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.     

基于SPH的动力松弛法

光滑质点流体动力学方法(SPH;Smoothed Particle Hydrodynamics)是一种新的纯Lagrangian方法,由于该方法在计算空间导数的时候不需要借助于网格,从而避免了Lagrangian网格在处理大变形问题时的缠结和扭曲问题.传统上,SPH方法主要用来模拟天体问题以及流体或固体的动力问题.动力松弛法(DR;Dynamic Relax-ation)通过采用虚拟质量和虚拟阻尼将一个静力问题转化为动力问题,最早用于解决潮汐问题.DR方法从数学的角度来说是一种求解线性方程组的方法,并不涉及连续结构的离散.所以采用网格方法离散时,DR方法同样受到网格变形导致计算精度下降的困扰.论文采用SPH离散连续体,然后用DR方法求解结构的平衡状态,并根据SPH的特点,提出一种加速收敛的新型计算方法.     

风场中长单索结构流固耦合效应的动力学分析

本文介绍了长单索结构的风致振动现象及传统单索动力计算方法,分析了进行流固耦合计算的必要性.详细阐述了流固耦合的基本理论和方法,并介绍了有限元软件ANSYS的流固耦合计算流程.根据两种工况下的流固耦合算例分析,给出了长单索结构跨中节点的位移、应力以及索表面风压等物理量的时程曲线,通过对不同工况以及不同流场模型的模拟和分析比较,探讨了基于流固耦合分析的长单索结构风致振动响应的特点,对长单索结构的风致振动分析和设计具有参考意义.     

Construction of polynomial matrix using block coefficient matrix representation auto-regressive moving average model for actively controlled structures

The polynomial matrix using the block coefficient matrix representation auto-regressive moving average (referred to as the PM-ARMA) model is constructed in this paper for actively controlled multi-degree-of-freedom (MDOF) structures with time-delay through equivalently transforming the preliminary state space realization into the new state space realization. The PM-ARMA model is a more general formulation with respect to the polynomial using the coefficient representation auto-regressive moving average (ARMA) model due to its capability to cope with actively controlled structures with any given structural degrees of freedom and any chosen number of sensors and actuators. (The sensors and actuators are required to maintain the identical number.) under any dimensional stationary stochastic excitation. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (50278054)