固体温度场的随机边界元分析

针对遭受随机热边界条件的结构,提出并建立了一种固体温度场分析的随机边界元算法.算例表明本文建立的随机边界元法是有效的.     

黏弹性人工边界在坞式闸室结构动力计算中的应用

应用ANSYS通用有限元软件编制黏弹性人工边界的计算程序,通过算例验证该计算方法的可行性。建立基于黏弹性人工边界的坞式闸室结构的动力计算模型,对坞式闸室结构进行固定边界和黏弹性边界下不同边界范围的动力计算分析。计算结果表明:与固定边界相比,黏弹性人工边界有更高的可靠性。在地震动力作用下,闸墙顶部的动力加速度响应最为明显,在闸墙底部拉应力响应最大;闸室底板下部受拉,最大拉应力值大于闸墙的最大应力;地基深度范围取值在2~3倍以上结构底宽时,结构响应已趋于稳定。     

计算流体力学中变形运动边界处理方法及应用

自然界中很多问题的物理模型具有运动和变形两大特征，它们在计算流体力学中的动边界处理一直是研究的难点。介绍了一种适用于该类问题的动边界处理方法，即通过人工确定模型边界的变化状态，实时重新生成计算网格。以商业软件FLUENT作为数值模拟平台，利用二维鱼类C形起动的算例详细介绍了这种动边界处理方法。对算例结果作了实验对比与理论分析，发现这种方法能有效处理物体运动过程变形的边界变化，能给数值模拟过程中动边界处理方法提供借鉴。     

基于OpenFOAM开源程序的无反射数值波浪水槽

基于计算流体动力学开源程序OpenFOAM,通过在质量守恒方程中添加质量源来实现域内源造波,结合VOF法捕捉自由表面,并采用阻尼消波,建立了二维无反射数值波浪水槽。算例结果表明,所建立的二维无反射数值波浪水槽可以较好地模拟行进波和立波,并且能够较好地避免边界反射及二次反射。     

一种简单的结构网格边界正交化方法

给出了一种可实现网格边界正交化的代数方法，该方法简单明了易于实现。网格的正交化程度及范围可通过参数来控制。算例表明，网格在边界处的正交性是令人满意的。     

开口结构声辐射计算的虚拟边界法

计算薄壁开口结构声辐射问题时,一般采用以结构表面压力差作为变量的间接边界元法.当结构两表面的法向量不一致或者两表而振动速度不相等时,间接边界元法无法应用,只能采用直接边界元对结构的内外边界均进行离散求解.对于厚度较小的结构,内外表面均离散的直接边界元法会导致数值积分奇异的困难.针对上述不足,文章提出一种计算开口结构声辐射问题的虚拟边界法:在开口结构上人为地加上边界,使其成为一个或多个相互独立的封闭结构,对这样的封闭结构分内外声场分别建立方程,并利用虚拟边界上的压力和速度连续条件联立求解,从而避免了间接边界元和直接边界元法计算开口结构声辐射问题时存在的缺陷;同时采用文中的方法还可以同时得到声场中非物面边界上质点的振动速度和压力,这是常规边界元法无法做到的.数值算例表明文中的方法是正确可行的.     

一种简单的结构网格边界正交化方法

给出了一种可实现网格边界正交化的代数方法,该方法简单明了易于实现.网格的正交化程度及范围可通过参数来控制.算例表明,网格在边界处的正交性是令人满意的.     

直接边界元法解势流速度场问题

在船舶水动力学中,大多采用以Hess-Smith方法为基础的间接边界元法求解势流绕流问题,但Hess-Smith方法本质上是基于物理直观提出,在理论和数值计算上都存在着缺点。直接边界元法虽然在船舶水动力领域有着非常广阔的应用前景,但至今应用较少。为推广直接边界元法在船舶水动力学中的应用,根据边界积分法建立积分方程,采用直接边界元法对无界势流绕流问题予以求解,得出流场速度势和物面上的速度分布,并通过与解析解的比较进行误差分析。对二维、三维问题的算例进行数值计算。数值计算过程用Matlab编程实现。结果表明:直接边界元法在求解船舶势流绕流问题中具有足够的精度和较高的效率,且数值计算实现过程更简洁,可发展成为求解船舶兴波等船舶水动力学问题的通用方法。     

三维数字空间法与波叠加法结合的近场声辐射计算

传统的波叠加法是边界元法的有效替代方法,其具有计算速度快计算精度较高等优点,但是也有复杂模型的建立较困难,以及对模型适应性较差等缺点。为了克服传统波叠加法的缺点,从而使其能够计算较为复杂模型的声辐射,将三维数字空间方法与传统波叠加法结合,因为三维数字空间方法具有建模迅速,对模型适应性很好等优点。分别采用边界表示法和体积表示法建模,且通过简单算例计算表明,采用这两种方法与传统波叠加法结合计算外场声辐射是完全可行的,并且结果的精确度相对较高,采用边界表示法的效率相对较高。     

液化天然气船隔热舱室温度场的仿真计算

分析了液化天然气(LNG)船液货舱隔热舱室,提供了传热数学模型、边界条件、舱室合理简化、舱室对流系数以及辐射边界的处理,然后基于ANSYS软件建立了138000 m3LNG船1/4液货舱的三维有限元模型,运用APDL语言进行迭代计算,计算出在各种工况下LNG船隔热舱室的温度场分布、蒸发率等参数并与实船比较分析,其仿真结果与实测数据接近,证明建模和仿真计算方法是可行的。     

二维非恒定片状空化诱生压强的统计特性

本文建立了二维非恒定片状空化云溃灭时作用于固体边界上压强的计算模型,将各空泡的溃灭压强看作是一个随机脉冲序列,应用随机过程的处理方法分别从时域及频域导出了其统计特性(数学期望、均方差和功率谱密度)的表达式,并对一种二维弓形绕流体后部非恒定片状空化云溃灭特性及由此作用于固体边界上给定点处压强的统计特性进行了数值计算和实验分析.     

参数化单元边界元法解势流速度场问题

[目的]边界元法在海洋工程水动力学中有着广阔的应用前景,为推广边界元法在海洋工程水动力学中的应用,[方法]根据边界积分法建立积分方程,采用参数化单元边界元法对势流问题进行求解,得出流场速度势。对经典算例进行数值计算,与数学解析解比较,并进行误差分析。在二维问题下,分别采用非连续参数化单元和参数化单元边界元法求解势流速度场问题;在三维问题下,采用参数化单元边界元法求解势流速度场问题。[结果]结果显示,在二维问题下,采用非连续参数化单元边界元法求解势流问题具有较高的精度和效率,可以在采用较少单元数的情况下得到较为理想的数值解;在三维问题下采用参数化单元边界元法虽然计算速度较快,并可以得到较好的平均相对精度,但有些点误差较大,需要改进算法或使用其他单元进行求解。[结论]参数化单元边界元法在求解海洋工程势流问题时,数值计算实现过程更简洁,可发展成为求解船舶兴波等船舶水动力学问题的通用方法。     

水工混凝土带缝结构温度场问题的扩展有限元法

长期处在温度荷载等作用下运行的水工结构或多或少都会产生裂缝,有必要对其温度场进行计算分析。鉴于扩展有限元法求解不连续问题的独特优势,文章用其求解温度场;首先分析给出了裂缝结构温度场的逼近形式,随后推导了用扩展有限元法求解不连续温度场的离散方程,其中裂缝采用等温形式进行模拟,即温度连续但其一阶导数不连续,继而建立起温度场的扩展有限元法。并以带缝十字形板的算例验证了扩展有限元法求解温度—应力问题的正确性;最后,用该方法分析了某面板堆石坝面板裂缝在冬季降温期的扩展情况,其结果与实际监测成果较一致。     

斜向波作用下带水平多孔板开孔沉箱防波堤水动力特性研究

基于线性势流理论和匹配特征函数展开法,建立了斜向波与内部带水平多孔板开孔沉箱防波堤相互作用的解析解。通过与分区边界元解对比,验证了解析解计算结果的正确性。给出数值算例,分析了波浪入射角度、消浪室相对宽度等因素对开孔防波堤反射系数和波浪力的影响规律。研究结果可为物理模型试验和工程应用提供指导。     

随机型存储模型应用研究

研究不确定性因素下随机库存模型中的多时期存储控制系统,着重分析连续盘存的存储控制系统在不同情况下确定的安全库存量的最优采购策略,通过建立模型得出最优解,最后通过算例表明这种方法的优越性。     

船舶局部结构振动分析中边界条件的简化和修正方法研究

本文对船舶局部结构振动分析中边界条件的简化问题做了系统的分析研究,比较分析了各种不同边界处理方法对计算结果的影响,在此基础上提出了一种边界简化和修正的方法.通过算例分析表明,本文的边界简化和修正方法能更好地描述船舶局部结构的真实边界条件,而且在实际的工程分析中易于实现.     

基于边界等效源的舰艇磁异常推算技术研究

用等效源法实现舰艇磁异常推算通常将等效源置于舰艇所占空间内,其位置分布参数常依赖人为经验确定,从而直接影响了等效源法在舰艇磁异常推算中的通用性。针对该问题,从边界积分理论及等效原理出发,分别建立了以边界单层源、双层源和混合源为未知量的边界等效源舰艇磁异常推算模型。与应用于舰艇磁场建模中传统等效源法相比,其等效源只需分布于边界面上,从而大大降低了人为因素的影响。基于磁场测量值来求解边界等效源磁性参数属磁场逆问题,磁场测量数据中信息量的不足通常使其表现出一定的病态性。为减小测量误差等因素对计算结果的影响,应用截断奇异值分解方法对模型进行了求解,并分析了所用磁场数据类型对建模的影响;采用数值算例和船模实验对边界等效源舰艇磁异常模型进行了分析比较。结果表明,基于截断奇异值分解方法求解的边界等效源舰艇磁异常模型,可有效克服传统等效源法在舰艇磁异常建模中的不足,推算结果令人满意。     

基于模糊神经网络的海浪中舰船多自由度运动建模方法研究

基于切片理论计算在诸规则波中的舰船多自由度运动响应，并以此为样本训练模糊神经网络，最终建立起一种新的舰船在随机波浪中的多自由度运动模型，并通过算例验证该方法的实用性和可靠性。     

基于Laguerre积分法的随机有限元方法研究

将Laguerre积分法应用于随机结构的有限元分析,建立基于Laguerre积分法的随机有限元方程.在算例中,选择不同的Laguerre积分点数目进行计算,并与Monte-Carlo抽样法进行对比研究,检验该方法的正确性.计算结果表明该方法计算效率高,并且采用较少的积分点就能获得较高的计算精度.     

弹性边界刚度对充液圆柱壳耦合频率的影响分析

研究了弹性边界刚度对充液圆柱壳的振动特性影响。基于Flügge理论并考虑流体的影响,根据波动法建立弹性边界条件下充液圆柱壳的耦合振动特征方程,采用一种改进傅里叶级数的计算方法得到弹性边界条件下的轴向波数,将求得的轴向波数代入耦合方程并利用牛顿迭代法求解方程得到耦合频率。通过与两种边界条件下充液圆柱壳的计算结果进行对比,验证了文中研究方法的有效性和正确性。通过算例,分析了在边界约束刚度变化过程中,充液圆柱壳的耦合频率在不同轴向波数、壳体尺寸等因素下的变化规律。