光滑质点流体动力学(SPH)及其算法特性

基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度.光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、核近似和粒子近似的基本原理,核函数的构造方法、SPH形式的流体运动方程、边界处理方法和数值算例等多方面内容.研究工作在了解SPH方法的理论特点和潜在优势的同时,也为相关问题的深入研究和改进奠定了理论和算法基础.     

水流对浮体作用的SPH方法模拟

水流与浮体相互作用时,运动情况十分复杂,目前很难准确有效地模拟。而SPH作为一种纯拉格朗日方法,无需构建网格,用核函数近似粒子进行离散,能较好地解决一些自由面大变形问题。文章利用SPH法对溃坝时引起的高速水流冲击浮体以及水体晃动时破损浮体的运动过程进行模拟。模拟结果表明,SPH法能有效地进行水流对浮体作用的研究。     

有限差分/无网格方法耦合生成混合算法研究

无网格方法摆脱了网格的约束,在计算区域内能自由布点,快速灵活,并且离散节点能更好地拟合复杂的边界,为流体动力学问题的解决提供一个新的思路。文章结合传统有限差分方法(FDM)和基于最小二乘法的无网格有限差分方法(MLSFD),将两者在网格生成和计算格式上进行了耦合,生成了一种混合算法。利用Fortran语言编写了计算程序。通过计算二维圆柱绕流算例验证了混合算法的可行性。对比分析了混合算法在不同网格下的收敛性,结果表明:使用混合算法进行数值模拟时,无网格"网格"的精细度与差分网格的精细度对计算收敛性的影响是一致的。     

基于无网格方法的复合材料层合板固有频率及特征值灵敏度分析

文章基于无网格法和弹性力学Hamilton正则方程,研究了复合材料层合板固有频率和特征值灵敏度分析问题。首先,结合径向基插值函数和修正后的H-R变分原理,推导了Hamilton正则方程的无网格列式。然后,以Multiquadric(MQ)、Gaussian(EXP)和薄板样条(TPS)为基函数,计算了复合材料层合板的固有频率及其特征值的灵敏度系数。文中的工作使得无网格法的优越性与弹性力学Hamilton正则方程的半解析法得到了有机的结合,为Hamilton正则方程提出了一种新的特征值灵敏度分析方法。     

溃坝模拟的光滑粒子流体动力学方法及其粘性特性(英文)

Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian meshless particle method. It is one of the best method for simulating violent free surface flows in fluids and solving large fluid deformations. Dam breaking is a typical example of these problems. The basis of SPH was reviewed, including some techniques for governing equation resolution, such as the stepping method and the boundary handling method. Then numerical results of a dam breaking simulation were discussed, and the benefits of concepts like artificial viscosity and position correction were analyzed in detail. When compared with dam breaking simulated by the volume of fluid (VOF) method, the wave profile generated by SPH had good agreement, but the pressure had only reasonable agreement. Improving pressure results is clearly an important next step for research.     

基于改进移动最小二乘法的结构可靠性分析

基于改进移动最小二乘法对结构可靠性问题进行分析,数值模拟结果表明,改进方法可有效提高计算精度.具体方法是使用椭圆范数代替二范数来度量样本点到中心点的距离,并根据上次迭代所得到的响应面在中心点处的法向量与坐标轴所成角度,对影响域进行旋转变换;从而将样本点的权重大小由样本点与中心点、响应面的距离共同决定,并将每次迭代得到的响应面函数在中心点处的法向信息包含在内.     

高低潮位扩展至逐时潮位的插值方法比较

对我国近岸不同潮汐类型的高、低潮潮位数据,采用线性插值、Hermit插值、三次样条插值和三角函数插值等4种插值方法扩展到逐时数据,以潮汐表逐时数据做验证。从逐时数据误差分析、调和参数分析和工程水位(包括设计水位和乘潮水位)等角度对比各种插值方法的误差。结果表明,对于逐时数据误差,在北部湾的全日潮海区,各方法的误差均较大,而在其他海域Hermit插值方法最优,三角函数插值方法略差;对于调和参数和工程水位,Hermit插值和三角函数插值优于其他方法。     

潮位相关分析中的最小二乘法研究

在潮位相关分析中,若2个相关变量均存在误差且几率相仿时,应用传统最小二乘法可能获得不甚合理的线性相关结果,所拟合的直线不具备可逆性。文中从直线拟合的数学定义出发,探索潮位相关分析中的最小二乘法问题。初步应用研究表明,文中提出的方法可以有效地解决传统最小二乘法在线性相关分析中出现的不合理现象,使分析结果与实际符合良好,回归方程具有良好的可逆性。     

舰载机试飞数据的移动基准区间与牛顿插值处理

分析飞行试验数据具有数据量大,需分段加载和截取的特点,针对试飞数据预处理过程中常规全局统计误差分析方法有时难以满足要求的问题,建立移动基准区间和牛顿插值相结合的误差修正模型,提出移动基准区间牛顿插方法,并应用于飞行试验数据处理中,最后通过实例验证其有效性.     

RSM-FORM 的改进与环肋圆柱壳结构的可靠性计算(英文)

文章在用有限元法对结构进行强度计算和分析的基础上,应用RSM确定了环肋圆柱壳结构强度失效的功能函数;在对相关可靠度理论进行研究的基础上,将RSM与FORM相结合,对FORM进行了改进,解决了当量正态化和参数独立化问题,保留了功能函数的二次项,使计算精度满足实际工程的需要;最后用RSM-FORM对环肋圆柱壳结构强度的可靠性进行了计算分析,计算结果表明,RSM-FORM具有较好的计算精度。     

海港工程设计潮位计算方法

针对G um be l分布,考虑了连续样本及非连续样本两种情况,采用M on te-C arlo模拟分析技术,对海港工程设计潮位计算中的矩法(M OM)、最小二乘法(L-S)以及目前流行的线性矩法(L-M)进行了比较研究,同时采用沿海9个潮位站的资料进行了验证计算。结果表明,与M OM法和L-S法相比,L-M法具有最优的统计性能,建议为工程设计所采用;现有规范推荐的最小二乘法偏于安全,但对不连续系列或当总体分布参数Cv较小时,亦能提供较合理的设计成果。