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中国科学院力学所流固耦合与数值计算团队在融合物理神经网络研究中取得进展（图）
流固耦合 数值计算 神经网络
2023/8/17
通过实验获得的流体数据通常是稀疏或不完整的，如何利用不完美的流场数据提取流场的高分辨率数据或特征信息在实验流体力学领域是一项重要难题，对高精度数据获取有重要意义。传统途径多采用直接求解NS方程的方法，利用数据同化，嵌入稀疏流场数据进行求解或预测，此类传统方法需要大量的前期代码工作，且需要精细的网格划分辅以高精度的求解，灵活性较低。融合物理神经网络(Physics-Informed Neural N...
随着科学和工程技术的高速发展，数值模拟在工程设计中起到越来越大的作用，这给工程数值方法提出了新的更高的要求，也给力学工作者在各种重大工程领域提供了广阔的应用平台。边界元法等数值方法也在坚持不懈地发挥其独特优势，力求在工程应用中发挥不可或缺的作用。我国在边界元等领域已经成为国际上十分重要的主力军之一。为此，“力学与工程–数值计算和数据分析”2019学术会议于2019年4月19-21日在北京市召开，会...
空气加热器声学振荡特性的数值计算
燃烧不稳定 横向声学振荡 数值仿真 空气加热器
2016/12/27
为研究空气加热器的声学振荡特性并为其设计和后续的试验方案提供借鉴，对空气加热器不同喷嘴位置处的喷雾火焰形成的声学振荡进行了数值仿真，重点研究了多个离散点处的不稳定特征以及燃烧室内的流场演化过程。仿真结果捕捉到了燃烧不稳定的典型特征，如起振、线性增长、稳定极限环；非稳态流场直观地展示出喷注面板中心位置处的喷嘴形成的喷雾火焰容易形成二阶横向声学振荡，并且这种振荡形式具有从喷注面板向喷管入口传播的行波特...
应用LS-DYNA有限元程序建立了模拟TNT爆炸的数值计算模型并进行了空爆冲击波超压等数值计算。通过数值计算结果与经验公式和试验数据的对比分析，验证了计算模型和参数取值的可信性。基于数值计算结果，分析了炸药材料参数、TNT药量、单元网格密度、建模方式、空气域形状和炸药形状等参数变化对爆炸冲击波超压的影响。结果表明，与试验结果相比，数值计算结果可以作为爆炸冲击波超压的下限值，而Henrych公式、S...
变壁厚双层药型罩壁厚匹配的数值计算与实验验证
爆炸力学 变壁厚双层药型罩 数值模拟 聚能射流
2015/7/28
参考变壁厚药型罩和双层药型罩的结构优点，根据能量利用的观点提出了一种新型变壁厚双层药型罩，采用正交实验及AUTODYN有限元软件对药型罩的结构参数进行优化并通过试验进行了验证。数值计算结果表明，在同等装药量下，由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体的性能要优于由变壁厚药型罩或双层药型罩形成的侵彻体的性能。与常用的等壁厚单层药型罩相比，射流头部速度增大559m/s，射流质量基本不变，铜的利用率提高了19.1...
从二级轻气炮的运行原理出发，发展了内弹道计算程序分析二级轻气炮的操作及其发射性能。建立的数值模型包括：准一维两相流模型用于模拟火药燃烧及其生成气体在火药室和泵管中的流动，准一维可压缩非定常流模型分析氢气在活塞和弹丸之间的流动，一维理想粘塑性模型计算活塞在高压段锥形过渡段中的挤进过程，以及结合经典摩擦定律的摩擦模型计算活塞和弹丸/弹托与炮管之间的运动，气体、活塞/弹托与炮管之间的摩擦和热传导也进行了...
基于MSC.DYTRAN有限元软件中的EXINIT及EXFLOW2接口分别开发、定义了三维流场静水压力与边界条件的子程序；以Frost提出的气泡体积加速度模型为基础，确定了水下爆炸气泡脉动的初始条件，对水下爆炸单一气泡脉动过程进行了数值模拟；通过将气泡脉动半径、周期与经验公式对比，验证子程序开发的正确性与计算结果的准确性。以单一气泡运动模型为基础，建立水下爆炸两气泡运动的计算模型，研究两气泡水平距...
近壁面水下爆炸气泡运动的数值计算研究
近刚性壁面 射流 数值模拟
2014/8/13
基于MSC.DYTRAN非线性有限元软件建立炸药爆轰与冲击波传播的一维有限元模型，通过与冲击波压力峰值经验公式对比，验证模型的正确性。将一维数值计算结果映射到三维流场中以确定气泡运动的初始条件，开发定义流场初始条件与边界条件的子程序，对近刚性壁面气泡运动过程进行仿真分析，通过与实验结果的对比，验证三维数值计算模型的正确性。以此为基础，研究刚性面角度以及距离参数对气泡运动、射流角度、速度的影响规律，...
自主式水下航行器（AUV）携带复杂外形附体（设备）时，其流体动力参数的精确计算是一个技术难点。利用通用流体动力学仿真软件CFX，采用SST湍流模型，对带有盐温深传感器（CTD）和GPS/北斗天线的AUV流体动力进行了数值计算，得到了3种模型下AUV流体动力的变化规律，分析了不同附体对AUV流体动力的影响。结果表明，带有附体后AUV水平面不对称，在附体处压力及速度变化剧烈，导致AUV流体动力参数及流...
对一维两相流模型进行简化，引入热点模型和阿伦尼乌斯反应速率方程，考虑炸药颗粒的可压缩性以及固液相变的影响，建立了炸药颗粒床冲击加热的多尺度计算模型，对活塞冲击颗粒药床进行数值模拟。研究了致密波区内的固相体积分数、压力、密度、整体平均温度和颗粒尺度的温度分布。结果表明：对于亚音速致密波，固相体积分数、压力、密度和整体平均温度光滑地从初始值过渡到平衡状态；相同的加载条件下，颗粒尺度的热点温度明显高于整...
方腔热对流大规模数值计算及其湍流特性
热对流 湍流 角涡 大尺度中心环流
2014/5/4
本文采用投影法及二阶精度的非等距差分格式，设计了跳点线迭代的求解压力泊松方程方法，利用 MPI并行技术，对 Pr=0.7，Ra数在的 5107--81011的范围内的二维 Rayleigh-Bénard热对流进行了一系列大规模数值模拟计算。计算中最大 Ra 数采用了上海超算中心的 1024 个节点，40962500个网格点，获得了计算数据和结果。根据...
为提高周向多线性爆炸成型弹丸的毁伤性能，用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对周向MLEFP成型过程进行计算。通过对成型后LEFP性能的统计分析，得出装药长径比对周向MLEFP成型性能的影响规律。结果表明，在爆炸载荷作用下，周向MLEFP装药结构能够在四个方向上形成具有一定速度和长度的线性爆炸成型弹丸，可以实现从四周进行近距离拦截和引爆来袭导弹、毁伤轻型装甲目标的目的；当装药长径比取1．0≤L/...
以一种高焓高压空气加热器为研究对象，对其冷却通道的流动和传热进行了三维数值仿真，冷却剂采用液态水，燃烧室和喷管分别采用不同的壁面材料，考虑壁面材料物性随温度的变化，并通过加热器热试验证了数值仿真结果的正确性。在此基础上，对比分析了气体辐射、冷却通道结构以及冷却水的流动方式对壁面换热的影响。结果表明：气体辐射对加热器燃烧室段壁面换热影响较大，对喷管壁面换热无明显的影响。在传热计算中，忽略气体辐射会引...
PELE侵彻破坏钢筋混凝土靶的数值计算与试验
爆炸力学 横向效应增强型侵彻体 侵彻 破坏 钢筋混凝土 数值计算 试验研究
2014/3/3
采用ANSYS/LS-DYNA 3D软件，对横向效应增强型侵彻体（PELE）侵彻破坏钢筋混凝土靶进行数值计算，得到PELE弹对钢筋混凝土靶侵彻破坏效应及开坑直径、崩落直径、通孔直径、钢筋断裂等参数。为验证数值计算结果，利用火炮进行了试验，试验结果与计算结果吻合良好，并利用实验结果进一步分析了高速撞击条件下PELE弹侵彻破坏钢筋混凝土的能力、PELE的横向效能、弹体变形和破坏等问题。