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相似文献
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1.
针对流固耦合碰撞问题,建立了流体中固体与固体碰撞界面解析直接模拟方法,采用清晰界面浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方法在求解流体中存在固体间碰撞问题时网格出现负体积的问题,采用基于罚函数的有限元方法对固体的运动和碰撞进行求解,以分域耦合方式实现流体域和固体域的耦合求解.通过与静止流体中球形颗粒与壁面正碰撞和斜碰撞的实验数据对比,验证了建立的数值模拟方法对流体中固体与固体碰撞数值模拟的正确性,获得了流体域流场在碰撞前后随时间的变化,同时通过该文建立的数值模拟方法也获得了固体域中固体的碰撞力和应力.未来,将把该数值模拟方法应用到流体流动环境中,如固体颗粒对管道的冲蚀、流体诱导海洋立管之间的碰撞、坠物对海底管道的撞击等.  相似文献   

2.
赵铭 《中国科学A辑》1988,31(7):741-748
本文认为Chandler摆动并不象过去所认为的那样复杂。一个具有单一固有频率,固定的初始位相和在实数域中变化的振幅这样的简单模式,可以很好地描述实际的Chandler摆动,并解释摆动的各种统计特征,该模式在物理上也容易被接受。  相似文献   

3.
结构振动诱导流场及附加质量的数值分析   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
将大型柔性结构低速振动诱导流体流场的问题, 归结为无粘性不可压缩无旋流动平面问题.在偶极子配置法基础上,发展了一种在结构和流体接触面上混合配置源汇和偶极子的奇点配置法,能够计算翼型、柱型等结构在流体中低速振动时诱导的流体流场并推导出流场的动能表达式,最终得到流体附加质量.给出了几个具有解析解的算例验证了此方法的可靠性.  相似文献   

4.
二维水翼的局部空泡流研究   总被引:7,自引:0,他引:7       下载免费PDF全文
运用基于速度势的低阶边界积分方法研究了二维水翼的定常局部空化。通过迭代求解给定了空化数的空泡长度和空泡形状,运动学和动力学边界条件在迭代过程中满足;采用回射流模型和压力恢复闭合模型代替空泡后的高湍流度的二相尾流。计算结果和已发表的数值结果进行了比较。  相似文献   

5.
深入开展鱼游等生物运动力学机理的研究对日益增长的仿生技术需求具有重要的意义.为此,该文以某型仿生鱼自主游动为研究对象,基于浸入边界法的流固耦合建模思想,以鱼体肌肉提供的主动力为原动,建立了鱼体内力、鱼体运动和外界流体耦合作用的自主游动柔性鱼模型.分别对不同长度尾鳍、不同弹性模量鱼体以及鱼肌肉提供不同作用力下仿生鱼的自主直线巡游进行了数值模拟.分析了鱼自主游动的水动力学特征和鱼体运动特征,揭示了影响鱼游动速度的关键因素及其力学机理.  相似文献   

6.
本文采用球面爆炸的活塞推进模型和对间断解具有高分辨率的二阶Godunov型有限差分方法,以两类化爆试验值作依据,通过恰当调整运动活塞边界条件,数值重构了实际半球形爆炸波的部分流场.方法简单、可靠,所得结果可用于评估任意同类型炸药一维爆炸波的远场效应.  相似文献   

7.
虚拟解法分析浸入边界法的精度   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
浸入边界法是对流固耦合系统进行建模和模拟的有效工具,在生物力学领域的应用尤为广泛.该文的工作主要包含两个部分:程序验证和精度分析.前者证明了程序的正确性,后者给出了浸入边界法的精度.两部分工作均使用虚拟解法作为研究工具.在程序验证部分,使用二阶空间离散格式进行数值计算,通过分析各种变量的离散误差,得到的程序计算精度阶是二阶,与理论精度阶一致,证明了数值计算所使用程序的正确性.精度分析部分工作在此基础上展开.引入压强跳跃,在动量方程中加入相应源项,通过分析带有源项的控制方程中各物理量的离散误差,证明浸入边界法只具有一阶精度.同时可以得出以下结论:粗网格无法敏感地捕捉浸入边界的影响;当Euler网格固定时,增加Lagrange标志点的数目并不会改善计算误差.  相似文献   

8.
正则化δ函数对浸入边界法精度的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
浸入边界法是对流固耦合系统进行数学建模和数值模拟的有效工具,在生物力学领域的应用尤为广泛.正则化δ函数对精度的影响是研究浸入边界法本身性质的一个重要课题.采用虚拟解法对此展开分析.首先使用光滑虚拟解证明程序的正确性,然后使用压力存在跳跃的虚拟解研究浸入边界法的精度.通过分析使用4种不同的正则化δ函数时整个流场的离散误差,得到以下结论:浸入边界法只具有1阶精度;选用不同的正则化δ函数,不能提高浸入边界法的精度,但会影响整个流场的离散误差值.  相似文献   

9.
粘弹性二阶流体混合层流场拟序结构的数值研究   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
本文用拟谱方法对随时间发展的二维粘弹性二阶流体混合层流场进行了直接数据值模拟,给出在高雷诺数和低Deborah数下大涡的卷起、配对和合并等过程,通过与相同雷诺数下牛顿流体的比较,揭示了弱粘弹性对混合层中大涡拟序结构演变的影响.  相似文献   

10.
将多孔介质局部细观流动与基于Darcy定律的宏观物理模型相结合,应用三维CFD-DEM对多孔介质流场进行局部细观数值模拟,得到多孔介质的惯性阻力系数和粘性阻力系数.并将其作为参数提供给基于Darcy定律的CFD多孔介质模型,从而可用于更大规模的多孔介质流场计算.应用Voronoi多面体作为网格单元,解决了CFD DEM中网格孔隙率精确计算的困难.文中发展的多尺度结合应用的研究方法,在计算精度和计算效率的矛盾中找到了较好的平衡,对于工程应用而言,有节约实验成本、提高计算结果可靠性的功效.  相似文献   

11.
传统浸没边界法在边界附近只有一阶精度,而高精度的改进方法都需要额外引入跳跃条件,因此不具备普适性.文中设计了一种基于过滤和反卷积的新型算法,既在一定程度上提高了精度,又避免了以往方法中引入额外跳跃条件的难题.通过一个简单的一维算例验证了新算法可以达到接近二阶精度,其具体的精度值与反卷积步骤中选取的逆核函数在积分域边界的连续性有关.  相似文献   

12.
将三维格子Boltzmann法(LBM)与浸没边界法(IBM)相结合,研究弹性矩形容器中黏性流体的横波谐振所引起的流动物理特性.提出了一个半微观表达式来计算边界节点处的流体受力.基于薄板弹性变形理论,使用解析变形解法来计算边界所经历的位移.基于该方法的数值模拟结果与固定边界的理论预测结果一致.采用振荡边界模拟展现了与理论预期相符合的流动模式.  相似文献   

13.
    
Convergence results are presented for the immersed boundary (IB) method applied to a model Stokes problem. As a discretization method, we use the finite element method. First, the immersed force field is approximated using a regularized delta function. Its error in the W?1, p norm is examined for 1 ≤ p < n/(n ? 1), with n representing the space dimension. Subsequently, we consider IB discretization of the Stokes problem and examine the regularization and discretization errors separately. Consequently, error estimate of order h1 ? α in the W1, 1 × L1 norm for the velocity and pressure is derived, where α is an arbitrary small positive number. The validity of those theoretical results is confirmed from numerical examples.  相似文献   

14.
    
This paper presents a method for solving the linear semi-implicitimmersed boundary equations which avoids the severe time step restrictionpresented by explicit-time methods. The Lagrangian variables areeliminated via a Schur complement to form a purely Eulerian saddlepoint system, which is preconditioned by a projection operator andthen solved by a Krylov subspace method. From the viewpoint ofprojection methods, we derive an ideal preconditioner for thesaddle point problem and compare the efficiency of a number of simplerpreconditioners that approximate this perfect one.For low Reynolds number and high stiffness, one particular projection preconditioner yields an efficiency improvement of the explicit IB method by a factor around thirty.Substantial speed-ups over explicit-time method are achieved for Reynolds number below 100.This speedup increases as the Eulerian grid size and/or the Reynolds number are further reduced.  相似文献   

15.
    
Computational modeling and simulation are presented on the motion ofred blood cells behind a moving interface in a capillary. The methodology is based on animmersed boundary method and the skeleton structure of the red blood cell (RBC) membraneis modeled as a spring network. As by the nature of the problem, the computational domainis moving with either a designated RBC or an interface in an infinitely long two-dimensionalchannel with an undisturbed flow field in front of the computational domain. The tanking-treadingand the inclination angle of a cell in a simple shear flow are briefly discussed for thevalidation purpose. We then present and discuss the results of the motion of red blood cells behind a movinginterface in a capillary, which show that the RBCs with higher velocity than the interface speedform a concentrated slug behind the moving interface.  相似文献   

16.
    
Interface problems modeled by differential equations have many applications in mathematical biology, fluid mechanics, material sciences, and many other areas. Typically, interface problems are characterized by discontinuities in the coefficients and/or the Dirac delta function singularities in the source term. Because of these irregularities, solutions to the differential equations are not smooth or discontinuous. In this paper, some new results on the jump conditions of the solution across the interface are derived using the distribution theory and the theory of weak solutions. Some theoretical results on the boundary singularity in which the singular delta function is at the boundary are obtained. Finally, the proof of the convergency of the immersed boundary (IB) method is presented. The IB method is shown to be first‐order convergent in L norm. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

17.
A second‐order finite difference scheme for mixed boundary value problems is presented. This scheme does not require the tangential derivative of the Neumann datum. It is designed for applications in which the Neumann condition is available only in discretized form. The second‐order convergence of the scheme is proven and the theory is validated by numerical examples. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq 23: 400–420, 2007  相似文献   

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