An efficient SPH methodology for modelling mechanical characteristics of particulate composites

Particulate composites are one of the widely used materials in producing numerous state-of-the-art components in biomedical, automobile, aerospace including defence technology. Variety of modelling techniques have been adopted in the past to model mechanical behaviour of particulate composites. Due to their favourable properties, particle-based methods provide a convenient platform to model failure or fracture of these composites. Smooth particle hydrodynamics (SPH) is one of such methods which demonstrate excellent potential for modelling failure or fracture of particulate composites in a Lagrangian setting. One of the major challenges in using SPH method for modelling composite materials depends on accurate and efficient way to treat interface and boundary conditions. In this paper, a master-slave method based multi-freedom constraints is proposed to impose essential boundary conditions and interfacial displacement constraints in modelling mechanical behaviour of composite materials using SPH method. The proposed methodology enforces the above constraints more accurately and requires only smaller condition number for system stiffness matrix than the procedures based on typical penalty function approach. A minimum cut-off value-based error criteria is employed to improve the compu-tational efficiency of the proposed methodology. In addition, the proposed method is further enhanced by adopting a modified numerical interpolation scheme along the boundary to increase the accuracy and computational efficiency. The numerical examples demonstrate that the proposed master-slave approach yields better accuracy in enforcing displacement constraints and requires approximately the same computational time as that of penalty method.     

低速凤洞均匀抽吸地板系统

在KD－03低速风洞中研制了一种附面层可人为地控制的均匀抽吸地板系统。在不同来流速度和不同抽吸系数条件下，对均匀抽吸地板上附面层速度分布进行了实验研究。实验结果与理论计算结果一致。在该地板上的高速列车模型风洞实验的结果与国外同类模型在移动带地板上的实验结果一致。利用均匀抽吸地板可有效地消除阻面层的影响，从而提高模型风洞实验气动力的试验精度。     

液体火箭发动机碳/碳复合材料喷管烧蚀分析

对液体火箭发动机碳／碳复合材料喷管的烧蚀过程进行研究。理论模型包括固相和气相守恒方程。气相湍流反应边界层流动应用质量加权平均控制方程分析，喷管壁温分布由非稳态传热方程进行数值计算获得。分析了推进剂混合比、液膜冷却量、燃烧室压力、壁面材料的密度对烧蚀速率的影响。     

激波对密度间断层干扰及界面效应的数值模拟

运动激波在密度间断层传播时 ,引起密度分界面的变形 ,相应激波形状发生改变。以高密度层为例 ,采用TVD格式模拟这一过程 ,并与半解析解比较分析 ,初步讨论了激波对高密度层干扰作用引起高密度层的上扬和高密度层内激波与壁面的反射现象     

预处理方法求解低马赫数流场的边界条件

通过求解预处理后的二维可压缩Euler方程 ,数值试验了常见的三种进口边界条件的提法及其对稳定性和收敛性的影响。数值试验结果表明 ,预处理后 ,在低马赫数时基于黎曼不变量的边界条件为反射边界条件 ,而另两种边界条件为无反射边界条件     

SPH数值模拟中固壁边界的一种处理方法

在光滑粒子流体动力学 (SPH)数值模拟中尝试了一种处理固壁边界的边界力方法 ,给出了一种新的边界力形式。利用SPH方法及边界力方法对水坝坍塌和涌波进入静止水塘这两个自由表面流动问题作了数值模拟。数值模拟结果表明 ,在SPH计算中使用本文所给边界力处理固壁是行之有效的     

凹槽构型对平板气层减阻影响试验分析

通过平板凹槽喷气减阻模型试验,研究了航速和气流量等因素对平板气层减阻规律的影响,并利用水下摄像系统对不同凹槽构型内的气层形态进行了观测。试验结果表明:不喷气时凹槽的存在会使平板的阻力增加;喷气可以有效减小平板阻力,存在饱和气流量;饱和气流量随着槽深的增加而减小,饱和气流量下平板的绝对减阻率随航速的增加而降低;设置凹槽构型是保持平板下表面气层稳定性的有效措施,合适的凹槽构型可以明显改善平板底部喷气流场,提高平板喷气减阻效果;在Fr为0.119时,饱和气流量下平板的绝对减阻率可以达到40%以上。     

用 Gd2O3 做介质缓冲层制作金属包覆光波导偏振器

首次报道了采用Ｇｄ２Ｏ３薄膜作介质缓冲层制作金属包覆Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３光波导偏振器。通过对理论模型的计算选取合适的介质缓冲层厚度,给出了理论计算和实验结果。测试结果表明,我们实际制作的Ｇｄ２Ｏ３／Ａｌ包覆Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３偏振器的偏振消光比＞３５ｄＢ。     

平板湍流边界层内气泡流流动实验研究

在低湍流度水槽里 ,利用片光源显示了平板气液两相湍流边界层内气泡流的流场结构 ,研究了平板安装位置、来流速度、喷气方式等参数对湍流边界层内气泡流的影响 .利用激光测速技术测量了平板水平放置时气泡流最外缘处的水平速度及厚度 .结果表明 :平板喷气减阻的原因在于喷气改变了平板湍流边界层的流动结构 ,抑制了湍流     

基于神经网络的广义两点边值问题

在航天领域中 ,多数制导问题均可以抽象为广义两点边值问题。本文探讨了神经网络在广义两点边值问题求解中的应用。首先讨论了离线制导这一类静态两点边值问题的求解 ,在此基础上 ,对在线制导这一类动态两点边值问题进行了分析 ,并给出了有效的解决方法