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颗粒增强复合材料的扩展有限元模拟方法 被引量:7
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作者 应宗权 杜成斌 王友元 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期198-203,共6页
为了简化颗粒增强复合材料的单元划分问题,采用扩展有限元的富集技术模拟材料的非均质性。在扩展有限元理论框架下,无须严格按照材料的几何边界划分计算网格,从而使单元划分十分简便。利用水平集函数来表征夹杂材料的几何界面,并构造富... 为了简化颗粒增强复合材料的单元划分问题,采用扩展有限元的富集技术模拟材料的非均质性。在扩展有限元理论框架下,无须严格按照材料的几何边界划分计算网格,从而使单元划分十分简便。利用水平集函数来表征夹杂材料的几何界面,并构造富集函数以修正与材料界面相交单元的形函数。对于包含多种材料的单元,只需要进行单元分解,分区域形成单元刚度矩阵。阐述了扩展有限元位移模式的构造,支配方程的建立以及数值积分方案等。最后,分别应用扩展有限元和常规有限元方法模拟了单轴受拉的颗粒增强材料,计算结果表明扩展有限元方法是简单有效的。 展开更多
关键词 扩展有限元法 颗粒增强材料 水平集函数 数值积分
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焊接熔池流体动力学行为的数值模拟和实验研究 被引量:5
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作者 史平安 万强 +1 位作者 颜怡霞 沈显峰 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期134-144,共11页
在对激光焊接过程中匙孔壁面受力平衡状态和金属蒸发情况研究基础上,建立了随匙孔深度和形貌变化的自适应热源模型。采用Particle Level Set方法来跟踪熔池内的匙孔自由表面,对2A12合金和30CrMnSiA钢激光深熔焊过程进行了数值模拟,分析... 在对激光焊接过程中匙孔壁面受力平衡状态和金属蒸发情况研究基础上,建立了随匙孔深度和形貌变化的自适应热源模型。采用Particle Level Set方法来跟踪熔池内的匙孔自由表面,对2A12合金和30CrMnSiA钢激光深熔焊过程进行了数值模拟,分析了材料性能和侧吹气体对熔池-匙孔内的温度场、流场和匙孔动态演化过程的影响。研究结果表明,相同工艺参数下热导率较小的材料,更容易形成深而窄的焊缝形貌。而侧吹气流气体的加入不仅能够改善熔池内流体的流动状态,而且能够显著地抑制焊缝中气孔产生。在此基础上,利用熔池动态监测技术对激光焊接中熔池的动态行为进行了实验观测,得到了熔池内匙孔颈缩、塌陷、闭合以及气泡的形成过程,进一步验证了模拟结果的合理性。在对不同侧吹气流下焊缝气孔检测和模拟结果分析的基础上,提出了增强焊接稳定性和降低气孔敏感性的新思路。 展开更多
关键词 自适应热源模型 particle level set方法 动态演化过程 流体动力学
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Numerical simulation of underwater explosion bubble with a refined interface treatment 被引量:5
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作者 JIANG Liang GE Han +1 位作者 FENG ChengLiang CHEN DaRong 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期91-100,共10页
With the intermediate flow states predicted by local two phase Riemann problem,the modified ghost fluid method(MGFM)and its variant(r GFM)have been widely employed to resolve the interface condition in the simulation ... With the intermediate flow states predicted by local two phase Riemann problem,the modified ghost fluid method(MGFM)and its variant(r GFM)have been widely employed to resolve the interface condition in the simulation of compressible multi-medium flows.In this work,the drawback of the construction procedure of local two phase Riemann problem in r GFM was investigated in detail,and a refined version of the construction procedure was specially developed to make the simulation of underwater explosion bubbles more accurate and robust.Beside the refined r GFM,the fast and accurate particle level set method was also adopted to achieve a more effective and computationally efficient capture of the evolving multi-medium interfaces during the simulation.To demonstrate the improvement brought by current refinement,several typical numerical examples of underwater explosion bubbles were performed with original r GFM and refined r GFM,respectively.The results indicate that,when compared with original r GFM,numerical oscillations were effectively removed with the proposed refinement.Accordingly,with present refined treatment of interface condition,a more accurate and robust simulation of underwater explosion bubbles was accomplished in this work. 展开更多
关键词 underwater explosion MGFM rGFM multi-medium flow particle level set method
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Physically-based fluid animation:A survey 被引量:2
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作者 TAN Jie YANG XuBo 《Science in China(Series F)》 2009年第5期723-740,共18页
In this paper, we give an up-to-date survey on physically-based fluid animation research. As one of the most popular approaches to simulate realistic fluid effects, physically-based fluid animation has spurred a large... In this paper, we give an up-to-date survey on physically-based fluid animation research. As one of the most popular approaches to simulate realistic fluid effects, physically-based fluid animation has spurred a large number of new results in recent years. We classify and discuss the existing methods within three categories: Lagrangian method, Eulerian method and Lattice-Boltzmann method. We then introduce techniques for seven different kinds of special fluid effects. Finally we review the latest hot research areas and point out some future research trends, including surface tracking, fluid control, hybrid method, model reduction, etc. 展开更多
关键词 physically-based animation Navier-Stokes equations finite difference method smoothed particle hydrodynamics Lattice-Boltzmannmethod particle level set
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一种新型三维水流数值模型 被引量:3
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作者 黄筱云 李绍武 夏波 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期167-173,共7页
以不可压缩流体的N-S方程为基本控制方程,用快速粒子level set方法(FPLS)追踪自由表面,提出了一种新的三维水流数值模型。在自由表面处应用虚拟压力法来封闭压力泊松方程,同时用速度等值外插的方法构造自由表面外侧的虚拟速度分布。通... 以不可压缩流体的N-S方程为基本控制方程,用快速粒子level set方法(FPLS)追踪自由表面,提出了一种新的三维水流数值模型。在自由表面处应用虚拟压力法来封闭压力泊松方程,同时用速度等值外插的方法构造自由表面外侧的虚拟速度分布。通过模拟水波振荡、水柱崩塌、水滴滴落和空箱注水过程证明了模型的有效性。 展开更多
关键词 自由表面流 快速粒子level set 虚拟压力法 速度等值外插
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一种改进的高效粒子水平集法及其应用 被引量:3
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作者 田辉 王琳琳 +1 位作者 叶阳辉 李国君 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期34-38,126,共6页
针对传统粒子水平集法效率较低,难以应用于复杂工程问题的不足,基于积分平均法及局部粒子初始化方法提出一种改进的高效粒子水平集法.将虚拟粒子引入水平集法不仅可以抑制数值扩散,而且可以降低传统方法对高精度离散格式的依赖性,从而... 针对传统粒子水平集法效率较低,难以应用于复杂工程问题的不足,基于积分平均法及局部粒子初始化方法提出一种改进的高效粒子水平集法.将虚拟粒子引入水平集法不仅可以抑制数值扩散,而且可以降低传统方法对高精度离散格式的依赖性,从而使得引入低阶、高效的积分平均法后界面捕捉精度仍保持二阶.通过将粒子布置于界面局部曲率较大的区域,有效地提高了粒子对界面的修正效率,增加了界面光顺性.改进的高效粒子水平集法能保持良好的鲁棒性,在保证界面捕捉精度的同时显著提高计算效率,计算效率约提高90%. 展开更多
关键词 粒子水平集 积分平均 粒子初始化 高效 二维溃坝
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基于改进粒子水平集法的近壁面液滴下落过程数值模拟
7
作者 陈铁军 房媛 田辉 《承德石油高等专科学校学报》 CAS 2022年第3期20-25,共6页
在推导无量纲气液两相界面迁移运动控制方程组的基础上,引入改进粒子水平集法成果捕捉高密度差及高粘性差的相界面迁移情况。改进算法通过判断待修正点、逃逸粒子及界面的相对位置来更新距离函数,避免虚拟粒子在非界面法线方向移动而引... 在推导无量纲气液两相界面迁移运动控制方程组的基础上,引入改进粒子水平集法成果捕捉高密度差及高粘性差的相界面迁移情况。改进算法通过判断待修正点、逃逸粒子及界面的相对位置来更新距离函数,避免虚拟粒子在非界面法线方向移动而引起的误差。对近壁面液滴下落过程进行了数值模拟结果显示:下落液滴在近壁面剪切流影响下发生摆动,随即产生尾迹涡,涡的强度及影响范围不断变化,而涡的中心区域较稳定。 展开更多
关键词 粒子水平集法 距离函数 逃逸粒子 液滴下落 壁面剪切流
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基于H_RLE水平集结构的运动界面追踪研究
8
作者 汤玮 何东健 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第9期2315-2318,共4页
为实现快速、高效追踪运动界面,对水平集方法几种常用数据结构进行了研究,选用了H_RLE(分层行程编码)水平集结构作为运动界面存储结构,提出了一种基于H_RLE水平集结构的窄带重构方法,采用只对窄带内元素重新初始化的方法降低了重构窄带... 为实现快速、高效追踪运动界面,对水平集方法几种常用数据结构进行了研究,选用了H_RLE(分层行程编码)水平集结构作为运动界面存储结构,提出了一种基于H_RLE水平集结构的窄带重构方法,采用只对窄带内元素重新初始化的方法降低了重构窄带的时间复杂度,利用快速粒子水平集方法对旋转Zalesak圆盘界面进行了追踪,结果表明该方法追踪准确,界面所需的存储空间极大的减少了,同时平均处理速度也得到了大幅度的提高。 展开更多
关键词 分层行程编码水平集数据结构 窄带重构方法 粒子水平集方法 运动界面 追踪
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Comparative study of MPS method and level-set method for sloshing flows 被引量:28
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作者 张雨新 万德成 HINO Takanori 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2014年第4期577-585,共9页
This paper presents a comparative study of a meshless level-set method in the simulation of sloshing flows. The numerical moving particle semi-implicit (MPS) method and a grid based schemes of the MPS and level-set ... This paper presents a comparative study of a meshless level-set method in the simulation of sloshing flows. The numerical moving particle semi-implicit (MPS) method and a grid based schemes of the MPS and level-set methods are outlined and two violent sloshing cases are considered. The computed results are compared with the corresponding experimental data for validation. The impact pressure and the deformations of free surface induced by sloshing are comparatively analyzed, and are in good agreement with experimental ones. Results show that both the MPS and level-set methods are good tools for simulation of violent sloshing flows. However, the second pressure peaks as well as breaking and splashing of free surface by the MPS method are captured better than by the level-set method. 展开更多
关键词 moving particle semi-implicit (MPS) method level-set method liquid sloshing impact pressure free surface
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A two-dimensional numerical wave flume based on SA-MPLS method 被引量:6
10
作者 HUANG Xiaoyun LI Shaowu 《Acta Oceanologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2012年第3期18-30,共13页
A spatially adaptive (SA) two-dimensional (2-D) numerical wave flume is presented based on the quadtree mesh system,in which a new multiple particle level set (MPLS) method is proposed to solve the problem of interfac... A spatially adaptive (SA) two-dimensional (2-D) numerical wave flume is presented based on the quadtree mesh system,in which a new multiple particle level set (MPLS) method is proposed to solve the problem of interface tracking,in which common intersection may be traversed by multiple interfaces.By using the adaptive mesh technique and the MPLS method,mesh resolution is updated automatically with time according to flow characteristics in the modeling process with higher resolution around the free surface and the solid boundary and lower resolution in less important area.The model has good performance in saving computer memory and CPU time and is validated by computational examples of small amplitude wave,second-order Stokes wave and cnoidal wave.Computational results also indicate that standing wave and wave overtopping are also reasonably simulated by the model. 展开更多
关键词 spatially adaptive quadtree mesh system multiple particle level set method numerical wave flume
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耦合Level Set方法处理介质界面研究 被引量:1
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作者 王星 马天宝 郝莉 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期725-730,共6页
研究了耦合Level Set(LS)方法处理介质界面算法,通过对比旋转流场和剪切流场下的界面捕捉情况,给出了各种不同方法在处理介质界面过程中的优缺点,分析了产生这种现象的原因。通过对比分析得到,耦合粒子Level Set(Particle Level Set,PLS... 研究了耦合Level Set(LS)方法处理介质界面算法,通过对比旋转流场和剪切流场下的界面捕捉情况,给出了各种不同方法在处理介质界面过程中的优缺点,分析了产生这种现象的原因。通过对比分析得到,耦合粒子Level Set(Particle Level Set,PLS)方法以及耦合Level Set和VOF(Coupled Level Set and Volume of Fluid,CLSVOF)方法相比于单纯的LS方法,在流体守恒性质方面有很大的提高,PLS方法可以根据撒播粒子和精确追踪示踪粒子修正LS界面;而CLSVOF方法可以通过重构界面和体积输运,重新初始化LS函数。在实际物理应用中,PLS方法多次重新撒播示踪粒子会降低界面精度,且对每个示踪粒子的追踪需要加大CPU内存,而CLSVOF方法更加高效和合理。 展开更多
关键词 耦合粒子level set方法 耦合level set和Volume of Fluid方法 数值对比
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基于时空守恒元和解元(CE/SE)方法的孔隙介质多相流动计算 被引量:2
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作者 杨多兴 张德良 +3 位作者 曾荣树 李国敏 刘耀炜 沙海军 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期189-196,共8页
将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和... 将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和液滴在重力作用下的运动和变形问题的数值模拟,验证了方法的精度和有效性.在此基础上,提出了一个新的孔隙介质两相流物理模型——双层流体顶盖驱动方腔流. 展开更多
关键词 CE/SE算法 杂交粒子水平集方法 孔隙介质 多相不可压缩黏性流动
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快速粒子level set方法的并行化
13
作者 黄筱云 夏波 +1 位作者 程永舟 赵利平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1478-1484,共7页
为缩短快速粒子level set(FPLS)方法追踪交界面的时间,分别运用区域分解和粒子分解算法来减少欧拉计算(level set对流方程和重新初始化)和拉格朗日计算(粒子时程积分和误差校正)的开销。算法采用OpenMP技术来实现,并通过Zalesak圆盘、... 为缩短快速粒子level set(FPLS)方法追踪交界面的时间,分别运用区域分解和粒子分解算法来减少欧拉计算(level set对流方程和重新初始化)和拉格朗日计算(粒子时程积分和误差校正)的开销。算法采用OpenMP技术来实现,并通过Zalesak圆盘、单涡以及三维变形等典型算例进行验证。计算结果表明:4线程下加速比能超过2,8线程下加速比也能接近4,并行化的FPLS方法具有良好的实用性和可扩展性。 展开更多
关键词 快速粒子level set方法 并行 区域分解 粒子分解 OPENMP Zalesak圆盘 单涡
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考虑海流影响的AUV航路规划算法对比研究
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作者 盛亮 余鹏 +2 位作者 赵莉 胡瑞卿 王浩 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期101-106,共6页
针对海洋环境约束复杂、最优航路求解难的问题,将海流因素融入蚁群算法、量子粒子群算法以及水平集算法这3种较适于水下航路规划的典型算法中,进行了理论对比分析和仿真对比验证。结果表明:二维有流环境中,水平集算法所规划的最优航路... 针对海洋环境约束复杂、最优航路求解难的问题,将海流因素融入蚁群算法、量子粒子群算法以及水平集算法这3种较适于水下航路规划的典型算法中,进行了理论对比分析和仿真对比验证。结果表明:二维有流环境中,水平集算法所规划的最优航路性能要优于蚁群算法和量子粒子群算法;水平集算法的规划速度是蚁群算法的7.4倍、量子粒子群的11.6倍;水平集算法的鲁棒性在3种算法中表现最优。 展开更多
关键词 海流 水下航行器 蚁群算法 量子粒子群算法 水平集算法
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