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.     

垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究

为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。     

DN150装配式管线涡街流量检测装置研制

涡街流量检测技术是振动式流量仪表中应用最广泛的一种,具有测量范围宽、精度较高、重复性好、可靠性高、不受介质物性和组分变化影响、不需精细过滤、流阻小等一系列优点,特别适合在装配式输油管线上应用.介绍了DN150装配式管线涡街流量检测装置,重点介绍研制中解决的几个关键技术问题.     

集成电导检测流动注射微流控芯片的研究

探讨了集成电导检测流动注射微流控芯片的设计与制作,研究出了能在普通实验室制作集成电导检测流动注射微流控芯片的方法,自制了集成电导检测微流控芯片,利用氯化钾标液验证了制作电导检测流动注射微流控芯片方法的可靠性,并用该系统测定了阿斯匹林片中乙酰水杨酸含量,证明该微分析系统应用于样品分析的有效性和适用性。     

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。     

载人飞船等离子体鞘电子密度分布的数值计算

研究高温空气的不同物理模型对载人飞船返回舱等离子体鞘电子密度的影响 ,包括热力平衡的化学非平衡模型与热力、化学都是非平衡的模型的比较 ,以及七组元模型与十一组元模型的比较。采用NND格式和时间预处理技术 ,得到了非平衡流全NS方程的时间渐近解 ,计算了载人飞船等离子体鞘电子密度的典型结果。与飞行试验及有关文献数值计算结果之比较表明 ,本文的计算结果是可信的     

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     

三维高超音速干扰流场数值模拟与实验验证

采用Osher Chakraverthy的TVD格式、Baldwin Lomax湍流模型和LU SSOR隐式方法求解了完全NS方程 ,数值模拟了三维高超音速绕流与横向喷流干扰流场。并在高超音速炮风洞中开展了喷流实验研究 ,对该喷流流场的数值计算结果进行实验验证