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利用数值计算方法(lagrange)研究伽师及邻近地区重力场变化特征

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高原地震 2009年第2期21卷 4-8,8页

作者：刘代芹王晓强李杰新疆维吾尔自治区地震局新疆乌鲁木齐830011

利用数值计算的方法(lagrange),结合近4期流动重力资料,分析伽师及邻近地区的重力场时空动态变化特征,初步研究了该区的重力变化与地震活动及构造的关系。结果表明:重力场变化与构造环境变化有关。在地震孕育过程中,重力场出现有规律的... 详细信息

利用数值计算的方法(lagrange),结合近4期流动重力资料,分析伽师及邻近地区的重力场时空动态变化特征,初步研究了该区的重力变化与地震活动及构造的关系。结果表明:重力场变化与构造环境变化有关。在地震孕育过程中,重力场出现有规律的变化并伴随重力变化密集区,地震往往多发于重力场变化正负值交替的零线附近。

关键词：重力场数值计算动态演化 lagrange方法

固体炸药爆轰的一种单元中心型lagrange计算方法

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固体炸药爆轰的一种单元中心型Lagrange计算方法

2016第八届全国计算物理会议

作者：于明北京应用物理与计算数学研究所

固体炸药爆轰的数值模拟以lagrange方法应用最为广泛,特别是交错网格型lagrange方法（运动量定义在网格节点、状态量定义在网格单元中心）,但是,交错网格型lagrange方法存在如下几个主要问题:1)流动的内能方程更便于求解而总能量方程并... 详细信息

固体炸药爆轰的数值模拟以lagrange方法应用最为广泛,特别是交错网格型lagrange方法（运动量定义在网格节点、状态量定义在网格单元中心）,但是,交错网格型lagrange方法存在如下几个主要问题:1)流动的内能方程更便于求解而总能量方程并未被求解,因此系统的总能量难以保持守恒;2)利用人为粘性捕捉爆轰波时往往抹平爆轰波或者产生非物理振荡,且人为粘性表达形式及系数须靠经验确定;3)时间和空间的离散均仅为一阶精度,并且难以构造自洽的高阶精度格式;4)求解运动量和状态量的时间推进过程不同步导致网格极易变形。由于其固有缺点,交错网格型lagrange方法难以适应固体炸药爆轰数值模拟的精密化要求。与之相反,单元中心型lagrange方法（所有物理量均定义在网格单元中心）能够很好地克服交错网格型lagrange方法的上述缺点,是固体炸药爆轰数值模拟的一个极具潜力的选择方式。本文提出一种数值模拟二维固体炸药爆轰的单元中心型lagrange方法。单元中心型lagrange方法的关键点在于:如何通过网格单元中心的物理量来求解获得网格节点的运动速度。本文主要思路是:采用有限体积方法离散固体炸药爆轰反应流动控制方程,通过关于爆轰反应流动的二维双曲型偏微分方程的特征理论计算获得离散网格节点的速度和压力,获得的网格节点的速度和压力被用来更新网格运动坐标以及求解通过网格边的数值通量。以这种方式获得的网格节点解是一种"真正多维"的理论解,是一维Godunov格式在二维流动问题的推广。有限体积离散得到的半离散系统使用显隐Runge-Kutta格式来离散求解:显式格式处理对流项,隐式格式处理刚性反应源项。为了保证离散求解给出的数值解是具有物理意义的解,本文也推导给出了数值格式满足熵增条件的判别式。对固体高能炸药PBX9502的典型爆轰问题进行了数值考察,计算结果表明,本文提出的单元中心型lagrange计算方法能够很好地数值模拟固体炸药爆轰反应流动。

关键词：固体炸药爆轰 lagrange方法单元中心型格式特征理论

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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声道中气动声学问题的光滑粒子动力学模拟

清华大学学报（自然科学版） 2016年第11期56卷 1242-1248页

作者：魏建国韩江侯庆志王颂党建武天津大学软件学院中国天津300350 天津大学计算机科学与技术学院中国天津300350 北陆先端科学技术大学院大学信息科学学院日本石川923-1292

在人体发音过程仿真中,考虑声道边界的动态变化以及气流的流动,可以更加准确、真实地模拟声波在声道中的传播。在处理带有移动边界的气动声学问题时,相比传统声道声学研究中广泛应用的网格方法,无网格方法可以避免网格重构、网格畸变等... 详细信息

在人体发音过程仿真中,考虑声道边界的动态变化以及气流的流动,可以更加准确、真实地模拟声波在声道中的传播。在处理带有移动边界的气动声学问题时,相比传统声道声学研究中广泛应用的网格方法,无网格方法可以避免网格重构、网格畸变等。基于Euler体系下的气动声学波动方程,推导了lagrange体系下声波传播的控制方程,并建立了无网格光滑粒子动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法的数值离散格式。通过对比静止流体中声传播问题的SPH解和时域有限差分（finite difference time domain,FDTD）解,验证了SPH方法在声学计算中的准确性和可靠性。对于一维和二维流动流体中的声传播问题,通过与基于Doppler效应的理论解对比,阐明了利用SPH方法求解复杂气动声学问题的可行性。

关键词：气动声学声道无网格光滑粒子动力学 lagrange方法

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考虑多场耦合的活性炭再生过程数值仿真计算

煤炭学报 2015年第3期40卷 695-700页

作者：蔡元奇沈理姣张震朱全利陶欣武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 中冶长天国际工程有限责任公司湖南长沙410007 武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

针对目前活性炭再生过程中的温度场、流场、化学反应等仿真计算研究相对不足的现状,基于计算流体动力学(CFD)软件,提出改进的lagrange方法对颗粒轨迹进行描述,由此考虑温度场、流场以及化学反应等之间的耦合作用,提高了炉内活性炭再生... 详细信息

针对目前活性炭再生过程中的温度场、流场、化学反应等仿真计算研究相对不足的现状,基于计算流体动力学(CFD)软件,提出改进的lagrange方法对颗粒轨迹进行描述,由此考虑温度场、流场以及化学反应等之间的耦合作用,提高了炉内活性炭再生过程的模拟精度。利用改进的lagrange方法,对某再生炉内活性炭再生过程进行了仿真计算,计算结果表明:活性炭颗粒在炉中的流动速度、停留时间及温度分布均与实际相符,说明使用该方法对复杂的移动床再生炉进行仿真的合理性。

关键词：活性炭再生 lagrange方法多场耦合移动床数值仿真

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行进间火炮指向稳定跟踪系统建模与控制

兵工学报 2018年第8期39卷 1479-1490页

作者：李伟姜俊峰任海波张光辉西北机电工程研究所陕西西安712099 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027

为使行进间火炮指向具备高射角条件下的稳定跟踪能力,提出了一种采用捷联惯性导航系统(SINS)测量火炮身管轴线指向,同时测量火炮身管运动角速率,完成火炮在大地坐标系下的稳定跟踪控制方法。稳定系统采用传统的三环控制,将系统的位置环... 详细信息

为使行进间火炮指向具备高射角条件下的稳定跟踪能力,提出了一种采用捷联惯性导航系统(SINS)测量火炮身管轴线指向,同时测量火炮身管运动角速率,完成火炮在大地坐标系下的稳定跟踪控制方法。稳定系统采用传统的三环控制,将系统的位置环和速度稳定环的主令和反馈都统一至大地坐标系下,SINS作为系统的位置环反馈,其航向和姿态测量值基于大地坐标系下完成解算。将安装在火炮上的SINS陀螺组测量值转换至大地坐标系下的火炮方位回转角速率和高低俯仰角速率,并乘以各自传动机构的传动比后,作为速率稳定环的反馈,实现速率稳定控制。考虑炮塔、火炮回转中心与重心不重合、载体处于六自由度运动状态等因素,采用lagrange方法建立火炮、炮塔与载体之间动力学耦合模型,结合SINS测量模型、双电机拖动和电机伺服系统控制模型,对该控制方案进行了仿真验证。验证结果表明,火炮指向稳定跟踪系统实现方位和高低两个通道独立控制,使火炮指向在高角下保持高精度的稳定控制,在一定射角范围内具有良好跟踪性能,能够克服较宽频带载体姿态干扰,明显优于传统高炮位置解算式稳定。

关键词：火炮指向稳定跟踪捷联惯性导航系统 lagrange方法动力学耦合双电机拖动

冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟

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爆炸与冲击 2018年第3期38卷 671-676页

作者：刘俊田宙钟巍湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411100 西北核技术研究所陕西西安710024 北京大学数学科学学院北京100871

借助ANSYS/LS-DYNA程序,采用lagrange方法描述钢化玻璃,引入侵蚀算法来模拟钢化玻璃的破坏,对爆炸冲击波载荷进行合理的简化,选取最大伸长线应变理论作为单层钢化玻璃破坏准则。利用建立的模型对爆炸冲击波对单层钢化玻璃的作用过程进... 详细信息

借助ANSYS/LS-DYNA程序,采用lagrange方法描述钢化玻璃,引入侵蚀算法来模拟钢化玻璃的破坏,对爆炸冲击波载荷进行合理的简化,选取最大伸长线应变理论作为单层钢化玻璃破坏准则。利用建立的模型对爆炸冲击波对单层钢化玻璃的作用过程进行了数值模拟。通过反复调试和大量计算得到单层钢化玻璃破坏的应变阈值为0.002 2,并用场地实验结果对数值结果进行了验证,证明此结果是合理的。

关键词：钢化玻璃应变阈值 lagrange方法侵蚀算法

面向微小卫星的类杆锥式软对接三维动力学建模与参数分析

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振动与冲击 2017年第23期36卷 58-67页

作者：戚杰张翔赵勇黄奕勇国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

针对面向自主无人在轨服务的微小型航天器上使用的杆锥式对接机构,提出了一种在对接杆末端加缓冲系统的软对接方案。基于lagrange方法建立了对接系统的三维动力学模型,并运用虚功原理求解广义力矩阵;接触点的确定采用接触搜索算法,提出... 详细信息

针对面向自主无人在轨服务的微小型航天器上使用的杆锥式对接机构,提出了一种在对接杆末端加缓冲系统的软对接方案。基于lagrange方法建立了对接系统的三维动力学模型,并运用虚功原理求解广义力矩阵;接触点的确定采用接触搜索算法,提出了截面法,将三维空间搜索问题转化为二维平面求解;根据接触点的相对位置和速度关系,提出了三维空间中求解切向接触力的方法。并且通过有限元方法与理论模型相比较,对理论模型进行了验证。通过对捕获锁的简化设计,制定了对接系统捕获的评判准则,并在不同的缓冲性能下进行动力学仿真分析,探讨缓冲参数变化对微小卫星对接过程的影响,提出了缓冲参数的优选方法,为锥杆式对接机构的缓冲系统设计提供有价值的参考。

关键词：杆锥式对接机构三维动力学 lagrange方法接触搜索算法截面法

爆轰驱动多介质问题的lagrange多分区自适应数值模拟研究

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力学学报 2023年第11期55卷 2675-2692页

作者：周蕊李理田保林北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100091

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,L... 详细信息

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,lagrange框架下整体密网格计算常会遇到网格畸变、计算效率低等问题.为此,针对爆轰驱动多介质流动问题,提出了一种lagrange框架下的非结构网格多层自适应方法,在保证所关心区域局部网格分辨率的前提下,大幅缩减了整体计算规模,提升了lagrange计算的健壮性.设计了非结构网格多层数据结构,提出了多层网格分层存储、有效网格压至一层进行lagrange计算的AMR策略,同时还发展了自适应接触滑移耦合算法,实现了AMR计算与多分区接触滑移计算的“紧耦合”.相比于已有工作,所提出的AMR方法既保持了非结构网格多层数据结构的灵活性优势,又避免了lagrange框架下多层网格分别计算带来的层间耦合困难,同时因实现了与接触滑移的自适应耦合,使得它能很好地适应多分区的多介质问题.在一维、二维爆轰算例验证所提出方法正确性的前提下,开展了拐角爆轰、多层炸药隔爆和有限尺寸弯道爆轰等复杂爆轰弹塑性多介质问题的数值模拟研究.计算结果显示,采用lagrange非结构多层AMR数值模拟方法,可以有效捕捉凝聚炸药爆轰与惰性金属材料相互作用过程中的波系结构,可节省90%以上的网格规模.该方法对复杂几何边界、复杂波系结构和多分区相互作用等问题具有良好的适应性,为后续开展凝聚炸药爆轰约束问题的机理研究奠定了坚实的基础.

关键词：炸药爆轰多介质 lagrange方法非结构网格多层自适应