基于物理的不可压缩流体动画模拟

在计算机动画领域中,经常需要对流体进行模拟,基于物理的流体模拟已成为目前的一个研究热点.纳维-斯托克斯方程组(Navier-Stokes Equations,NSE)能够完整的描述流体运动,对它的求解直接影响流体模拟的效果.本文利用MAC(Marker And Cell)方法求解NSE,通过粒子来确定流体的运动状态,能够生成具有真实感的流体动画.     

湿度计不确定度分析与表示

本文详细介绍了湿度计测量结果的不确定度的分析与表示。     

有关计量检测不确定度的分析

计量检测涉及到我国生产中的各个方面,其重要性不言而喻,计量检测是为了尽量准确可靠的计量检测有确定度,针对计量检测不确定度的定义简单介绍后,对于计量检测不确定度的原理、特点和分类等进行了系统阐述,得出计量检测不确定度的可靠性可以通过分析、评定计量检测不确定度确定,希望本文的详细论述能够对广大从事计量检测技术工作的人员提供帮助。     

k-ω DES与LES方法在光滑与凹坑球的绕流分析

采用基于剪切应力传输(SST)的k-ω两方程分离涡湍流模型(DES)方法和Smagorinsky-Lily亚格子大涡模拟湍流模型(LES)方法,对粘性不可压缩流体的光滑球与凹坑球体绕流问题进行数值模拟,计算了雷诺数为500,1 000,2 000,5 000四种情况。通过对所得的阻力系数Cd及速度云图等结果的分析及与实验数据的比较,发现两种方法当雷诺数较小时模拟光滑球的结果差异微小,对光滑圆球的模拟都是合理的;随着雷诺数的增大,LES方法与DES模拟光滑球和凹坑球的结果虽然总体特征一致,但是细节有明显差异,LES的结果优于DES的结果。     

基于蒙特卡罗法的失真度测量不确定度分析

测量结果不确定度是表征被测量结果的主要指标,为了能够很好地评定基于快速傅里叶变换(FFT)的失真度测量结果不确定度,提出了基于蒙特卡罗法的FFT失真度不确定度评定方法。该方法根据数据采集模块和数据处理模块误差源及其概率特性进行重复采样,实现概率分布的传播,对样本进行统计而得到测量结果的不确定度。利用MATLAB对蒙特卡罗法FFT失真度不确定度进行了验证。实验表明,使用蒙特卡罗法评定的不确定度与GUM法评定的结果具有很好的一致性。     

不确定度的简化及应用

在对总不确定度的 A类分量及 B类分量评定的合理简化的基础上 ,确定了总不确定度的表示模式 ,并介绍了它们的应用     

分光光度计测量结果的不确定度分析

分光光度计是广泛应用于治金化工、食品工业、医疗卫生,在不同应用情况下,分光光度计检定装置需采用测量结果不确定度的评定,本文提出分光光度计检定装置申请建立计量标准时,从分光光度计主要技术参数的角度评定测量结果的不确定度。     

偏心摄影验光法测量屈光度的不确定度分析

对偏心摄影验光法测量屈光度进行了不确定度分析，指出过渡区的存在，眼瞳边缘的模糊，以及虹膜与暗区难以辊不确定度偏大的主要原因。推出了不确定度计算公式，并计算了不同近视模型眼屈光度的合成标准不确定度，提出了解决本法不确定度偏大的根本手段，即寻找新的直接测量量来代替暗区上下端纵坐标。     

基于MATLAB的不确定度合成

利用MATLAB进行随机模拟,根据直接测量量的有关信息,对其误差进行仿真,然后求出被测量的估计值,利用统计方法计算合成标准不确定度。该方法适用范围广,不受相关性、可微性的限制,通用性强,而且可以通过编程实现不确定度的合成。最后通过实例分析说明该方法的合理性和有效性。     

汽车外流场DES/RANS模拟研究

汽车外流场具有非定常、大分离和涡结构复杂的特点.采用分离涡模拟(DES)方法对某汽车外流场进行了数值模拟分析,将压力分布、摩擦因数分布、尾部速度和湍动能分布等结果与雷诺平均模拟(RANS)方法进行了比较.计算结果表明:在时均结果上,DES和RANS结果差别不大,但DES方法在处理非定常流动和捕捉含能结构方面优势明显,更...     

连铸中间包湍流流动及夹杂物分布的大涡模拟

为深入了解中间包内钢液的流动湍流特性和夹杂物分布,采用雷诺平均方程和大涡模拟两种方法计算了中间包内湍流场及夹杂物的分布.结果表明:雷诺平均方程得到的中间包湍流场呈现对称分布;而大涡模拟可以捕捉更多的随机漩涡,更能反映流动的某些细节,对中间包内的瞬时流场预报更准确,得到的瞬态湍流场呈现非对称分布.得到了夹杂物主要的三种运动轨迹,且夹杂物的分布是不对称的,容易聚集在中间包边角和壁面处.     

融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和 水动力性能预报中的应用

同时采用Lerbs非最优螺旋桨理论和Epps最佳环量分布理论,将螺旋桨升力线方法由初始设计应用扩展到敝水性能预报,对DTMB 4119、4381、4382和4497这4个螺旋桨的敞水性能曲线进行了预报分析.针对升力线方法在中度负载区间的适用限制和无法在黏性流场中考虑桨叶空化性能的缺陷,进一步将Epps方法与雷诺时均（RANS）模拟相结合,可明显提高低、高负载区间的敞水性能预报精度.Epps方法预报精度要高于Lerbs方法,能够满足工程初始分析需求.随着远离设计工况点（低、高进速系数）其预报误差变大,桨叶侧斜程度和纵倾存在也会增大预报误差.RANS模拟时桨叶切面型值由升力线方法提供,桨叶几何和六面体网格划分均采用程式化操作实现.在分析网格因素影响后,所得推力和力矩系数以及压力系数分布均匀与实验值吻合较好.在RANS模拟中加入混合物均相流空化模型后,可定量得出桨叶梢涡涡束在一定距离内的螺旋轨迹.结合桨叶最大负载截面的空化斗性能和梢涡涡束最小压力点幅值,可相对判定桨叶空化性能.构建了基于水动力性能评价的螺旋桨参数化设计和非空化与空化性能预报的数值平台.
     

基于系统仿真的施工导流不确定性分析

施工导流系统风险分析采用Monte-Carlo计算机仿真方法，改变了传统导流标准设计只考虑单一水文不确定性因素及数学模型中水力参数为定值的限制．而基于多元不确定性因素的仿真，由于水文和水力参数的不确定性，使仿真计算的堰前水位具有不确定性．为此，建立了施工导流仿真运算数学模型，采用计算机仿真方法模拟系统运行过程，求解堰前水位，应用中心极限定理确定仿真最小运行次数，通过数据统计分析，描绘出堰前水位的经验累计曲线和概率分布曲线．定义系统在设计挡水位失效的概率来描述施工导流系统的风险率，根据概率分布曲线确定现行导流标准下系统的风险率，为施工导流决策提供技术支持．     

离心式中间包流场的大涡模拟研究

为了研究离心式中间包的流动过程,采用大涡模拟(LES)方法针对3种不同情况,即(a)电磁力加直水口注流;(b)利用钢液的位能使用弯水口注流;(c)电磁力和弯水口注流共同作用,考察了影响旋流强度和中间包内流动结构的工艺参数.结果表明,LES方法可以成功模拟离心式中间包的三维湍流流场.与单纯电磁力或单纯弯水口相比,旋转电磁力和弯水口共同作用时可使水平面的旋流强度显著增强.在原有电磁力作用的基础上,使用弯水口注流可比原流场最大速度值增加约15%~19%.     

存在热浮力的剪切湍流中颗粒近壁运动的大涡模拟

采用基于动力学亚格子模型和热通量模型的大涡模拟方法,结合Lagrange粒子追踪技术,数值研究了存在热浮力作用的剪切湍流中细颗粒群的输运特性.一方面探讨在槽道剪切湍流中不同热分层效应与粒子输运的动态关联性,以及不同Stokes数的细颗粒在同一分层湍流环境下的浓度分布;另一方面探讨动量和热量耦合作用下影响粒子迁移、扩散和沉积的不同因素.此外,基于一些典型计算结果,探讨了稳定和不稳定分层对颗粒运动各向异性程度的影响,研究了不同颗粒的平均速度、脉动强度的统计特征量以及与湍流流场之间的相关性,并对颗粒在槽道不同区域的体积浓度分布和局部积聚现象进行了分析.     

空气过滤器性能试验台喷嘴流量测量误差分析

根据误差分析理论对空气过滤器性能试验装置的喷嘴流量测量进行了系统误差分析计算.分析结果表明:喷嘴直径加工精度对整个喷嘴流量测量装置的误差影响较大,在相同风量下喷嘴的开启组合方式对应产生的测量误差也不尽相同,应适当选用较小直径的喷嘴进行测量以减小误差,同时需要对喷嘴的加工精度进行验证;压力差仪器精度对喷嘴测量误差影响最大,因此应尽可能选用高精度的压力差计;相对而言,干球温度计与大气压力计的精度对喷嘴流量测量误差较小,宜选用稍高精度等级的干球温度计与大气压力计;静压力计与相对湿度的测量仪器的精度则要求不高.     

面向FSAE竞赛的某赛车动力学仿真及试验验证

建立了考虑空气动力学因素的北京理工大学2010FSAE赛车多体动力学虚拟样机及2010中国大学生方程式汽车大赛耐久赛的赛道模型.在多体动力学仿真软件ADAMS/Car环境中,仿真了北京理工大学2010FSAE赛车的直线加速比赛和耐久赛首圈比赛过程.仿真结果表明,得到的赛车车速、车身纵向加速度和车身侧向加速度等数据与实测数据具有较强的一致性.验证了2010FSAE赛车多体动力学虚拟样机的准确性.     

Reliability Analysis for a Gear-Rack Based on Combination of Simulation and Experiment

In order to analyze the gear-rack reliability under the most serious limit loads which was the new-type transmission mechanism of aircraft slats,the gear-rack static strength under the single tooth meshing was analyzed based on the simulation and experiment. Then,it randomized the load of gear-rack based on the precise finite element analysis( FEA) model,and analyzed the static strength reliability of the gear-rack. Finally,the gear-rack under the most dangerous situation has not been destroyed and it also has a high reliability.     

螺旋桨叶截面空化模拟数值模型的改进与评估

考虑了多相流空化黏性模拟中多相流模型、空化模型、湍流模型和相变临界压力选择等因素,提出了在混合密度中同时包含非凝结性气核质量分数和体积分数以及在相变临界压力中考虑湍流脉动影响的改进Sauer空化模型,分析了直接引入混合密度的SST模型、湍流黏度取μt=ρmk/(w)的修正SST模型和分别引入密度函数和滤波函数的修正k-ε模型4种湍流模型对螺旋桨叶截面NACA66 (mod)片空化模拟的影响,并应用改进后的数值模型对E779A螺旋桨不同空化程度下的片空化进行了模拟与校验.结果表明,NCG质量分数取7.8×10-4和体积分数取1.0×10-6及气泡初始平均半径取1.5μm时相对最优.对二维水翼轻度和中度片空化模拟时,后3种湍流模型修正方式精度相当,且优于第一种方式.对水翼云空化模拟时,两种修正k-ε模型相对最优.联合改进Sauer空化模型和修正SST湍流模型对螺旋桨轻度、中度和重度空化下的空化范围模拟均与实验值吻合很好,表明了改进数值模型的有效性,并可直接用于低噪声桨的设计.