动网格技术

摘要： 基于计算流体力学(CFD)中的动网格技术对双道超车进行了数值模拟,研究表明,双道超车过程中,3辆车周围均出现强烈的压强和空气流速变化,当主超车在两车之间时,流场变化更为复杂。随着车辆相对位置的变化,3辆车周围的涡形态发生明显变化,涡的变化消耗流场中的能量,使车身受力发生变化。行驶过程中,3辆车的侧向力、风压中心位置和横摆力矩均发生明显变化。绝对速度增加,主超车与被超车的最大侧向力均呈线性增长,给车辆行驶稳定性带来负面影响。

摘要： 提出了新型弹簧式衰减器结构,以弹簧式衰减器为研究对象,针对无法定量分析衰减器衰减性能的问题,成功模拟了弹簧式衰减器中活塞的运动,克服了动网格计算中易出现的负体积问题。在不同的弹簧刚度与不同的频率条件下对弹簧式衰减器进行三维UDF数值计算,结果表明,当流体的脉动频率与衰减器的固有频率一致时,衰减效果最好,衰减率可达71%;弹簧刚度越低,衰减器的工作频带越宽。试验与仿真的结果相吻合,验证了衰减器模型的有效性和的可行性,为弹簧式衰减器衰减性能的定量分析提供了新方法和新思路。

摘要： 为了充分认识飞机客舱内呼吸道病原体的扩散规律,研究了患病乘客静止和移动两种情况下,客舱内呼吸道病原体浓度分布以及剩余乘客的感染风险。首先,建立5排波音737座舱模型,利用实验舱和红外光声谱气体检测仪来验证建模的合理性。然后,通过编写UDF(User Defined Function)配合动网格技术来控制患病乘客的走动,得出基于组分模型下的两种病原体浓度分布情况。最后,将采样值代入IF(Intake Fraction)指标评价出交叉感染风险。结果表明:在同一边界条件下,静坐患病乘客更有利于将病原体传播给同排的乘客,而移动的患病乘客则更容易对每排过道处以及客舱尾部的乘客造成严重感染;将采样值带入IF指标计算,得出患病乘客的走动会导致剩余乘客感染风险增加6.03倍。

摘要： 为了改善超快激光的加工效果,设计了超声气体射流系统。通过超声与射流的耦合可实现声能与射流压力能叠加,增强射流的脉动性,形成脉动射流。以氮气为传递介质,利用FLUENT软件研究了在稳态条件下不同喷头结构的流场分布并对喷头结构进行优化;在瞬态湍流状态下,运用动网格技术将超声与射流场耦合,仿真分析了超声振动参数对流场分布的影响以及各参数间相互作用规律。仿真结果表明:在超声频率20 kHz、幅值为20μm、进口流速2 mm/s条件下,流场最大流速从4.01 mm/s增至21.19 mm/s,随入口流速增加出口流速增幅逐渐下降,在高速射流入口条件下,出口最大流速也增加近两倍左右。在超声作用下射流脉动性显著增强,但射流流束的集中性会减弱,超声振幅的改变只能对射流场结构产生改变,对射流最大流速几乎无影响,超声频率的增加可提高流场最大流速及其脉动性。

摘要： 本文借助动网格技术以简化的二维平板为计算模型,使得平板采取沿着展向周期振动运动的方式进行减阻效果探索研究。系统地分析了不同振动频率、振动幅值以及运动波数对平板减阻特性的影响。通过对平板周围压力分布及其随时间的变化进行分析,从流动机理的角度对数值预报结果进行了阐释。

摘要： 深海反潜导弹在水下航行过程中会经历大幅度的水深变化,伴随着环境压强的连续变化,反潜导弹水下固体火箭发动机的水下燃气射流结构与工作特性具有重要的研究意义。文中采用液体体积多相流模型,结合用户自定义函数和动网格技术,建立了水下固体火箭发动机轴对称动态模型,对水下发动机沿垂向运动至250 m水深过程进行数值仿真。仿真结果表明,在水下运动过程中喷管尾部燃气射流不再出现断裂与回击等现象,在超音速射流建立过程中,激波逐步推出喷口,最终形成位置固定的锥形激波;在100 m水深以下,燃气射流流场特性受环境压强的影响较大,呈现较强的压缩性;在大航速200 m/s速度航行时,射流梗阻效应减弱,使得水下发动机工作性能受到环境压强的作用较小。文中研究可为水下发动机深水垂向运动工作性能提供参考。

摘要： 为准确预测固体火箭发动机的碳碳复合材料喷管的热化学烧蚀率,探究碳碳复合材料的物理属性对烧蚀率的影响。依据热化学烧蚀理论,建立三维喷管的动态流-固-热耦合数值模型;热化学烧蚀通过Fluent仿真软件壁面化学反应完成,利用动网格技术实现壁面退移。以70-lb BATES型固体火箭发动机的喷管为研究案例,研究推进剂配方、材料密度和热导率对碳碳复合材料喷管烧蚀的影响。结果表明:碳碳复合材料喷管的烧蚀率数值计算结果与试验测试值具有较好的一致性;烧蚀率在喷管喉部上游入口处达到峰值;烧蚀率随碳碳复合材料密度的增加而减小;壁面温度随碳碳复合材料热导率的增大而降低。

摘要： 针对无法定量分析计算囊式衰减器衰减效果的问题,以某囊式衰减器为研究对象,运用动网格技术结合用户自定义函数(UDF)对串联和并联式衰减器进行数值计算.克服了有限元流体计算中的发散问题和动网格更新过程中的负体积问题,在不同的脉动频率下,对囊式衰减器进行动态模拟,结果表明,串联式衰减器对压力脉动的衰减效果优于并联式;流体脉动频率与衰减器固有频率一致时衰减效果最好,最佳衰减率可达85％以上.仿真结果与实验结果基本吻合,验证了仿真模型的有效性和实用性,为提高囊式衰减器的衰减性能,也为变边界问题的分析研究提供了新的方法和思路.

摘要： 为研究插头滑块在闭合时滑块的运动对管路分离机构内部流场的影响,以及介质如何阻碍滑块闭合的问题,采用动网格技术对插头滑块的关闭过程进行数值分析;为了体现其流域动态与插头滑块实际工作时的一致性,采用UDF程序来控制流体网格节点的最大位移,以达到可以实时控制滑块的运动;通过研究插头滑块在闭合过程中管路分离机构内部流场的压力分布、速度分布,以及滑块的受力和运动规律情况.结果表明:在插头无轴向的作用力下,做了先加速后减速的运动;在0.0082 s时滑块的运动速度达到最大值3.9969 m/s,而且在该点附近其受力出现了突变,差值为342.91 N;在0.0095 s时滑块与插头滑块完全闭合,此时滑块速度和所受的合力皆不为零,可知滑块对插头有着较大的冲击力故而会影响其工作性能.

摘要： 为了研究机翼动态失速的演化机理,通过数学方程模拟动态失速状态下机翼摆动情况,对机翼表面涡量的变化规律进行了分析.首先基于动网格技术,结合机翼运动方程,模拟动态失速演化过程,利用Thin-cut技术生成机翼及其对应翼型的计算网格;然后将剪切应力传输(shear stress transfer,SST) k-ω模型与纳维尔-斯托克(Navier-Stokes,N-S)方程结合为封闭方程组用于翼型进行数值计算,并对计算模型进行了可行性分析;最后利用翼型计算时采用的方法对机翼动态失速过程进行数值求解.研究结果表明:在整个动态失速演化过程中,机翼动态失速气动力性能较翼型更为复杂,不同截面处具有不同的动态失速临界迎角,且存在着不同性质的涡旋变化.研究结果可为大迎角飞行安全训练提供支持.

摘要： 帆板运动是一项介于帆船和冲浪之间,集娱乐性、观赏性和竞技性于一体的体育运动.该运动的主要动力来源于风作用于帆翼上的空气动力,帆翼空气动力的大小直接影响帆板速度,所以,帆翼空气动力性能的研究对帆板运动具有重要意义.目前国内外学者针对帆翼的流体性能做了大量的研究,取得了一定的研究成果,但以往的研究基本上是对不考虑帆翼受空气动力影响发生形变.在实际航行时,由于帆板帆翼是柔性结构,在气动力载荷的作用下会产生变形,结构的变形又会引起气动力的变化,因此需要对帆翼进行流固耦合(Fluid-Structure Interaction,FSI)仿真研究.而在帆翼空气动力学数值模拟中,研究对象往往会发生弹性变形,在这种情况下,需要通过动网格技术来实现仿真模型的运动.变形后,网格能否保持高质量尤为重要,动网格生成技术是开展帆翼空气动力性能研究的关键.因此,本文对国内外帆翼空气动力性能、动网格技术和柔性体流固耦合计算问题进行了综述,为今后相关研究提供参考.

摘要： 在水电站过渡过程中,工况的转换常常会引起引水系统内的水锤、水力机组强烈的振动、不稳定的压力脉动和噪声等现象,严重影响电厂的安全运行.因此,对过渡过程中的不稳定流动分析是目前研究的热点问题.本文采用动网格技术对管道内闸阀关闭过程进行了动态数值模拟,计算得到了管道内最大压力上升值,并与常规的解析法进行了对比,结果显示两者吻合良好.同时得到了不同阀门关闭时间下管道内部的压力变化和阀门受力情况,数值模拟结果表明延长阀门关闭时间可以降低最大水击压强和阀门受力值.该数值模拟研究具有较高的可靠性,其结果为过渡过程的研究提供理论依据.

摘要： 离散裂隙网络系统常用来描述复杂地质模型,由于裂隙等约束条件的存在,其网格剖分十分困难.网格生成方法中的边界恢复流程实现复杂,针对裂隙网络系统难以实现或效果较差.本文针对含初始裂隙及考虑裂隙扩展的离散网络模型,提出一种基于动网格技术的网格生成与构造方法,实现简便,效果良好.

摘要： 处理非定常问题的动网格技术和高精度高效率的计算方法是非定常CFD的关键技术问题.针对动网格生成技术和非定常计算方法分别进行了详细论述,比较了各自的优缺点.在动网格生成技术中,重点论述了刚性运动网格技术、网格重构技术、重叠动网格技术、滑移动网格技术和变形动网格技术等.在基于混合网格的非定常计算方法中介绍了控制方程、非定常时间推进格式、变形动网格的几何守恒律计算方法和非定常数值方法应用与验证等.最后简要指出非定常气动力数值计算有待解决的几个问题.

摘要： 锅炉受热面的沾污问题一直困扰着锅炉的运行.本文基于Ansys Fluent商业软件,以准东煤为研究对象,开发了一套非稳态模拟单管面上积灰增长的方法,并利用Fluent的动网格技术,模拟了沉积灰的增长和表面温度的变化.模拟结果表明:在沉积灰形成的初始阶段,在惯性碰撞和热泳力沉积的共同作用下,单管表面飞灰的碰撞速率呈现下降的趋势,而飞灰的沉积速率呈现波动的状态;随着沉积灰厚度的增加,沉积灰的表面温度线性增加,而通过其表面的热流线性减少.关于沉积灰厚度的变化规律,其模拟结果与试验结果相当吻合.

摘要： 本文采用基于动网格技术的瞬态计算方法对液氧迷宫密封的动力学特性进行分析,研究了偏心率、密封间隙、转子转速对迷宫密封动力学特性的影响.从对密封动力学系数大小的影响幅度上看，偏心率对主刚度的影响比对交叉刚度的影响明显但相差不大，对主阻尼和交叉阻尼的影响相近;密封间隙对主刚度的影响比对交叉刚度的影响明显，对交叉阻尼的影响比对主阻尼的影响明显;转速对交叉刚度的影响比对主刚度的影响明显，对主阻尼的影响很弱，对交叉阻尼的影响明显。密封间隙主要影响密封流体的轴向速度分布，转子转速主要影响密封流体的周向速度分布，由此可知轴向流动速度分布对主刚度影响明显。周向流动速度分布主要影响交叉刚度，但对主阻尼影响很小，因而周向流动速度对系统的稳定性影响明显。

摘要： 在导弹发射过程中,发射筒喷管的温度和压力会对筒内的导弹形成约束.文中构建了导弹的轴对称模型和结构化网格分区,采用动网格技术对导弹发射过程进行了数值模拟.给出了数值模拟的温度和压力初值,得到了位移、速度、压力等参数和流场分布图.数值模拟结果与试验数据吻合较好.

摘要： 本文发展了一种符合完全粘性假设的叶型逆命题气动设计方法,该方法采用目标和当前压力分布的差计算一个虚拟速度驱动网格变形,直到获得满足目标压力分布的型线.将上述方法通过UDF与FLUENT软件结合搭建了逆命题设计平台,采用动网格技术实现叶片表面网格变形.采用本平台对一组叶栅和两组翼型进行逆命题计算验证,证明了本平台对于内流和外流问题的有效性.

摘要： 本文发展了一种基于径向基函数插值和混合背景网格的高效动网格技术,混合背景网格由物面附近的类Delaunay网格和远离物面区域的各向同性网格组成,首先建立计算网格与背景网格之间的映射关系,通过径向基函数插值技术对背景网格进行更新,最后基于映射关系获取变形后的计算网格坐标.混合背景网格的类Delaunay网格一方面可以实现物面位移的精确插值,因此可以选择少量的物面网格点作为径向基基点,极大地提高了径向基函数插值的效率和鲁棒性,另一方面可以较大地消减背景网格的数量,提高动网格生成的效率;混合网格的各向同性网格位于远离物面的区域,是相对变形最大的区域,采用各向同性网格可以获取较好的背景网格,从而大大改善变形后的计算网格质量,使得不重构背景网格即可用于大变形的动网格生成.基于矩形网格变形算例比较了该方法与径向基函数方法的动网格生成质量和生成效率,多个动网格生成算例验证了本文方法的可行性与高效性.

摘要： 本次研究利用FLUENT平台的动网格和User-Defined Function(UDF)技术,以计算流体力学的方法实现了汽车转弯这一动态行驶过程,即汽车向前运动的同时车身做刚体转弯运动.通过瞬态模拟分析,得到汽车气动阻力、压力分布、涡流及车身周围流场在转弯过程中的变化情况.结果表明,汽车转弯行驶所受到的空气阻力方向与行驶方向存在一定的夹角,该模型为10°,并且转向外侧的涡流较转向内侧的涡流更强烈,外侧的涡流出现在车头,内侧的涡流出现在车尾.相比基于相对运动原理的稳态数值模拟,本研究为汽车空气动力特性的深入认识提供了一种新的、更加真实的研究方法,并为汽车的转弯行驶安全控制提供重要参考.

摘要： 本发明属机械密封技术领域，特别涉及一种基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构。由分析解析式在excel中输入摆线迷宫密封齿型的坐标值，将excel的坐标值导入CAD软件应用平台后绘制得出二维摆线迷宫密封齿形；在活塞上采用摆线迷宫密封齿形动圆半径：A=0.7mm；气缸壁与活塞之间的间隙δ=0.8Mm，齿间距为1mm；在气缸壁上采用摆线迷宫密封齿形特征：动圆半径a=0.25mm，齿间距为0.25mm。二维摆线迷宫密封齿形通过将.sat文件导入Workbench软件mesh模块进行网格划分得出。本发明密封效果好，在密封区域耗散所密封介质能量的能力强，成品率高。

摘要： 本发明提供了一种结构网格动网格技术应用于非结构网格流场求解器的方法，包括以下步骤：在合理拓扑结构设计基础上，采用代数法与椭圆型方程优化相结合生成初始外形结构网格；分别输出结构网格形式文件和非结构网格形式文件；建立非结构网格点和结构网格点的对应关系，确定每个非结构网格点对应的结构网格点序号；对于边界变形情况，运用结构网格动网格技术更新网格，根据对应关系得到新的非结构网格用于非结构网格流场求解器计算。该方法通过将高效鲁棒的结构网格动网格方法应用于非结构网格流场求解器，提高了非结构网格流场求解器在处理边界运动问题时的效率和能力。

摘要： 本发明涉及一种基于FLUENT动网格技术黄貂鱼模型的自主游动模拟方法，属于仿生流体力学技术领域。包括采集黄貂鱼运动试验数据；使用三维扫描仪对鱼体进行扫描，得到黄貂鱼的三维模型；将所有标记点的坐标数据输入MATLAB中，通过数据处理，得到黄貂鱼的运动规律；编写UDF文件；导入模型，建立流域，划分网格；设置FLUENT计算工况文件；根据FLUENT计算结果，对黄貂鱼模型的水动力性能参数和流场进行分析，揭示其MPF波动推进的内在机制。本方法既可得到黄貂鱼启动时的流场变化，也可得到黄貂鱼巡游时一个周期内的流场信息，同时本方法一个工况就能够模拟出黄貂鱼模型从启动到巡游的整个过程，最终得到准确巡游速度，大大减少了计算时间，应用前景广阔。

摘要： 本发明提供了一种结构网格动网格技术应用于非结构网格流场求解器的方法，包括以下步骤：在合理拓扑结构设计基础上，采用代数法与椭圆型方程优化相结合生成初始外形结构网格；分别输出结构网格形式文件和非结构网格形式文件；建立非结构网格点和结构网格点的对应关系，确定每个非结构网格点对应的结构网格点序号；对于边界变形情况，运用结构网格动网格技术更新网格，根据对应关系得到新的非结构网格用于非结构网格流场求解器计算。该方法通过将高效鲁棒的结构网格动网格方法应用于非结构网格流场求解器，提高了非结构网格流场求解器在处理边界运动问题时的效率和能力。

摘要： 一种基于动网格技术的原油管道清管过程固体杂质分布模拟方法，本发明涉及基于动网格技术的原油管道清管过程固体杂质分布模拟方法。本发明是要解决现有的原油管道清管模拟方法，不能明确表明清管过程中固体杂质的分布变化的问题，而提出的一种基于Fluent动网格技术的模拟方法。该方法是通过：1.原油管道与流体模型的建立；2.高质量网格的划分；3.导入UDF/profile运动文件；4.Fluent流体分析求解器设置；5.保存算例文件；6.清管前后图像对比分析，即可得到原油管道清管过程固体杂质的分布变化等步骤实现的。本发明应用于原油管道清管模拟领域。

摘要： 本发明提出一种基于动网格技术的波度密封动态特性分析方法。所述方法使用动网格技术对密封环真实运行时的动态平衡进行了数值模拟，对微小扰动对密封性能的影响和密封环动态特性进行了研究，总结了负载力波动、进口压力波动和温度波动对密封性能的影响规律。实验结果表明密封动态特性的研究具有重要意义。

摘要： 本发明涉及一种基于FLUENT动网格技术黄貂鱼模型的自主游动模拟方法，属于仿生流体力学技术领域。包括采集黄貂鱼运动试验数据；使用三维扫描仪对鱼体进行扫描，得到黄貂鱼的三维模型；将所有标记点的坐标数据输入MATLAB中，通过数据处理，得到黄貂鱼的运动规律；编写UDF文件；导入模型，建立流域，划分网格；设置FLUENT计算工况文件；根据FLUENT计算结果，对黄貂鱼模型的水动力性能参数和流场进行分析，揭示其MPF波动推进的内在机制。本方法既可得到黄貂鱼启动时的流场变化，也可得到黄貂鱼巡游时一个周期内的流场信息，同时本方法一个工况就能够模拟出黄貂鱼模型从启动到巡游的整个过程，最终得到准确巡游速度，大大减少了计算时间，应用前景广阔。

摘要： 本发明公开了一种基于动网格技术船随波浪在航线方向上运动模拟方法，包括：采用CFD的基本控制方程、建立湍流模型、建立VOF模型、采用动网格技术、船在明渠流中航行的计算模型、船舶在明渠流中航行的仿真策略等步骤。本发明通过模拟明渠流二阶Stoke波，得到波面的时间历程图像，实现了波浪的生成、传播、变形、消波的过程。

摘要： 本发明公开一种基于混合动网格技术的飞行器多体分离CFD仿真方法及系统，包括：将飞行器多体由分离起始到分离终止分割成多个阶段的CFD数值模拟；根据网格变形技术与网格重构技术依次完成每个阶段的CFD数值模拟与拼接。将网格变形和分阶段网格重构技术相结合，这种基于混合动网格技术的飞行器多体分离问题CFD数值模拟方法，既可以充分发挥小位移范围内网格变形技术计算效率高和计算精度高的优点，又可以发挥分阶段网格重构技术在大位移条件下能够分阶段有效改善网格质量的优点，提高计算精度，从而可以有效应用于非定常、高雷诺数、大位移的飞行器多体分离问题研究。

摘要： 一种基于动网格技术的静压轴承压力场模拟方法，本发明涉及静压轴承压力场模拟方法。本发明是要解决现有的静压轴承在受压力及发热影响导致油膜变薄，油腔压力发生改变，影响到整个机床的加工精度和工作效率的问题。而提出的一种基于动网格技术的静压轴承压力场模拟方法。该方法是通过：1、得到高质量的动态网格；2、对高质量动网格进行动态求解；3、将GAMBIT划分网格结果导入FLUENT软件，然后导入C语言编程程序；4、设置FLUENT流体分析进行求解；5、设置图源文件；6、设置自动保存算例文件和数据文件；7、数据文件在求解控制器中初始化；8、播放静压轴承压力场变化动画。本发明应用于静压轴承压力场模拟领域。