检索结果-南通市图书馆

分区有限线法及其在复合结构热应力分析中的应用

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力学学报 2023年第6期55卷 1394-1406页

作者：刘华雩高效伟范伟龙大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 大连理工大学航空航天学院辽宁大连116024

介绍一种全新的数值方法——分区有限线法(zonal finite line method,ZFLM),并将其应用于求解复合结构中的热应力问题.ZFLM是一种配点型的强形式算法,对于每个配置点,由过其的两条(二维问题)或三条(三维问题)线段建立一个交叉线系,采用... 详细信息

介绍一种全新的数值方法——分区有限线法(zonal finite line method,ZFLM),并将其应用于求解复合结构中的热应力问题.ZFLM是一种配点型的强形式算法,对于每个配置点,由过其的两条(二维问题)或三条(三维问题)线段建立一个交叉线系,采用拉格朗日插值多项式对每条线段的坐标与物理量进行函数表征,并用沿弧长方向求导法创建任意物理量对总体坐标的一阶偏导数解析计算式,通过递推技术,由一阶偏导数公式建立二阶偏导数计算式.采用建立的偏导数计算式,可直接由问题的控制微分方程及其边界条件建立离散的总体系统方程组.为了建立高效的有限线法和能够求解复杂的由多种材料组成的复合结构问题,提出一种分区计算方法,即:根据材料的不同或几何与载荷的不规则性,将所分析的问题划分为若干个结构化计算区域,在每个区域由插值函数自动产生一系列配置点,并用有限线法建立每个配置点的离散方程.对于区域间的公共节点,由物理量的协调条件以及界面力的平衡条件建立界面节点代数方程;对于几何不规则或载荷跳跃问题,采用面力方程叠加法建立非规则节点的代数方程,以提高计算结果的稳定性.采用本文方法对二维/三维结构的热应力进行分析.计算结果表明本文方法具有很好的精度,且在边界上的应力更为精确,应力集中的效果更为明显.

关键词：有限线法分区算法配点法复合结构热应力分析

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功能梯度材料结构的热应力边界元分析

力学学报 2011年第1期43卷 136-143页

作者：高效伟杨恺大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室航空航天学院大连116024 东南大学工程力学系南京210096

导出了一种新的可对功能梯度材料结构进行二维和三维热应力分析的积分方程,利用该方程并结合多区域边界元三步求解技术,可对由任意多种介质组成的变物性参数复合结构进行热应力分析;采用与弹性模量无关的Kelvin解作为问题的基本解,导出... 详细信息

导出了一种新的可对功能梯度材料结构进行二维和三维热应力分析的积分方程,利用该方程并结合多区域边界元三步求解技术,可对由任意多种介质组成的变物性参数复合结构进行热应力分析;采用与弹性模量无关的Kelvin解作为问题的基本解,导出的积分方程含有由材料的非均质性以及温度变化引起的域积分;使用径向积分法将所有的域积分转换成等价的边界积分,从而建立起只需要边界离散的无内部网格边界元算法;最后对两种典型的飞行器防热结构进行二维和三维热应力算例分析,并通过与有限元计算结构对比验证结果的正确性.

关键词：功能梯度材料热应力分析边界单元法径向积分法飞行器热防护系统

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有限线法及其在流固域间耦合传热中的应用

物理学报 2022年第19期71卷 1-12页

作者：高效伟丁金兴刘华雩大连理工大学航空航天学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

本文创建一种全新的数值计算方法——有限线法,并将其用于求解流体-固体一体化耦合传热分析.常用的有限元法是基于体单元的离散方法,有限容积法是在控制体面上运算的方法,边界元法是在边界面上离散的方法,无网格法等是由计算点周围的散... 详细信息

本文创建一种全新的数值计算方法——有限线法,并将其用于求解流体-固体一体化耦合传热分析.常用的有限元法是基于体单元的离散方法,有限容积法是在控制体面上运算的方法,边界元法是在边界面上离散的方法,无网格法等是由计算点周围的散点构建计算格式的方法.本文提出的有限线法是一种基于有限条线段离散的方法,在每个点只需要两条或三条直线或曲线构成的线系,则可建立任意高阶的算法格式.创新性思想是:通过采用沿线段求方向导数的技术,由一维拉格朗日插值公式,建立二维和三维问题的任意高阶线系的空间导数,并以此直接由问题的控制偏微分方程与边界条件建立离散的系统方程组.有限线法理论简单、通用性强,能以统一的格式求解固体与流体力学等偏微分方程边值问题.在流体方程中,扩散项采用中心线系保证高精度计算,而对流项则采用迎风线系体现其方向性特征.本文将给出有限线法求解流固耦合传热问题的几个算例分析,验证其正确性与有效性.

关键词：有限线法配点法无网格法有限差分法

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自由单元法在湍流燃烧中的应用

航空学报 2024年

作者：丁金兴刘华雩高效伟大连理工大学力学与航空航天学院工业装备结构分析国家重点实验室

采用稳态层流火焰面模型来描述湍流-火焰之间的相互作用，在某种程度上实现了流动和化学反应之间的解耦，能够以较少的计算量比较好地预测多种燃烧现象，非常适合在工程中推广应用。采用自由单元法来克服工程中的复杂几何模型划分网格... 详细信息

采用稳态层流火焰面模型来描述湍流-火焰之间的相互作用，在某种程度上实现了流动和化学反应之间的解耦，能够以较少的计算量比较好地预测多种燃烧现象，非常适合在工程中推广应用。采用自由单元法来克服工程中的复杂几何模型划分网格的难题，自由单元法只需要在计算区域内布置一定数量的散点，用于离散控制方程。分别对层流对撞非预混火焰、二维非预混层流伴流火焰、湍流非预混对撞火焰、燃烧器湍流非预混燃烧进行了数值模拟。将计算结果与参考值进行了对比研究，验证了自由单元法模拟湍流燃烧过程的正确性与有效性。

关键词：湍流燃烧自由单元法稳态层流火焰面模型层流对撞火焰湍流非预混火焰

变系数瞬态热传导问题边界元格式的特征正交分解降阶方法

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同方期刊数据库

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物理学报 2016年第1期65卷 265-281页

作者：胡金秀高效伟大连理工大学工程力学系大连116024 大连理工大学航空航天学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

提出了一种基于边界元法求解变系数瞬态热传导问题的特征正交分解(POD)降阶方法,重组并推导出变系数瞬态热传导问题适合降阶的边界元离散积分方程,建立了变系数瞬态热传导问题边界元格式的POD降阶模型,并用常数边界条件下建立的瞬态热... 详细信息

提出了一种基于边界元法求解变系数瞬态热传导问题的特征正交分解(POD)降阶方法,重组并推导出变系数瞬态热传导问题适合降阶的边界元离散积分方程,建立了变系数瞬态热传导问题边界元格式的POD降阶模型,并用常数边界条件下建立的瞬态热传导问题的POD降阶模态,对光滑时变边界条件瞬态热传导问题进行降阶分析.首先,对一个变系数瞬态热传导问题,建立其边界域积分方程,并将域积分转换成边界积分;其次,离散并重组积分方程,获得可用于降阶分析的矩阵形式的时间微分方程组;最后,用POD模态矩阵对该时间微分方程组进行降阶处理,建立降阶模型并对其求解.数值算例验证了本文方法的正确性和有效性.研究表明:1)常数边界条件下建立的低阶POD模态矩阵,能够用来准确预测复杂光滑时变边界条件下的温度场结果;2)低阶模型的建立,解决了边界元法中采用时间差分推进技术求解大型时间微分方程组时求解速度慢、算法稳定性差的问题.

关键词：边界元法变系数瞬态热传导特征正交分解降阶模型

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高超声速飞行器关键部位气动热计算

计算力学学报 2012年第1期29卷 13-18页

作者：杨恺高效伟东南大学工程力学系南京210096 大连理工大学航空航天学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116023

运用快速算法对高超声速飞行器外表面的一些关键部位经受的气动热环境进行计算分析。在理论和经验公式的基础上,利用轴对称比拟法考虑攻角影响,采用局部相似性解及参考焓等方法确定飞行器有攻角再入的表面气动加热,发展了一套高超声速... 详细信息

运用快速算法对高超声速飞行器外表面的一些关键部位经受的气动热环境进行计算分析。在理论和经验公式的基础上,利用轴对称比拟法考虑攻角影响,采用局部相似性解及参考焓等方法确定飞行器有攻角再入的表面气动加热,发展了一套高超声速飞行器关键部位气动热的计算方法。以钝锥为算例对计算方法进行了验证,结果表明,本文所述方法具有较高的效率和精度。

关键词：高超声速关键部位气动热计算工程算法

未知参数空间与时域空间双向压缩的热参数反向辨识

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中国科学：技术科学 2022年第3期52卷 415-430页

作者：梁钰高效伟崔苗郑保敬大连理工大学航空航天学院大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 三峡大学水利与环境学院宜昌443002

极端环境中热参数的实时在线监测是保证结构安全与稳定工作的前提,但高温高压环境会增加测量装置的失效风险,给原位测量带来困难.针对这一问题,提出一种参数空间与时域空间双向压缩(PSTDC)的代理模型方法,在不损伤结构的同时达到对热参... 详细信息

极端环境中热参数的实时在线监测是保证结构安全与稳定工作的前提,但高温高压环境会增加测量装置的失效风险,给原位测量带来困难.针对这一问题,提出一种参数空间与时域空间双向压缩(PSTDC)的代理模型方法,在不损伤结构的同时达到对热参数快速辨识的目的.通过对数据集合进行两次压缩获取相关信息,一次压缩对数据的参数特征进行提取,二次压缩获得包含参数和时间共同信息的特征基,并结合径向基函数训练热参数重构的代理模型网络,快速搜索任意参数的时域系统响应;最后,通过多点测量得到结构低温区域的附加瞬态温度信息,最小化瞬时测量数据与模型响应之间的最小二乘函数,得到最优的热参数组合.通过二维平板算例和三维发动机燃烧室热参数辨识算例,验证了本方法的有效性,在误差不超过0.1%的前提下,与传统共轭梯度法和Levenberg-Marquardt法相比,本方法计算效率可以提高一到两个数量级;通过测点位置和噪声分析,证明了算法的稳定性.

关键词：热参数辨识本征正交分解法(POD) 代理模型无网格法自由单元法

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多孔介质弹性问题的单元微分法

岩土工程学报 2023年第11期45卷 2403-2410页

作者：胡凯高效伟徐兵兵郑颖人大连理工大学航空航天学院工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 陆军勤务学院重庆400041

考虑Biot固结理论,建立了求解多孔介质中流体渗透与固体力学耦合问题的数值模型,并通过新型强形式有限单元法(单元微分法)对该问题进行分析计算。相比于弱形式算法,单元微分法能够通过直接对控制方程进行离散,不需要数值积分计算,因此... 详细信息

考虑Biot固结理论,建立了求解多孔介质中流体渗透与固体力学耦合问题的数值模型,并通过新型强形式有限单元法(单元微分法)对该问题进行分析计算。相比于弱形式算法,单元微分法能够通过直接对控制方程进行离散,不需要数值积分计算,因此该算法在对多场耦合问题进行求解时拥有较为简单的离散格式,且其计算系数矩阵时表现出极高的效率。该数值算法使用的是有限元中的拉格朗日单元,与强形式的无网格法相比,能够获得相对更精确且更稳定的计算结果。通过引入单元微分法以及隐式时间迭代格式,能够快速地计算出多孔介质耦合方程中各时间步的位移及孔压值。选取两个经典的数值模型,一个是一维Terzaghi柱模型,另一个是二维饱和土带模型。针对这两个问题,分别通过与解析解和有限元法结果相对比,验证了该算法的精度和稳定性。

关键词： Biot固结理论多孔介质单元微分法强形式有限元法

基于瞬态热传导反问题反演材料随温度变化的导热系数

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中国电机工程学报 2012年第14期32卷 82-87页

作者：崔苗高效伟刘云飞工业装备结构分析国家重点实验室(大连理工大学) 辽宁省大连市116024

基于瞬态热传导反问题,给出反演材料随温度变化的导热系数的一种新方法。在正问题中,采用有限元方法获得测点的温度值。在反问题中,将反演参数作为优化变量,将测点温度计算值与测量值之间的残差作为优化目标函数,通过极小化目标函数进... 详细信息

基于瞬态热传导反问题,给出反演材料随温度变化的导热系数的一种新方法。在正问题中,采用有限元方法获得测点的温度值。在反问题中,将反演参数作为优化变量,将测点温度计算值与测量值之间的残差作为优化目标函数,通过极小化目标函数进行数值求解。将复变量求导法引入瞬态热传导反问题,计算灵敏度矩阵的各系数。通过几个算例说明了算法的有效性与精度,并研究了测量误差对反演结果的影响。结果表明,给出的反问题求解方法可同时反演多个参数,可以反演具有函数形式的导热系数,亦可不必事先知道导热系数随温度变化的函数形式、反演指定温度处的导热系数。当测量数据准确时,可得到高精度的反演结果;当测量数据存在一定误差时,仍然可以得到较满意的反演结果,说明该文方法具有较好的鲁棒性。

关键词：反问题瞬态热传导随温度变化的导热系数复变量求导法