检索结果-南通市图书馆

基于改进sph方法的滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律研究

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工程科学与技术 2024年

作者：黄帅王中根李昱冯宇翔应急管理部国家自然灾害防治研究院帝国理工学院

合理的模拟方法对于滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要，本研究提出了一种基于改进sph法的流固耦合分析模型，该模型采用弹簧-阻尼的形式来处理伸缩变形体的流固耦合计算，从而有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合问题以及粒子... 详细信息

合理的模拟方法对于滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要，本研究提出了一种基于改进sph法的流固耦合分析模型，该模型采用弹簧-阻尼的形式来处理伸缩变形体的流固耦合计算，从而有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合问题以及粒子相互穿透的问题。在此基础上，分析了滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律。研究结果表明：当滑坡产生的涌浪波到达大坝结构时，坝体不仅受到孤立波的影响，还会受到破碎波前段波和破碎波段波的影响，尤其是破碎波前段波对大坝稳定性的影响显著，其影响力约为孤立波的10-12倍。随着滑坡与大坝距离的增加，在一定的距离范围内滑坡涌浪对大坝结构稳定性的影响显著，同时，涌浪冲击角度的增加会导致作用于大坝的波压下降，在0°到30°之间时波压最大，超过30°时其影响力开始减小。改进的sph方法计算结果与试验结果一致性较好，其能够很好的再现滑坡-崩塌破碎-涌浪-大坝结构大变形的整个灾害链过程，不仅能模拟大坝在冲击波下的大变形行为，也能模拟大坝动态响应的衰减行为。这些研究结果为大坝结构设计、施工及灾害应急防控提供了重要的参考价值。

关键词：大坝 sph方法弹簧-阻尼模型滑坡涌浪冲击响应

基于sph方法的空调进气口进水量分析及优化

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汽车工程学报 2024年第1期14卷 101-107页

作者：王魏兴夏春波张全周杜亚非徐磊中国汽车工程研究院股份有限公司重庆401122

由于雨刮臂摆动频次与导水槽及空调外循环进风口结构不匹配等因素,部分车型在淋雨工况下,有水滴甚至水流沿空调进风口进入空调系统,导致空调出现异味,甚至有水渗漏进入乘客舱,出现严重的感知质量问题。采用sph方法,考虑雨刮臂运动、车... 详细信息

由于雨刮臂摆动频次与导水槽及空调外循环进风口结构不匹配等因素,部分车型在淋雨工况下,有水滴甚至水流沿空调进风口进入空调系统,导致空调出现异味,甚至有水渗漏进入乘客舱,出现严重的感知质量问题。采用sph方法,考虑雨刮臂运动、车身姿态及气流效应工况下,借助PreonLab软件仿真,复现某车型淋雨场景下的水管理质量问题,通过在空调外循环进风口位置增加挡板,显著减少了溅入空调箱的雨水量,并在实车淋雨试验中得到验证。方法能在车辆开发阶段发现并整改车辆在淋雨场景下的流通路径设计不合理等问题,可改变目前车辆淋雨场景水管理质量控制主要依托实车测试的现状,也可应用于车辆水管理的其他性能质量的控制,如涉水、雨污等。

关键词：车辆水管理淋雨工况空调系统外循环进风口 sph方法

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基于sph方法的围油栏仿真研究

山东交通学院学报 2024年第1期32卷 116-123页

作者：刘家齐焦培刚许云涛山东交通学院工程机械学院山东济南250357

为解决计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法在模拟围油栏围控溢油时流-固耦合、水-油液体两相流中的不稳定性、计算效率差、将自由表面视为滑移壁且不考虑围油栏移动等问题,基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle... 详细信息

为解决计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法在模拟围油栏围控溢油时流-固耦合、水-油液体两相流中的不稳定性、计算效率差、将自由表面视为滑移壁且不考虑围油栏移动等问题,基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,sph)方法建立适用于围油栏围控溢油的固-液耦合、液体两相流数值模型,将5种不同裙摆结构的围油栏导入两相液体相互作用的数值仿真模型中,通过sph代码设定数值模拟相关参数,提高计算效率,得到较精确的围油栏滞油长度与溢油失效步长。结果表明:围油栏围控溢油能力与上、下裙摆高度比及裙摆角类型有关,上裙摆高度占比越大,围油栏的滞油表现越好;前折角型围油栏的滞油表现优于前转角型围油栏;滞油长度与油品性质有关,油品的密度和黏度越小,围油栏的滞油长度越大。

关键词： sph方法围油栏固-液耦合水-油两相流滞油长度失效步长

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基于sph方法双消浪室开孔沉箱数值研究

水运工程 2024年第3期 1-8页

作者：唐晓成刘华宇陈洪洲付鹏帅史国家吉林建筑大学土木工程学院吉林长春130119 浙江海洋大学海洋工程装备学院浙江舟山316022 吉林鲁能漫江生态旅游开发有限公司生态与安质部吉林白山134512

基于修正光滑粒子法(CSPM)和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(sph)方法,建立模拟波浪与开孔沉箱相互作用的数值水槽模型,通过理论解和数值结果对比,验证其准确性。研究消浪室相对宽度B/L、相对波高H/L、相对水深d/L因素对双消浪室开... 详细信息

基于修正光滑粒子法(CSPM)和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(sph)方法,建立模拟波浪与开孔沉箱相互作用的数值水槽模型,通过理论解和数值结果对比,验证其准确性。研究消浪室相对宽度B/L、相对波高H/L、相对水深d/L因素对双消浪室开孔沉箱的反射系数Kr以及静水位处所受的波压力p的影响,并对水粒子出入消浪室复杂的过程进行研究。结果表明,在研究工况下,消浪室相对宽度B/L与波压力p呈现非线性关系,反射系数Kr随着消浪室相对宽度B/L增加而减小;相对波高H/L对波压力p和反射系数Kr影响较小;随着相对水深d/L增加,波压力p逐渐减小,反射系数Kr表现为先减小后增大的非线性特征。前消浪室水粒子相对后消浪室运动情况更为剧烈,水平速度较垂直速度变化较大,在开孔位置附近水粒子速度变化明显。

关键词：海岸与近海工程双消浪室开孔沉箱 sph方法反射系数水粒子速度场

基于sph方法的沉箱开孔位置对消浪效果的影响

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中国港湾建设 2024年第2期44卷 13-20,43页

作者：刘枫甘忠勇王坤韩丽影谷雪清金瑞佳长江南京航道工程局江苏南京210000 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 交通运输部天津水运工程科学研究院天津300456

为了更深入地理解沉箱结构对波浪传播和反射的影响,对波浪与开孔沉箱相互作用进行数值模拟研究,为探究消浪效果最佳的沉箱上部开孔位置,通过基于sph方法建立的数值波浪水槽,分析了3种不同开孔位置对反射系数Kr、波面高度变化、涡量场及... 详细信息

为了更深入地理解沉箱结构对波浪传播和反射的影响,对波浪与开孔沉箱相互作用进行数值模拟研究,为探究消浪效果最佳的沉箱上部开孔位置,通过基于sph方法建立的数值波浪水槽,分析了3种不同开孔位置对反射系数Kr、波面高度变化、涡量场及流场的影响,总结了不同开孔位置对消浪效果的影响。研究发现当上部开孔的顶端在水下0.08 m时沉箱反射系数Kr最小,沉箱外的波面高度变化最小,开孔沉箱开孔处的涡量消耗的总量最大,流场变化最大是其他2种开孔位置的1~2倍,同时沉箱内波面最为平静,消浪效果最好。所得结论对开孔沉箱实际工程中消浪效果研究具有一定的参考意义。

关键词：开孔沉箱 sph方法消浪效果开孔位置

基于ALE,CEL和sph方法的球形破片高速冲击充液结构对比研究

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计算力学学报 2022年第6期39卷 824-831页

作者：张宇王彬文刘小川中国飞机强度研究所西安710065 结构冲击动力学航空科技重点实验室西安710065

为研究ALE,CEL和sph方法在高速冲击流固耦合动力学数值分析中的差异性,开展球形破片高速冲击充液结构数值模拟研究。建立经文献资料验证的ALE,CEL和sph三种动力学模型,研究了流体压力变化、形成的空腔尺寸、破片速度衰减变化和充液结构... 详细信息

为研究ALE,CEL和sph方法在高速冲击流固耦合动力学数值分析中的差异性,开展球形破片高速冲击充液结构数值模拟研究。建立经文献资料验证的ALE,CEL和sph三种动力学模型,研究了流体压力变化、形成的空腔尺寸、破片速度衰减变化和充液结构变形等模拟精度,并分析相应的计算成本。结果表明,ALE,CEL和sph三种方法均能有效模拟破片高速冲击充液结构的流固耦合动力学过程;ALE方法预测的空腔尺寸精度较高;CEL方法预测的流体压力、破片速度衰减和充液结构变形精度较高;sph方法预测的空腔尺寸、破片速度衰减精度较高;当网格尺寸一致时,sph方法计算时长约为ALE和CEL方法的两倍,但sph方法前后处理更加简便。

关键词：流固耦合冲击动力学 ALE方法 CEL方法 sph方法数值模拟

竖井式进/出水口工程尺度sph方法模拟研究

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水力发电学报 2022年第11期41卷 34-45页

作者：张晨李天国高学平天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

抽水蓄能电站是清洁能源体系的重要调节设施,进/出水口的水力特性直接影响抽水蓄能电站运维和收益。抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性的数值模拟多采用基于网格的欧拉方法,但由于弯管段体型突变,导致孔口区域流场计算精度下降。为... 详细信息

抽水蓄能电站是清洁能源体系的重要调节设施,进/出水口的水力特性直接影响抽水蓄能电站运维和收益。抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性的数值模拟多采用基于网格的欧拉方法,但由于弯管段体型突变,导致孔口区域流场计算精度下降。为了克服欧拉法网格畸变的不足,本文尝试无网格的拉格朗日光滑粒子流体动力学sph方法对含弯管段的竖井式进/出水口水力特性进行工程尺度精细模拟。结果表明,通过GPU硬件加速,实现了工程尺度的千万级粒子数sph模拟计算,结果精度较高;对比模型试验结果,发电/抽水工况下上水库至直管段水头损失系数模拟相对误差为15.79%和19.51%,孔口断面流速不均匀系数模拟相对误差为6.30%和3.20%;对比PIV测量结果,弯管段模拟结果一致性较高,但扩散段流动分离现象较明显;对比不包含弯管段的Fluent计算结果,导流锥附近无漩涡且孔口回流区域面积更小。研究发现,相较于欧拉法,sph方法更清晰地模拟流动分离、二次流等复杂紊流现象,且在局部体型突变处模拟更贴近实际流动特征,具有较大模拟应用潜力。

关键词：水力学 sph方法工程尺度竖井式进/出水口三维数值模拟

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吸能液压支架立柱防冲性能模拟及试验研究

煤炭科学技术 2024年

作者：安栋范金颍宋义敏许海亮罗廷运北方工业大学土木工程学院

针对吸能防冲液压支架防冲性能问题，从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究，参照工程常用的吸能防冲立柱，采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型，实现... 详细信息

针对吸能防冲液压支架防冲性能问题，从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究，参照工程常用的吸能防冲立柱，采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型，实现了吸能防冲立柱在冲击载荷作用下的数值模拟。使用冲击试验台进行了吸能液压立柱冲击试验，得到了冲击荷载下立柱缸体的位移响应，并与数值模拟结果进行了对比。使用4.5 t、7 t、10.5 t的重锤经自由落体对两种液压立柱进行冲击加载，得到了两种立柱的动态响应。根据防冲支护设计六项原则探讨了吸能液压支架立柱的防冲性能。让位位移方面，吸能立柱的位移比普通立柱分别降低了16%、23%和30%；让位阻力方面，吸能立柱最大阻力比普通立柱降低了15%、21%、12%；让位速度方面，吸能装置最大让位速度可达18.5 m/s，可在13m/s内完全压溃；让位刚度方面，吸能立柱在吸能装置变形前后表现为弹性刚度，压溃期间表现为塑性刚度；让位频率方面，吸能立柱让位防冲时的固有频率为0，规避了立柱与围岩发生共振而迅速破坏的风险；让位能量方面，吸能装置的吸能量可达272 kJ，吸能立柱整体吸能量比普通立柱提高了80%。从受冲响应的四个阶段总结了吸能液压支架立柱的让位吸能防冲过程，分析了立柱的抗冲能力，结果表明吸能液压支架立柱可承受的最大冲击能可达普通立柱的2.3倍，泄压阀允许开启时间延长为普通液压支架立柱的两倍。

关键词：冲击地压液压支架立柱吸能装置流固耦合动态响应有限元分析 sph方法

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双消浪室有顶板开孔沉箱数值研究

海洋工程 2024年

作者：唐晓成刘华宇陈洪洲史国家方娟付鹏帅浙江海洋大学海洋工程装备学院吉林建筑大学土木工程学院吉林鲁能漫江生态旅游开发有限公司生态与安质部

采用基于泰勒级数展开的Csph(Corrective smoothed particle hydrodynamics)方法和Riemann解改进了光滑粒子流体动力学(sph)方法，模拟了波浪与双消浪室有顶板开孔沉箱的相互作用。通过与试验数据的对比，验证了数值方法的准确性和适用... 详细信息

采用基于泰勒级数展开的Csph(Corrective smoothed particle hydrodynamics)方法和Riemann解改进了光滑粒子流体动力学(sph)方法，模拟了波浪与双消浪室有顶板开孔沉箱的相互作用。通过与试验数据的对比，验证了数值方法的准确性和适用性。分析了顶板高度s、消浪室宽度B和开孔率μ等因素对沉箱附近波面η和水平波压力p的影响。结果表明：在计算波浪条件下，顶板高度s和开孔率μ是影响沉箱波面峰值的主要影响因素，而消浪室宽度B对波面峰值的影响较小；同时，随着顶板高度s的增加，静水位处前开孔板和后实体墙的波压力峰值均逐渐减小，而后开孔板的波压力峰值先减小后增大。此外，改进后的sph方法还可用于研究水粒子的压力场和速度场的情况，追踪水粒子在不同位置、不同时刻的瞬时速度，描述水粒子的运动状态，为研究波浪和开孔沉箱的相互作用提供了有效的手段。

关键词：双消浪室开孔沉箱 sph方法水粒子速度场顶板高度波压力