任意的拉格朗日欧拉边界元－有限元混合法分析物体撞水响应

计算物体的撞水响应目前已有了一些专用的算法．本文在分析和比较这些算法的基础上，提出了一个解撞水问题的任意的拉格朗日欧拉边界元－有限元混合法（ＡＬＥ－ＢＥ－ＦＥＭ），这个方法不仅充分发挥了边界元法计算半空间流场的优越性，而且还能计及液面大晃动的非线性边界条件和物体变形所造成的影响．文中给出圆柱刚体和楔形刚柱体两个撞水算例，结果有力表明该方法的可靠性和有效性。     

流体-结构耦合问题的有限元并行计算研究

流体-结构耦合问题广泛存在于各种工程领域,本文采用ALE显武有限元法求解该类问题,并对该方法的并行性进行讨论.同时根据流体-结构耦合问题与ALE显式有限元的计算特点,在坐标递归分区方法的基础上设计并程序实现了基于流体-结构耦合均街的分区算法.通过与坐标递归分区方法的计算结果相比较,对于流体-结构耦合问题的求解,耦合均衡并行分区方法具有更好的加速比和并行效率.     

Fluid-structure impact analysis with a mixed method of arbitrary Lagrangian-Eulerian BE and FE

A mixed method of arbitrary Lagrangian-Eulerian boundary element and finite element method (ALE-BE-FE method) is proposed for solving fluid-structure impact problems, in which the effect of structural deformation due to hydrodynamic pressure is taken into account. In addition, this method also enables us to analyze the influence of nonlinear free surface conditions on the impact response. Two numerical examples of an impacting cylinder and an impacting wedge into an initially calm water treated as 2-D problems are presented. It shows that the proposed method is effective to obtain a fluid-structure impact solution.This project is financially supported by the National Education Foundation of China.     

ALE FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THE OPENING AND CLOSING PROCESS OF THE ARTIFICIAL MECHANICAL VALVE

ＡＬＥＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＴＨＥＯＰＥＮＩＮＧＡＮＤＣＬＯＳＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳＯＦＴＨＥＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＶＡＬＶＥ（张建海）（陈大鹏）（邹盛铨）ＡＬＥＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＴ...     

A COMPARATIVE STUDY OF THE OPENING AND CLOSING PROCESS OF TWO TYPES OF MECHANICAL HEART VALVES USING ALE FINITE ELEMENT METHOD

ＡＣＯＭＰＡＲＡＴＩＶＥＳＴＵＤＹＯＦＴＨＥＯＰＥＮＩＮＧＡＮＤＣＬＯＳＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳＯＦＴＷＯＴＹＰＥＳＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＨＥＡＲＴＶＡＬＶＥＳＵＳＩＮＧＡＬＥＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＡＣＯＭＰＡＲＡＴＩＶＥＳＴＵＤＹＯＦ...     

Dynamic characteristic analysis of a 3-D semi-submerged body as a fluid-structure interaction system

An Arnoldi‘s method with new iteration pattern, which was designed for solving a large unsymmetric eigenvalue problem introduced by displacement-pressure FE (Finite Element) pattern of a fluid-structure interaction system, was adopted here to get the dynamic characteristics of the semi-submerged body. The new iteration pattern could be used efficiently to obtain the Arnoldi‘s vectors in the shift-frequency technique, which was used for the zero-frequency problem. Numerical example showed that the fluid-structure interaction is one of the important factors to the dynamic characteristics of large semi-submerged thin-walled structures.     

流固耦合分析的一种改进CBS有限元算法

针对流固耦合问题, 发展了一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述有限元法的弱耦合分区算法. 运用半隐式特征线分裂算法求解Navier-Stokes方程, 在压力Poisson 方程中引入质量源项以满足几何守恒律; 运用子块移动技术更新动态网格, 并配以光滑处理防止网格质量下降; 采用Newmark-β 法求解结构运动方程. 为保持流体-结构界面处速度和动量守恒, 利用修正结合界面边界条件方法求解界面处速度通量和动量通量. 运用本方法分别模拟了不同雷诺数下单圆柱横向和两向流致振动、串列双圆柱两向流致振动. 计算表明, 本文方法计算效率高, 计算结果与已有实验和数值计算数据吻合.     

金属增材制造的多物理场物质点有限元法

金属增材制造过程涉及复杂的热-流-固强耦合问题,对数值模拟算法的精度和效率提出了巨大的挑战。针对该问题,本文提出了多物理场物质点有限元法。该方法采用结构化背景网格、有限单元和物质点离散求解各物理场,通过分区求解和界面耦合的方式实现热-流-固耦合求解。对于潜在熔化区域和未发生熔化的区域,分别采用物质点和有限元离散,结合了两者在求解材料特大变形和小变形问题上的各自优势,能够在保证计算精度的前提下有效提升计算效率。数值算例表明了本文算法的热-流-固多场耦合计算精度、相比于已有算法的高效性以及物质点和有限元离散区域界面处温度和应力的连续性。本文工作为金属增材制造过程多物理场耦合问题提供了一种高效的数值模拟方法。     

冲击载荷下柔性储液罐动态响应数值模拟及规律分析

针对柔性材料大变形、非线性等特点,对柔性储液罐的冲击响应规律进行研究,依据实验结果,采用ALE有限元方法对冲击情况下柔性罐状储液容器及其中流体的动态响应进行了数值模拟。所得结果与实验结果具有较好的一致性。在此基础上,深入分析了空投高度、装水量等对柔性储液罐动态响应的影响规律。重点关注了表面一些关键部位的变形和应力变化情况。结果表明,柔性储液罐的动态应力和变形均与抛落高度成正比。但表面最大应力与装水量呈V型关系。