉动预测方法，通过本发明，采用三维建模软件对泵站机组进行等尺寸建立模型，通过数值求解方法对泵站机组模型进行多工况计算，通过设置监测点对机组特殊位置压力脉动进行有效监控采集，并对检测数据进行时频谱图分析预测，弥补物理模型试验的单一工况和不足，也为泵站机组安全稳定运行管理，避免异常压力脉动出现提供指导。同时数值模拟计算可以进行多工况计算分析，可以对泵站机组所有可预期工况进行计算分析，极大提高预测效率，简单方便，成本较低。

摘要： 本申请涉及计算流体力学和计算机技术领域的一种面向计算流体力学的加速计算装置和加速计算方法。所述加速计算装置包括：若干个专用的差分运算单元，用于执行根据待解决的流体力学问题采用指令集设计的程序，完成流场中节点差分运算；差分运算单元包括多个传输通道，传输通道用于将所有差分运算单元组合在一起，并行完成流场中所有节点差分运算。该装置硬件结构简单，差分运算单元间设置数据传输通道进行差分计算，减少了数据通过全局存储器传输带来的大量延时，同时去除数据存储器很大程度上减少计算资源的使用，还具有灵活可编程的优点。

摘要： 本发明涉及一种基于计算流体力学瞬时计算的泵站机组压力脉动预测方法，通过本发明，采用三维建模软件对泵站机组进行等尺寸建立模型，通过数值求解方法对泵站机组模型进行多工况计算，通过设置监测点对机组特殊位置压力脉动进行有效监控采集，并对检测数据进行时频谱图分析预测，弥补物理模型试验的单一工况和不足，也为泵站机组安全稳定运行管理，避免异常压力脉动出现提供指导。同时数值模拟计算可以进行多工况计算分析，可以对泵站机组所有可预期工况进行计算分析，极大提高预测效率，简单方便，成本较低。

摘要： 本发明提供了一种应用计算流体力学来模拟计算血流储备分数的系统和方法。系统包括：血管树模型生成模块，获取医学图像、执行分割并重建个体的血管树的几何模型；计算网格生成模块，为几何模型生成计算网格，建立血管树的CFD模型；边界条件设置模块，为血管树的CFD模型设置相应的入口和出口边界条件；属性设置模块，设置血液的物理属性以及流动方程；求解器，基于入口和出口边界条件、所设置的物理属性和流动方程，对血管树的CFD模型进行求解，以得到血管树各处的流体参数；以及后处理模块，对流体参数进行后处理，以得到血流储备分数，入口和出口边界条件均为个体特异性的。该系统和方法在确保模拟结果准确度的同时，实现了临床可接受的计算时间。

摘要： 本发明提供了一种应用计算流体力学来模拟计算血流储备分数的系统和方法。系统包括：血管树模型生成模块，获取医学图像、执行分割并重建个体的血管树的几何模型；计算网格生成模块，为几何模型生成计算网格，建立血管树的CFD模型；边界条件设置模块，为血管树的CFD模型设置相应的入口和出口边界条件；属性设置模块，设置血液的物理属性以及流动方程；求解器，基于入口和出口边界条件、所设置的物理属性和流动方程，对血管树的CFD模型进行求解，以得到血管树各处的流体参数；以及后处理模块，对流体参数进行后处理，以得到血流储备分数，入口和出口边界条件均为个体特异性的。该系统和方法在确保模拟结果准确度的同时，实现了临床可接受的计算时间。

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： 本发明属于环境模拟技术领域，具体的说是一种基于计算流体力学的大风环境模拟试验箱，包括箱体和模型板；所述箱体一侧侧壁上铰接有箱盖；所述箱盖上开设有出风口；所述箱体底端上设有模型板；所述箱体远离箱盖的侧壁内开设有出气腔；所述出气腔靠近箱盖的侧壁上开设有出气孔；所述出气腔通过出气孔和箱体内相互连通；所述箱体内设有调节组件，出气孔通过调节组件调节出气孔的出气大小；本发明提供一种基于计算流体力学的大风环境模拟试验箱，以解决在模拟箱内在输入风量相同时，无法调节不同风速来获取不同的模拟数据，进而无法提高模拟数据的精准性，不能确保建筑或者城市规划的建设分布的合理性的问题。