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基于特征线方程N-S方程非增量型分离算法

排灌机械 2009年第5期27卷 327-331页

作者：陈炎曹树良梁开洪祝宝山清华大学热能工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为克服传统有限元方法求解流场时由于对流项占优而引起的求解振荡和基函数选择困难的问题,推导了基于特征线方程的粘性不可压N-S方程的增量型和非增量型分离算法的公式及求解步骤,并讨论了两者的Babuska-Brezzi条件.沿着特征线方向,N-S... 详细信息

为克服传统有限元方法求解流场时由于对流项占优而引起的求解振荡和基函数选择困难的问题,推导了基于特征线方程的粘性不可压N-S方程的增量型和非增量型分离算法的公式及求解步骤,并讨论了两者的Babuska-Brezzi条件.沿着特征线方向,N-S方程的对流项消失,方程矩阵是自伴随矩阵,可以自动满足有限单元法中能量泛函最小的要求,并可以给出合理的粘性耗散项.动量方程的求解采用非增量型分离算法,压力和速度可以采用任意阶次的插值函数,离散后的方程自动满足Babuska-Brezzi条件.为验证算法的可靠性,采用T3P3空间等阶次U-p单元计算了方柱绕流.结果表明:基于特征线方程的非增量型分离算法可以很好地应用于粘性不可压流场的计算,与目前流行的其它方法相比,该算法有明显的优势.

关键词：分离算法计算流体力学有限元方法特征线方程 Babuska—Brezzi条件方柱绕流

二维无旋超音速扩散对称流动控制方程及其特征线方程和相容性方程

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武汉科技大学学报 2011年第6期34卷 462-466页

作者：彭宝林郭良斌武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

通过改变止推气体轴承等间隙的流道结构,对变气膜厚度圆盘止推气体轴承中二维无旋超音速扩散对称流动控制方程进行推导,得出其特征线方程和相容性方程,对所得特征线方程和相容性方程用等间隙气膜内一维超音速流动的解析解进行验算。结... 详细信息

通过改变止推气体轴承等间隙的流道结构,对变气膜厚度圆盘止推气体轴承中二维无旋超音速扩散对称流动控制方程进行推导,得出其特征线方程和相容性方程,对所得特征线方程和相容性方程用等间隙气膜内一维超音速流动的解析解进行验算。结果表明,当内点间距合适时,特征线法数值求解与解析解结果十分接近,推导的特征线方程和相容性方程正确。

关键词：圆盘止推气体轴承绝热理想气体特征线方程相容性方程变气膜厚度

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带筋结构件自适应增量压弯特征线方程建立

沈阳理工大学学报 2007年第1期26卷 79-82页

作者：岳峰丽董沛存刘劲松沈阳理工大学汽车与交通学院辽宁沈阳110168 沈阳标准信息研究院

阐述了自适应增量弯曲的基本原理与试验数据处理方法,建立了自适应增量弯曲特征线方程,并将其应用到壁板类带筋结构件的数控弯曲成形过程中.实践表明,带筋结构件压下量与弧高值在进入快速塑性变形阶段后成线性关系.间接法能够根据板料... 详细信息

阐述了自适应增量弯曲的基本原理与试验数据处理方法,建立了自适应增量弯曲特征线方程,并将其应用到壁板类带筋结构件的数控弯曲成形过程中.实践表明,带筋结构件压下量与弧高值在进入快速塑性变形阶段后成线性关系.间接法能够根据板料实际加工状态及时调整特征方程,提高了成形精度.采用间接法获得的特征线方程与试验结果相吻合.自适应增量弯曲特征线方程的建立思想,对于实现零件数控弯曲成形过程是可行的.

关键词：自适应弯曲特征线方程带筋结构件

基于通用炸药状态方程分析飞板运动规律的特征线法

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爆炸与冲击 2012年第3期32卷 237-242页

作者：李晓杰赵春风大连理工大学运载工程与力学学部工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学工程抗震研究所辽宁大连116024

从小扰动波(马赫波)的物理概念出发,导出了不依赖流体状态方程表达形式的平面二维超声速定常流的特征线方程;重新定义了以流体密度为单自变量的Prantl-Meyer函数,形成了求解平面二维超声速定常流的封闭方程组。还利用这种通用物态方程... 详细信息

从小扰动波(马赫波)的物理概念出发,导出了不依赖流体状态方程表达形式的平面二维超声速定常流的特征线方程;重新定义了以流体密度为单自变量的Prantl-Meyer函数,形成了求解平面二维超声速定常流的封闭方程组。还利用这种通用物态方程的特征线差分解法,针对滑移爆轰驱动飞板运动问题构建了爆轰产物流场内部和飞板边界特征线差分法格式。对TNT炸药和乳化炸药采用JWL状态方程和多方方程进行了对比计算。结果表明,炸药爆轰对飞板的驱动能力与状态方程表示的炸药的做功能力是一致的。

关键词：爆炸力学特征线方程特征线飞板运动超声速流爆轰炸药状态方程

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基于温度体动网格方法的微弯薄翼振动问题

机械工程学报 2010年第10期46卷 170-175页

作者：陈炎曹树良祝宝山梁开洪清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点试验室北京100084

为研究微弯薄翼转轮在运行过程中存在的振动问题,发展基于温度体动网格模型的流固耦合算法。流体控制方程采用任意拉格朗日—欧拉方法描述下的基于特征线方程的分离算法求解,时间域采用特征线方程进行离散,动量方程采用非增量型分离算... 详细信息

为研究微弯薄翼转轮在运行过程中存在的振动问题,发展基于温度体动网格模型的流固耦合算法。流体控制方程采用任意拉格朗日—欧拉方法描述下的基于特征线方程的分离算法求解,时间域采用特征线方程进行离散,动量方程采用非增量型分离算法求解。在每个时间步上采用温度体模型生成动态网格,并传递边界条件。温度体动网格方法将边界处的节点位移映射为求解域的温度边界条件,采用固体导热方程作为控制方程求解得到内部节点温度,并将其作为节点的动态位移。数值方法模拟转轮运行在工作攻角时,翼型振动存在的连锁区域。并对连锁区域的范围,涡脱落特性和翼型发生自激振动的可能性进行研究。作为对试验数据的补充,数值模拟还预测了运行在工作攻角附近情况下的连锁区域。

关键词：特征线方程分离算法温度体动网格模型旋涡脱落连锁区域自激振动

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基于管嘴出流规律的水击边界条件数值模拟

排灌机械工程学报 2020年第8期38卷 814-818,834页

作者：王鹏超余建平兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

为研究阀门关闭瞬间产生的水击压力,以管嘴出流规律来确定阀门断面的水头和流量的关系,并结合特征线方程,以水击实验台为模型,用MATLAB编程进行水击模拟计算.结果表明:阀端压力随阀门关闭先迅速上升,0.36 s达到最大值,之后压力又迅速下... 详细信息

为研究阀门关闭瞬间产生的水击压力,以管嘴出流规律来确定阀门断面的水头和流量的关系,并结合特征线方程,以水击实验台为模型,用MATLAB编程进行水击模拟计算.结果表明:阀端压力随阀门关闭先迅速上升,0.36 s达到最大值,之后压力又迅速下降;随着时间的增加,阀端压力不断重复上升到峰值然后又下降,但其最大压力都小于第1个峰值.将数值模拟结果与水击实验台的试验结果进行对比分析,验证了管嘴出流模型以及计算程序的准确性.故在简单的有压管道中,当管道末端为阀门时,可以按照管嘴出流规律来建立边界条件.在此基础上依次取阀门关闭时间为1.0,2.0,3.0,4.0,4.8 s,模拟了阀门关闭时间对最大水击压力的影响.结果显示,阀门关闭时间对水击压力有很大影响:关阀时间越长,产生的最大水击压力越小;但随着阀门关闭时间的延长,水击压力的减小幅度会越来越小.

关键词：管嘴出流数值模拟特征线方程 MATLAB 边界条件关阀时间

基于Hamilton系统理论的SFS模型分析

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系统仿真学报 2001年第S2期13卷 30-32页

作者：廖熠赵荣椿西北工业大学计算机科学与工程系西安710072

从明暗恢复形状(SFS)是计算机视觉中三维形状恢复问题的关键技术之一。本文从Hamilton系统理论角度解释了SFS问题的动力学本质,简要介绍了求解相应Hamilton-Jacobi方程的三种经典方法,即特征线方程法、粘稠解方法以及等值线求解方法,并... 详细信息

从明暗恢复形状(SFS)是计算机视觉中三维形状恢复问题的关键技术之一。本文从Hamilton系统理论角度解释了SFS问题的动力学本质,简要介绍了求解相应Hamilton-Jacobi方程的三种经典方法,即特征线方程法、粘稠解方法以及等值线求解方法,并分析了各方法的优缺点。

关键词：从明暗恢复形状 Hamilton-Jacobi方程特征线方程粘稠解等值线集

大石涧提灌泵站水利机械与压力管道水锤计算研究

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大石涧提灌泵站水利机械与压力管道水锤计算研究

作者：徐红松华北水利水电大学

学位级别：硕士

河南省洛阳市洛宁县是省定优质烤烟生产基地,辖内的小界乡和东宋镇,是洛宁烟叶主产区。小界乡和东宋镇均属于渡洋河流域,但是这两个乡没有蓄水取水工程,农业水资源缺乏。为了提高烟叶及其他农业生产水平,在洛宁县洛河一条支流渡洋河上... 详细信息

河南省洛阳市洛宁县是省定优质烤烟生产基地,辖内的小界乡和东宋镇,是洛宁烟叶主产区。小界乡和东宋镇均属于渡洋河流域,但是这两个乡没有蓄水取水工程,农业水资源缺乏。为了提高烟叶及其他农业生产水平,在洛宁县洛河一条支流渡洋河上修建渡洋河大石涧水源工程,通过建设水库、泵站与输水管道、输水渠道,调节水资源时空分布,提高农业水资源开发利用效率。泵站建设中合理分析提灌工程的规模和设计运行方案,对降低工程造价、优化设计、工程安全运行具有非常重要的意义;而在供水管道系统中,由于管道中水流速度的突然变化而引起管内压力变化,压力迅速上升或者压力迅速下降会导致管路破坏和泵站系统中设备破坏,更严重的可导致泵站建筑物的崩塌,因此管路水锤计算与防护成为保障提水输水系统安全运行的重要依据。在此背景下,本文以渡洋河大石涧水源工程为例,进行了泵站水力机械及压力管道水锤计算研究,主要内容和结论如下:1.根据规范进行了大石涧提灌工程的供水规模、泵站设计流量、泵站供水方案以及泵站水力机械选型分析,确定了水源特征水位及高位水池的池底高程、水泵的扬程、水泵的型号及台数、水泵运行工况曲线以及水泵安装高程等重要设计参数,并对南北岸一级和二级泵站配套机电的功率进行了复核。2.基于水锤计算的相关分析方法、步骤以及各种水锤保护措施的边界条件,以大石涧提灌工程北岸二级泵站为例,建立了大石涧提灌工程中用旁通管作为防护措施的理论模型,利用水锤计算相关软件,针对不同特征工况进行了水锤计算分析。3.通过对大石涧提灌工程供水管道不设防护措施和设置防护措施的水力过渡过程的比较,提出针对输水压力管道水锤防护的两种方案:在管路上设置空气阀门,对管路进行补气,防止管道内压力降低;在泵站出口安装缓闭蝶阀,防止管道内压力升高。

关键词：提灌泵站压力管道水锤分析边界条件特征线方程有限差分方程

同方学位论文库评论

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钢铁厂煤气管网系统的瞬变流分析及模拟

钢铁厂煤气管网系统的瞬变流分析及模拟

作者：沈丁洋昆明理工大学

学位级别：硕士

随着钢铁企业的快速发展,钢铁厂煤气管网系统输送煤气能力大大增强,结构也越来越复杂。钢铁冶炼过程中所产生的副产煤气主要有高炉煤气(BFG)、焦炉煤气(COG)、转炉煤气(LDG)以及它们的混合煤气,煤气管网担负着输送这些煤气的任务。然而... 详细信息

随着钢铁企业的快速发展,钢铁厂煤气管网系统输送煤气能力大大增强,结构也越来越复杂。钢铁冶炼过程中所产生的副产煤气主要有高炉煤气(BFG)、焦炉煤气(COG)、转炉煤气(LDG)以及它们的混合煤气,煤气管网担负着输送这些煤气的任务。然而,煤气管网中的压力和流量并不是稳定的,由于各用户的开启和关闭,导致煤气管网压力波动,更糟糕的是,某些大用户发生甩负荷时将导致管网系统中产生瞬变流现象,而瞬变流产生的压力波动带来的危害非常大,因此,研究钢铁厂煤气管网的瞬变流是十分必要的。以往人们研究瞬变流主要针对输水管道和天然气管道,而且研究单管道较多,管网相对较少,对于钢铁厂煤气管网系统的瞬变流研究至今很少见到相关文献和报道。鉴于钢铁厂煤气管网瞬变流研究的现状,本文在前人研究理论的基础上,通过扩充和借鉴,对钢铁厂煤气管网系统瞬变流现象进行了较为系统的研究。本文的主要结论可以概括成如下几方面:首先,总结钢铁厂的现实基本情况,分析管网基本构成设备和管网分布结构,分析副产煤气种类、成分和流量,总结产气用户类别和产气流程、耗气用户类别和使用煤气情况、煤气柜工作过程、放散塔放散过程、自备电厂运行和消耗煤气情况等等,并将管网及管网中的设备进行简化,得出钢铁厂煤气管网系统的基本结构模型。其次,以钢铁厂管网结构为基础,推导了稳态时煤气管网中单管道压力和流量分布求解方法,探讨了环状和枝状管网节点压力及流量的求解方法,并根据钢铁厂管网的具体情况,确定了稳态时一些边界条件的求解方法,从而确定稳态时管网水力计算的基本模型。然后,以单管道瞬变流为例,分析了瞬变流发展的基本过程,推导了压力波传播速度,总结现有的几种瞬变流计算方法,以稳态时计算出来的节点压力和流量为初始条件,推导了瞬变流特征线解法,探讨了瞬态时一些边界条件参数确定的方法,从而形成管网瞬变流计算的基本模型。最后,根据以上研究的理论,分别对单管、串联管、分岔管和钢铁厂简单煤气管网系统进行了瞬变流模拟,并对模拟结果进行了分析,证实了本文给出的研究理论的合理性和正确性。并结合模拟情况,在防范管网系统发生瞬变流方面提供了一些建议和看法。

关键词：钢铁厂煤气管网系统压力波瞬变流特征线方程