模拟气泡上升运动的一种改进的Level Set方法

采用基于体积校正法和局部重新初始化的Level Set方法,解决了Level Set方法中由于数值耗散引起的气泡体积的非守恒问题.控制方程采用同位网格下的有限容积法进行离散,采用经典的SIMPLE算法解决速度与压力耦合问题,表面张力采用CSF模型计算.通过对竖直流道内并排临近双气泡的上升运动过程进行了数值模拟,获得了令...     

无人艇艇型优化方法

为了计算和优化无人艇在中低速段艇型阻力性能,考虑了自由表面非线性和黏性的影响,研究了滑行艇在排水航行状态的兴波阻力计算方法.结合线性兴波阻力理论,将给定约束条件下的艇型优化问题转换为求泛函极值的有约束数学优化问题,通过非线性规划优化理论,对给定的艇体主参数约束下的目标函数做有条件最小化,求解最佳优型.理论计算结果和艇模试验结果表明:利用计算方法能够有效、快速地计算艇型兴波阻力,优化后的艇型在给定的速度区间(傅汝德数为0.1～0.7)的兴波阻力系数明显降低,在优化速度点(傅汝德数为0.5)降低约20％.     

实际交通流的运动微分方程

提出了交通流的相对粘性假设,在理想交通流的欧拉方程中引入相对粘性阻力项,得到了实际交通流的运动微分方程,并以速度一密度定流量模型和Green Shields速度一密度线性关系模型验证了假设和方程。     

局部气垫双体船阻力性能及片体间距优化研究

基于流体计算软件STAR-CCM＋,使用VOF法模拟自由液面,联立求解N-S方程及运动方程,并结合湍流模型RNGk-ε及DFBI六自由度模型,对局部气垫双体船型阻力性能进行数值模拟计算,计算结果与船模水池试验结果吻合,精度可信,验证了此该数值方案的可行性.在此基础上,针对局部气垫双体船的片体间距对阻力性能的影响进行数值仿真计算,并对结果进行对比分析,得到了不同片体间距下的阻力变化趋势.针对该局部气垫双体船,综合考虑越峰性能及高速段、低速段阻力性能对片体间距进行选取,认为0.34m的片体间距较为合理.文中使用的CFD方法能够有效模拟局部气垫双体船的阻力性能,可用于船型优化设计.     

基于柱孔扩张理论的沉井刃脚极限土阻力分析

为解决目前刃脚极限土阻力计算方法所存在的不足,基于考虑剪胀效应的柱孔扩张理论,提出了刃脚极限土阻力的理论解答. 首先考虑刃脚基础单侧方向破坏的特点,将两个刃脚对称拼接成一个整体基础进行计算;其次利用柱孔扩张理论,通过分析刃脚底部土体在竖直方向的受力平衡求得刃脚极限土阻力;最后利用离心模型试验与现场监测对该计算方法进行了对比验证. 研究结果表明:与离心模型试验结果相比,当沉井下沉深度为36 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为6.6%,与现场实测结果相比,当沉井下沉深度为5 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为1.36%,当沉井下沉深度为10 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为19.5%,当沉井下沉深度为15 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为9.70%. 计算值与离心模型试验值、现场实测值均吻合较好. 本研究可为刃脚极限土阻力计算问题提供一个新思路.      

刷苗螺旋排列滚刷清扫性能分析

为了消除刷苗螺旋对称排列滚刷滚扫式清扫车的盲扫区域,提出了消除盲扫的条件,建立了数学模型,得到了滚刷转速与清扫车行进速度的比值临界值;提出了盘刷转速与清扫车行进速度的比值这一比例系数k,建立了滚刷转速、清扫车行进速度与垃圾抛射速度关系的数学模型,并分析了k、接地角β及抛射角θ之间的规律;利用刷苗螺旋升角φ、滚刷转速和清扫车行进速度可以得到垃圾在z轴的运动速度。     

跨座式单轨车辆运行阻力研究

为了研究跨座式单轨车辆运行中力与加速度的相互关系,即研究单轨车辆的运动方程,基于汽车行驶阻力和列车运行阻力两种计算模式相结合的研究方法,对跨座式单轨车辆运行时的主要阻力进行探究.推导出了跨座式单轨车辆在不同线路中运行阻力的理论公式,基于SIMPACK建立了曲线附件阻力的理论公式,提出了加速附加阻力公式.     

基于群组行为的大学校园楼梯及通道行人运动特征分析

为探讨不同场景中行人群组运动的微观特征,并比较不同类型群组运动差异,本文通过大学校园内楼梯上及通道内的观测实验,获取行人运动的相关数据,研究了群组大小、社会关系、运动场景和性别对群组运动的影响. 结果表明：大学校园内行人成组比例低于商场周围行人成组比例;群组成员间的交流方式等因素会影响群组构型;由于群组成员越多相互协调就越困难,所以群组规模越大,其速度越小;此外,男性群组速度大于女性群组速度,情侣间频繁的交流也会对其速度产生负面影响;就差异性而言,2 人和3 人群组间的速度差异小于单人和2 人群组间的速度差异;单个行人不同性别间的速度差异大于2 人和3 人群组不同性别间的速度差异;楼梯上单人与群组的速度差异没有通道内明显.     

基于混合式磁浮平台的解耦及控制分析

为了研究磁悬浮平台系统中存在的多自由度耦合问题,提出一种利用永磁体之间的被动受力来减少竖直方向上主动控制的设计思路,给出一种混合斥力式磁浮平台的结构设计,该磁悬浮结构的定子由永磁体和电磁线圈共同组成,由永磁体提供主要的悬浮力,电磁线圈提供水平方向的驱动力,以此减少负责主动悬浮的线圈数量,减小线圈功耗及产热. 基于磁荷模型推导出磁标量势满足的拉普拉斯方程,利用分离变量法求出磁标量势的解析表达式,并对浮子在整个磁场中的受力进行精确的计算;充分研究探讨了定子与动子永磁体之间被动悬浮力的稳定区域,简化忽略了竖直方向上力的解耦,建立被控对象的数学模型,并研制了以微控制单元为中心的数字集成控制器,通过试验研究了平台的悬浮性能. 研究结果表明:本文所提出的混合斥力式磁浮平台在悬浮高度23 mm水平范围 ± 4 mm内,能够实现稳定的水平运动,并且浮子在垂直方向的位移变化不超过0.2 mm.      

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行人动力学建模的关键是对行人运动方向和速度的选择进行描述.本文构建了基于多层有限状态自动机的行人Agent适应性决策模型;在此基础上,针对行人运动过程中快速决策的特征,通过构建基于认知启发式规则的行人运动行为规则集合,建立了描述行人微观运动行为的动力学模型.通过设计仿真实验并收集数据,对模型的有效性进行了验证.研究结果表明：模拟得到的行人交通流密度-速度关系与实测数据具有较好的一致性,流率-密度关系符合理论计算结果,基本图较好地符合实际观测的行人宏观交通流关系,认为本文提出的行人动力学模型具有交通上的合理性.