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Structural parameter optimization for novel internal-loop iron–carbon micro-electrolysis reactors using computational fluid dynamics 认领 引用 被引量：5
1
作者 Lei Zhang Mengyu Wu +2 位作者 Yanhe Han Meili Liu Junfeng Niu 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第4期737-744,共8页
It is generally recognized that internal-loop reactors are well-developed mass and heat-transfer multiphase flow reactors. However, the internal flow field in the internal-loop reactor is influenced by the structure p... It is generally recognized that internal-loop reactors are well-developed mass and heat-transfer multiphase flow reactors. However, the internal flow field in the internal-loop reactor is influenced by the structure parameter of the reactor, which has a great effect on the reaction efficiency. In this study, the computational fluid dynamics simulation method was used to determine the influence of reactor structure on flow field, and a volume-offluid model was employed to simulate the gas–liquid, two-phase flow of the internal-loop micro-electrolysis reactor. Hydrodynamic factors were optimized when the height-to-diameter ratio was 4:1, diameter ratio was9:1, draft-tube axial height was 90 mm. Three-dimensional simulations for the water distributor were carried out, and the results suggested that the optimal conditions are as follows: the number of water distribution pipes was four, and an inhomogeneous water distribution was used. According to the results of the simulation,the suitable structure can be used to achieve good fluid mechanical properties, such as the good liquid circulation velocity and gas holdup, which provides a good theoretical foundation for the application of the reactor. 展开更多
关键词 Iron–carbon micro-electrolysis Internal cycling Computational fluid dynamics Structure design
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Computational dynamics of soft machines 认领 引用 被引量：9
2
作者 Haiyan Hu Qiang Tian Cheng Liu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期516-528,共13页
Soft machine refers to a kind of mechanical system made of soft materials to complete sophisticated missions, such as handling a fragile object and crawling along a narrow tunnel corner, under low cost control and act... Soft machine refers to a kind of mechanical system made of soft materials to complete sophisticated missions, such as handling a fragile object and crawling along a narrow tunnel corner, under low cost control and actuation. Hence, soft machines have raised great challenges to computational dynamics. In this review article, recent studies of the authors on the dynamic modeling, numerical simulation, and experimental validation of soft machines are summarized in the framework of multibody system dynamics. The dynamic modeling approaches are presented first for the geometric nonlinearities of coupled overall motions and large deformations of a soft component, the physical nonlinearities of a soft component made of hyperelastic or elastoplastic materials, and the frictional contacts/impacts of soft components, respectively. Then the computation approach is outlined for the dynamic simulation of soft machines governed by a set of differential-algebraic equations of very high dimensions, with an emphasis on the efficient computations of the nonlinear elastic force vector of finite elements. The validations of the proposed approaches are given via three case studies, including the locomotion of a soft quadrupedal robot, the spinning deployment of a solar sail of a spacecraft, and the deployment of a mesh reflector of a satellite antenna, as well as the corresponding experimental studies. Finally, some remarks are made for future studies. 展开更多
关键词 Computational dynamics Multibody system dynamics Absolute nodal coordinate formulation Contact and impact Soft machine Soft robot Deployable space structure
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Three-dimensional Computational Fluid Dynamics Modeling of Two-phase Flow in a Structured Packing Column 认领 引用 被引量：4
3
作者 张小斌 姚蕾 +1 位作者 邱利民 张学军 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第9期959-966,共8页
Characterizing the complex two-phase hydrodynamics in structured packed columns requires a power- ful modeling tool. The traditional two-dimensional model exhibits limitations when one attempts to model the de- tailed... Characterizing the complex two-phase hydrodynamics in structured packed columns requires a power- ful modeling tool. The traditional two-dimensional model exhibits limitations when one attempts to model the de- tailed two-phase flow inside the columns. The present paper presents a three-dimensional computational fluid dy- namics （CFD） model to simulate the two-phase flow in a representative unit of the column. The unit consists of an CFD calculations on column packed with Flexipak 1Y were implemented within the volume of fluid （VOF） mathe- matical framework. The CFD model was validated by comparing the calculated thickness of liquid film with the available experimental data. Special attention was given to quantitative analysis of the effects of gravity on the hy- drodynamics. Fluctuations in the liquid mass flow rate and the calculated pressure drop loss were found to be quali- tatively in agreement with the experimental observations. 展开更多
关键词 structured packing column two-phase flow computational fluid dynamics three-dimension
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Structural Parameter Analyses on Rotor Airloads with New Type Blade-Tip Based on CFD/CSD Coupling Method 认领 引用
4
作者 Wang Junyi Zhao Qijun Ma Li 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第6期
For accurate aeroelastic analysis,the unsteady rotor flowfield is solved by computational fluid dynamics(CFD)module based on RANS/Euler equations and moving-embedded grid system,while computational structural dynamics... For accurate aeroelastic analysis,the unsteady rotor flowfield is solved by computational fluid dynamics(CFD)module based on RANS/Euler equations and moving-embedded grid system,while computational structural dynamics(CSD)module is introduced to handle blade flexibility.In CFD module,dual time-stepping algorithm is employed in temporal discretization,Jameson two-order central difference(JST)scheme is adopted in spatial discretization and B-L turbulent model is used to illustrate the viscous effect.The CSD module is developed based on Hamilton′s variational principles and moderate deflection beam theory.Grid deformation is implemented using algebraic method through coordinate transformations to achieve deflections with high quality and efficiency.A CFD/CSD loose coupling strategy is developed to transfer information between rotor flowfield and blade structure.The CFD and the CSD modules are verified seperately.Then the CFD/CSD loose coupling is adopted in airloads prediction of UH-60A rotor under high speed forward flight condition.The calculated results agree well with test data.Finally,effects of torsional stiffness properties on airloads of rotors with different tip swept angles(from 10° forward to 30° backward)are investigated.The results are evaluated through pressure distribution and airloads variation,and some meaningful conclusions are drawn the moderated shock wave strength and pressure gradient caused by varied tip swept angle and structural properties. 展开更多
关键词 rotor airloads structural parameter computational fluid dynamics(CFD) computational structural dynamics(CSD) loose coupling method
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Computational Fluid Dynamics Approach for Predicting Pipeline Response to Various Blast Scenarios: A Numerical Modeling Study 认领 引用
5
作者 Farman Saifi Mohd Javaid +1 位作者 Abid Haleem S.M.Anas 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第9期2747-2777,共31页
Recent industrial explosions globally have intensified the focus in mechanical engineering on designing infras-tructure systems and networks capable of withstanding blast loading.Initially centered on high-profile fac... Recent industrial explosions globally have intensified the focus in mechanical engineering on designing infras-tructure systems and networks capable of withstanding blast loading.Initially centered on high-profile facilities such as embassies and petrochemical plants,this concern now extends to a wider array of infrastructures and facilities.Engineers and scholars increasingly prioritize structural safety against explosions,particularly to prevent disproportionate collapse and damage to nearby structures.Urbanization has further amplified the reliance on oil and gas pipelines,making them vital for urban life and prime targets for terrorist activities.Consequently,there is a growing imperative for computational engineering solutions to tackle blast loading on pipelines and mitigate associated risks to avert disasters.In this study,an empty pipe model was successfully validated under contact blast conditions using Abaqus software,a powerful tool in mechanical engineering for simulating blast effects on buried pipelines.Employing a Eulerian-Lagrangian computational fluid dynamics approach,the investigation extended to above-surface and below-surface blasts at standoff distances of 25 and 50 mm.Material descriptions in the numerical model relied on Abaqus’default mechanical models.Comparative analysis revealed varying pipe performance,with deformation decreasing as explosion-to-pipe distance increased.The explosion’s location relative to the pipe surface notably influenced deformation levels,a key finding highlighted in the study.Moreover,quantitative findings indicated varying ratios of plastic dissipation energy(PDE)for different blast scenarios compared to the contact blast(P0).Specifically,P1(25 mm subsurface blast)and P2(50 mm subsurface blast)showed approximately 24.07%and 14.77%of P0’s PDE,respectively,while P3(25 mm above-surface blast)and P4(50 mm above-surface blast)exhibited lower PDE values,accounting for about 18.08%and 9.67%of P0’s PDE,respectively.Utilising energy-absorbing materials such as thin coatings of ultra-high-strength concrete,metallic foams,carbon fiber-reinforced polymer wraps,and others on the pipeline to effectively mitigate blast damage is recommended.This research contributes to the advancement of mechanical engineering by providing insights and solutions crucial for enhancing the resilience and safety of underground pipelines in the face of blast events. 展开更多
关键词 Blast loading computational fluid dynamics computer modeling pipe networks response prediction structural safety
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ODE-Solver-Oriented Computational Method for the Structural Dynamic Analysis of Super Tall Buildings 认领 引用
6
作者 Xiancheng Wang Yaoqing Gong 《Journal of Mathematics and System Science》 2014年第10期667-674,共8页
The paper is to introduce a computational methodology that is based on ordinary differential equations(ODE)solver for the structural systems adopted by a super tall building in its preliminary design stage so as to fa... The paper is to introduce a computational methodology that is based on ordinary differential equations(ODE)solver for the structural systems adopted by a super tall building in its preliminary design stage so as to facilitate the designers to adjust the dynamic properties of the adopted structural system.The construction of the study is composed by following aspects.The first aspect is the modelling of a structural system.As a typical example,a mega frame-core-tube structural system adopted by some famous super tall buildings such as Taipei 101 building,Shanghai World financial center,is employed to demonstrate the modelling of a computational model.The second aspect is the establishment of motion equations constituted by a group of ordinary differential equations for the analyses of free vibration and resonant response.The solutions of the motion equations(that constitutes the third aspect)resorted to ODE-solver technique.Finally,some valuable conclusions are summarized. 展开更多
关键词 ODE-solver-oriented computational methodology tall building structures structural dynamic analysis computational model of a mega frame-core-tube system ODE solver
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离心泵气液两相流噪声特性分析 认领 引用 被引量：1
7
作者 谈明高 王昊晨 +3 位作者 刘厚林 吴登昊 吴江海 吴贤芳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期357-364,共8页
为探究离心泵在气液两相工况下内场噪声机理,本文采用SST k-ω模型结合MUSIG两相流模型模拟泵内气液两相流得到声源,应用声学有限元方法求解Helmholtz波动方程得到声场,对泵内气液两相流噪声进行了研究,分析了不同流量对泵内两相流动噪... 为探究离心泵在气液两相工况下内场噪声机理,本文采用SST k-ω模型结合MUSIG两相流模型模拟泵内气液两相流得到声源,应用声学有限元方法求解Helmholtz波动方程得到声场,对泵内气液两相流噪声进行了研究,分析了不同流量对泵内两相流动噪声声压级频域特性、总声压级特性和声压级分布特性的影响规律。研究结果表明:不均匀的气液两相流动和叶轮与隔舌的动静干涉作用是泵内气液两相流噪声的2个主要噪声源;蜗壳内各监测点的噪声总声压级与其所处断面面积呈反比关系;除了隔舌处,泵内其他位置的总声压级随着流量的增加均呈现不同程度的增加趋势,当流量从小流量增加到设计流量时,增幅分别为0.31%、0.67%、0.15%、0.48%和0.33%,进一步增加为大流量时,增幅为0.25%、0.20%、1.86%、0.10%和0.71%;叶频处离心泵内高声压级区主要位于隔舌附近的蜗壳螺旋段及叶轮出口区域,且叶轮内噪声声压级会整体上随着流量的增加而逐渐增大。 展开更多
关键词 离心泵 气液两相流 涡结构 试验测试 声源强度 内流噪声 计算流体力学 计算声学
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Electrically reconfigurable miniaturized spectrometers based on nano-kirigami metasurfaces 认领 引用
8
作者 QINGLIANG JIAO YONGYUE ZHANG +8 位作者 YANG XU MEIHUA NIU YANZHONG WANG YUANYUAN HAN MINGYUE GAO XIAORONG HONG QINGHUA LIANG CHANG-YIN JI JIAFANG LI 《Photonics Research》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第5期2170-2179,共10页
Computational spectrometers offer miniaturization potential but face the spatial uniformity requirement of incident light and trade-offs between footprint and performance.Here we report a nano-kirigami spectrometer ac... Computational spectrometers offer miniaturization potential but face the spatial uniformity requirement of incident light and trade-offs between footprint and performance.Here we report a nano-kirigami spectrometer achieving~5 nm resolution within a 2.5 μm×2.5 μm footprint.The device uses voltage-controlled deformation of Au-SiO2-Si trilayer structures with Archimedean spiral patterns,enabling dynamic spectral encoding through 2D-to-3D morphological transitions. 展开更多
关键词 miniaturization voltage controlled deformation dynamic spectral encoding spectrometer archimedean spiral patternsenabling nano kirigami Au SiO Si trilayer structures computational spectrometers
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基于时域方法的风机叶片经典颤振分析 认领 引用
9
作者 盖玉新 康琬珩 +1 位作者 李敏 陆豪 《南京航空航天大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2026年第2期362-371,共10页
随着风力发电机装机容量的快速增长,风机叶片正朝着更大、更柔性的方向发展,因此体现出了更多潜在的结构问题,尤其是叶片颤振或失速等气动弹性问题。风机叶片结构损坏会导致重大经济损失,而颤振问题比一般结构振动更具破坏性,因此在叶... 随着风力发电机装机容量的快速增长,风机叶片正朝着更大、更柔性的方向发展,因此体现出了更多潜在的结构问题,尤其是叶片颤振或失速等气动弹性问题。风机叶片结构损坏会导致重大经济损失,而颤振问题比一般结构振动更具破坏性,因此在叶片设计过程中必须慎重考虑。本文提出了一种用于叶片经典颤振分析的时域耦合求解方法,克服了传统频域方法对线性假设的依赖,可应用于非线性复杂叶片模型。该方法将改进的叶素动量(Blade element momentum,BEM)理论、Theodorsen非定常气动理论与计算结构动力学(Computational structural dynamics,CSD)相结合,为工程应用中的快速经典颤振预测提供了新工具。研究发现,该方法能以较低的计算成本提供可接受的计算精度。作为应用案例,本文采用所开发方法对NREL 5 MW风力机叶片的经典颤振特性进行了分析和讨论,并将结果与其他研究对比验证了本文方法的可靠性。此外,文中还讨论了不同研究项目中各种模型假设对结果的影响。 展开更多
关键词 经典颤振 风机叶片 时域 Theodorsen理论 计算结构动力学
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基于伴流分析与旋涡演化的船舶湍流模型选择策略研究 认领 引用
10
作者 姜宜辰 曾黎 +3 位作者 董宇 罗骁 孙欢 汪曙光 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2026年第1期202-210,共9页
针对船舶设计阶段线型优化与推进性能评估中湍流模型的适用性,以JBC标准船模缩尺模型为对象,对雷诺时均(RANS)模型与尺度解析仿真(SRS)模型进行比较。在验证仿真模型的基础上,通过涡量分析及螺旋桨盘面位置的旋涡追踪,揭示了湍流模型选... 针对船舶设计阶段线型优化与推进性能评估中湍流模型的适用性,以JBC标准船模缩尺模型为对象,对雷诺时均(RANS)模型与尺度解析仿真(SRS)模型进行比较。在验证仿真模型的基础上,通过涡量分析及螺旋桨盘面位置的旋涡追踪,揭示了湍流模型选择对伴流场涡系结构的影响机理及尺度效应。研究发现,RANS模型能捕捉主涡的宏观特征,而SRS模型还原副涡以及解析流动分离和旋涡耗散等瞬态现象的精度更优。据此,构建了缩尺比映射关系,在较大缩尺比时推荐采用计算效率高的RANS模型,而在较小缩尺比时优先选用精度更高的SRS模型。该策略能在保证计算效率的同时有效控制伴流场误差、减小尺度效应,为优化船舶水动力评估体系和匹配设计推进系统提供依据。 展开更多
关键词 伴流分析 湍流模型 涡系结构 优化设计 计算流体力学
支撑结构对导管式阿基米德螺旋水轮机性能的影响 认领 引用
11
作者 宋科 宦惠庭 +1 位作者 魏留闯 刘春霞 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2026年第5期450-457,465,共8页
为探究支撑结构对导管式阿基米德螺旋水轮机(ducted Archimedes spiral hydrokinetic turbine,DASHT)性能的影响,采用计算流体力学方法,系统分析了支撑结构的数量、间距和宽度等关键参数对机组水动力性能的影响。研究结果表明:增加支撑... 为探究支撑结构对导管式阿基米德螺旋水轮机(ducted Archimedes spiral hydrokinetic turbine,DASHT)性能的影响,采用计算流体力学方法,系统分析了支撑结构的数量、间距和宽度等关键参数对机组水动力性能的影响。研究结果表明:增加支撑结构数量会显著降低DASHT的功率系数和推力系数,当前置、后置支撑数量由1增加至4时,DASHT的功率系数最大降幅分别为25.0%、22.2%,同时机组的叶尖速比运行范围亦随之缩小;支撑距离的变化对前置支撑和后置支撑的影响趋势相反,但整体影响幅度较小,当前置支撑距离由0.36D增大至0.72D时,功率系数提升约5.33%,后置支撑则下降约6.04%;支撑宽度的变化对DASHT的功率系数和推力系数几乎无影响。因此,在DASHT设计过程中应优先选用较宽的后置单支撑结构,并保持较小的支撑距离,以最大程度降低支撑结构对水轮机性能的负面影响。 展开更多
关键词 阿基米德螺旋水轮机 导管 支撑结构 计算流体力学
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基于CFD的土壤颗粒旋风分离器结构优化设计 认领 引用
12
作者 黄金坤 王燕 +4 位作者 金仁才 程安春 周士龙 饶思贤 罗仲龙 《流体机械》 CSCD 北大核心 2026年第3期74-81,共8页
为提升隧道灌注桩施工中排土时的固相颗粒分离收集能力,开展旋风分离器优化研究。基于计算流体动力学(CFD)对旋风分离器关键结构参数进行模拟优化,系统分析排气口直径、排气管插入深度及排尘口直径对分离效率与压降的影响。结果表明,排... 为提升隧道灌注桩施工中排土时的固相颗粒分离收集能力,开展旋风分离器优化研究。基于计算流体动力学(CFD)对旋风分离器关键结构参数进行模拟优化,系统分析排气口直径、排气管插入深度及排尘口直径对分离效率与压降的影响。结果表明,排气口直径为200 mm时,分离效率最大为87.0%,过小或过大会诱发流场扰动或短接效应;排气管插入深度为400 mm时,分离效率峰值为87.7%,过深导致排尘口返混;排尘口直径为250 mm时,分离效率最高达88.3%,过大会削弱离心力场。据此开展结构优化,现场验证表明,优化结构可实现88.23%的细小土壤颗粒分离效率,与模拟结果吻合良好,优化方案可行,满足工程中对固相颗粒有效收集需求。研究可为旋风分离器的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 旋风分离器 分离效率 计算流体力学 结构优化
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风电叶片尾流对塔筒涡振特性的影响研究 认领 引用
13
作者 苏怡 田德 +1 位作者 王永 孟慧雯 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第7期30-38,共9页
针对风电机组停机时叶片与塔筒涡激干涉问题,基于计算流体力学(CFD)方法和嵌套网格技术建立二维单自由度翼型-圆柱耦合涡激振动仿真模型,分析上游翼型固定和自由振动两种工况下翼型尾流对圆柱涡激特性的影响。仿真研究结果表明,采用CFD... 针对风电机组停机时叶片与塔筒涡激干涉问题,基于计算流体力学(CFD)方法和嵌套网格技术建立二维单自由度翼型-圆柱耦合涡激振动仿真模型,分析上游翼型固定和自由振动两种工况下翼型尾流对圆柱涡激特性的影响。仿真研究结果表明,采用CFD与嵌套网格技术相结合的方法能有效克服网格畸变和负网格问题,单圆柱仿真结果与实验的振幅比峰值误差降低75%,计算精度更高。上游翼型固定时的尾流显著改变了下游圆柱的涡激振动特性,下游圆柱锁频区间滞后出现且区间内升力系数均方根CRMSl增大,导致振幅比峰值较单圆柱提高70%~92%,且随间距比递增。上游翼型自由振动时,下游圆柱对其尾涡脱落的扰乱导致翼型最大振幅比较单翼型降低14%~30%,由于仅受到上游部分漩涡的撞击,下游圆柱锁频区间内的振幅比峰值较上游翼型固定时增大27%~33%,并在高约化速度时形成“P+S”型脱涡模式。此外,两种工况下翼型和圆柱间的干涉影响随间距比增大呈衰减趋势。 展开更多
关键词 风电机组 流固耦合 计算流体力学 涡激振动 叶片 塔筒
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基于流固耦合效应下血管机器人运行参数对血流动力学的影响 认领 引用
14
作者 张旭辉 王浩 +3 位作者 朱宗铭 季苏强 梁亮 夏浩宇 《机械设计》 CSCD 北大核心 2026年第6期34-42,共9页
考虑血液流动和血管变形的双向流固耦合作用,采用计算流体力学和计算固体力学方法,结合流场PIV测量系统,研究了血管机器人介入时,机器人平移速度和旋转速度的变化对血管内血流动力学指标的影响。结果表明:当血管机器人平移速度提高时,... 考虑血液流动和血管变形的双向流固耦合作用,采用计算流体力学和计算固体力学方法,结合流场PIV测量系统,研究了血管机器人介入时,机器人平移速度和旋转速度的变化对血管内血流动力学指标的影响。结果表明:当血管机器人平移速度提高时,机器人周围最大血流速度、血流平面压差和平均血管壁面切应力均随之增大;当血管机器人旋转速度提高时,机器人周围最大血流速度波动减小,血流平面压差和平均血管壁面切应力波动增大。进一步进行正交试验分析得知:在考虑流固耦合作用下,血管机器人平移速度对血流平面压差及平均血管壁面切应力的影响均显著,为主要因素,血管机器人旋转速度对血流平面压差及平均血管壁面切应力的影响均不显著,为次要因素。 展开更多
关键词 血管机器人 流固耦合 计算流体力学 计算固体力学 粒子图像测速
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一种基于叶脉分支结构的仿生半潜式海上漂浮式风力机平台动态响应研究 认领 引用
15
作者 黄浩达 刘青松 +2 位作者 岳敏楠 缪维跑 李春 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第3期1065-1073,I0015,共9页
针对半潜式海上漂浮式风力机在极端海况下的大幅摇荡响应,受亚马逊王莲水动力特性启发,提出一种具有叶脉分支结构的新型半潜式平台,以改善漂浮式系统稳定性。通过计算流体动力学方法,结合动态流-体相互作用模型,分析不同分支级数对仿生... 针对半潜式海上漂浮式风力机在极端海况下的大幅摇荡响应,受亚马逊王莲水动力特性启发,提出一种具有叶脉分支结构的新型半潜式平台,以改善漂浮式系统稳定性。通过计算流体动力学方法,结合动态流-体相互作用模型,分析不同分支级数对仿生平台动态响应影响。结果表明,随分支级数增加,仿生结构对平台水动性能改善效果逐渐增强;当叶脉分支级数为8时,仿生平台稳定性最佳,纵摇标准差较原始平台降低30.83%;分支结构内易产生密集的涡旋分布,能有效增强系统能量耗散,其中,8级分支结构的平均旋转较原始平台降低50.97%。研究提出的仿生叶脉结构在提升平台整体稳定性方面具有显著优势。 展开更多
关键词 海上漂浮式风力机 半潜式 计算流体动力学 仿生平台 叶脉分支结构 迭代函数系统 动态响应
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数字化虚实结合技术在结构性心脏病经导管介入治疗中的应用与展望 认领 引用
16
作者 王义为 李一丹 +4 位作者 陈瑜 毛予 刘洋 张军鹏 杨剑 《中国介入心脏病学杂志》 CAS CSCD 2026年第5期278-282,共5页
近年来,结构性心脏病的经导管介入治疗取得了显著进步。而新兴数字化技术与现代医学诊疗理念,特别是精准、微创、个性化和智能化的思想,正在不断融合。目前,代表性的数字化虚实结合技术,如人工智能算法、计算机血流动力学模拟、三维重建... 近年来,结构性心脏病的经导管介入治疗取得了显著进步。而新兴数字化技术与现代医学诊疗理念,特别是精准、微创、个性化和智能化的思想,正在不断融合。目前,代表性的数字化虚实结合技术,如人工智能算法、计算机血流动力学模拟、三维重建和3D打印等,已在经导管介入治疗结构性心脏病的术前精准评估、个性化治疗方案的制订、高效预测临床结果及提高整体诊疗质量等方面表现出明显的优势和广阔的应用前景。本文将对多种数字化虚实结合技术在经导管介入治疗结构性心脏病中的应用以及本团队相关工作进展进行系统综述,并展望其未来的发展趋势。 展开更多
关键词 数字化虚实结合 结构性心脏病 经导管介入 人工智能 计算机血流动力学模拟 3D打印
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求解饱和多孔介质流固耦合动力响应问题的异构并行算法 认领 引用
17
作者 周清龙 林烷沧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第3期1078-1095,共18页
在地震动载荷作用下,饱和土体易发生液化,引发地面沉降、地基失稳、砂土喷砂冒水等次生灾害。用传统的基于计算机的中央处理器(central processing unit,简称CPU)的串行数值计算方法进行饱和介质动力响应分析时,由于耦合模型系数矩阵数... 在地震动载荷作用下,饱和土体易发生液化,引发地面沉降、地基失稳、砂土喷砂冒水等次生灾害。用传统的基于计算机的中央处理器(central processing unit,简称CPU)的串行数值计算方法进行饱和介质动力响应分析时,由于耦合模型系数矩阵数目多以及方程之间强耦合等因素,会出现计算效率低、计算精度低等问题。针对超大规模复杂流固耦合模型在传统数值框架下的数值计算瓶颈问题,设计了基于计算机的CPU和图形显卡(graphics processing unit,简称GPU)异构并行的计算框架,通过优化大规模数据的并行计算流程,减少CPU和GPU之间的数据传输,结合数据打包方案,减少不必要的时间开销;采用预处理非装配法直接构建整体矩阵的压缩稀疏行(compressed sparse row,简称CSR)压缩格式,避免传统方法组装整体矩阵时产生的巨量内存消耗,使得程序可以以较少的内存资源计算超大规模的有限元模型,降低了程序计算所需的内存和时间成本;基于CUDA内置函数,提出一套新的方程迭代求解方案,构建了适用于多场耦合问题的并行迭代求解器。针对复杂的流固耦合动力响应问题,提出的并行求解器较传统串行计算方法呈现数量级的性能跃升,计算效率提升达2个数量级,计算规模突破千万自由度量级。与ABAQUS软件相比,计算效率提高15倍以上。 展开更多
关键词 有限元 GPU并行计算 流固耦合 动力响应
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新型同轴芯滤嘴计算流体力学模拟及结构优化 认领 引用
18
作者 谢兰英 卫科润 +3 位作者 孙志伟 金波 那艳清 梁志武 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2026年第3期138-156,共19页
【目的】滤嘴结构对过滤烟气烟碱等有害物质具有重要作用.计算流体力学(CFD)模拟是实现滤嘴结构设计与优化的重要手段.厘清径向分层与烟气分配对滤嘴内烟气流动与烟碱截留的影响规律,对开发高效新型滤嘴具有重要意义.【方法】本研究采用... 【目的】滤嘴结构对过滤烟气烟碱等有害物质具有重要作用.计算流体力学(CFD)模拟是实现滤嘴结构设计与优化的重要手段.厘清径向分层与烟气分配对滤嘴内烟气流动与烟碱截留的影响规律,对开发高效新型滤嘴具有重要意义.【方法】本研究采用CFD模拟、实验验证和结构优化相耦合的方法,对2种新型同轴芯滤嘴(中支圆形与粗支梅花形)在单口抽吸过程中烟气流动和烟碱颗粒截留规律进行了深入探究,提出了基于兼顾过滤效率与压降的质量因子新评价指标,解析了结构参数(内外芯孔隙率、面积)变化对滤嘴内烟气流动与烟碱过滤的影响机制.【结果】模拟分析发现,中支圆形同轴芯滤嘴和粗支梅花形同轴芯滤嘴的烟碱过滤效率分别为22.04%和28.76%.与实验测试结果(22.68%和27.27%)相比,误差分别为2.72%和5.46%,表明CFD模型具有良好的可靠性.粗支梅花形同轴芯滤嘴质量因子比中支圆形同轴芯滤嘴高,表明前者烟碱截留效果优于后者.当内外芯孔隙率增加和内芯面积减小时,质量因子增大,有利于增强中支圆形同轴芯滤嘴和粗支梅花形同轴芯滤嘴的烟碱截留效果.【结论】该项工作构建了新型同轴芯滤嘴CFD模型,解析了滤嘴内烟气流动规律与烟碱截留特征,基于所提出的质量因子优化了滤嘴结构参数,为新型卷烟滤嘴结构设计与优化提供了重要参考. 展开更多
关键词 纤维过滤 计算流体力学 同轴芯滤嘴 烟气流动 烟碱截留 结构优化
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大跨悬索桥闭口流线型箱梁颤振稳定性气动控制措施机理 认领 引用
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作者 刘志文 韩建豪 +3 位作者 张瑞林 陈昌萍 钱长照 陈政清 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期151-163,共13页
以强台风区某主跨为928 m的大跨悬索桥为工程依托,采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,对大跨悬索桥闭口流线箱梁钢箱梁颤振稳定性气动控制措施机理进行了研究。首先,针对主桥结构方案进行成桥状态结构动力特性分析;然后,采用风洞试验... 以强台风区某主跨为928 m的大跨悬索桥为工程依托,采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,对大跨悬索桥闭口流线箱梁钢箱梁颤振稳定性气动控制措施机理进行了研究。首先,针对主桥结构方案进行成桥状态结构动力特性分析;然后,采用风洞试验方法对闭口流线型主梁断面原设计方案及不同气动控制措施进行了试验研究,得到了相应的颤振临界风速与颤振失稳特征;最后,采用计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法,从气动力与流场特征2个维度对闭口流线型主梁断面颤振特征与气动控制措施机理进行系统研究。研究结果表明:闭口流线型钢箱梁增设中央稳定板可以显著提升桥梁颤振临界风速,大幅提高竖向振动的参与程度,中央稳定板与水平分流板组合措施可以进一步提升桥梁颤振临界风速。基于气动导数、流固耦合计算的闭口流线型主梁断面颤振临界风速与风洞试验结果吻合较好;闭口流线型主梁断面增设水平分流板主要是引导气流更好地通过桥面,从而降低桥面前缘的压力波动,增设中央稳定板使得桥面上的涡向中央移动,压力波动靠近中央,从而降低自激力矩,两者共同作用,实现提高桥梁颤振临界风速的目标。 展开更多
关键词 桥梁工程 气动控制措施机理 计算流体动力学 闭口流线型箱梁 风洞试验 气动导数 流固耦合
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计算范式的扩展与跃迁:从CS1.0到CS2+ 认领 引用
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作者 李国杰 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2026年第6期1377-1389,共13页
本文讨论计算范式的扩展与跃迁。首先阐述了图灵计算的伟大历史意义与局限性,定义了什么是计算范式,区分了4类计算范式:CS1.0、CS1.x、CS2.x和CS2+,指出计算范式是从“离散、算法、规则固定、外赋语义、封闭单体”向“连续、动力系统、... 本文讨论计算范式的扩展与跃迁。首先阐述了图灵计算的伟大历史意义与局限性,定义了什么是计算范式,区分了4类计算范式:CS1.0、CS1.x、CS2.x和CS2+,指出计算范式是从“离散、算法、规则固定、外赋语义、封闭单体”向“连续、动力系统、规则生成、语义内生、开放生态”多维方向扩展,迈向开放演化计算。接着重点解释了CS1.x和CS2.x的区分判据是规则闭包和语义闭包;介绍了开放演化计算范式的典型案例,包括生成式AI、结构性计算、制度性计算等;强调开放演化计算的核心问题是可治理。最后讨论了开放演化计算的理论基础和关键技术,阐明开展开放演化计算基础研究的重大意义,呼吁学术界和产业界重视这一技术范式的变迁。 展开更多
关键词 计算范式 计算机科学1.x 计算机科学2.x 开放演化计算 规则闭包 语义内生 动力系统 结构性计算 制度性计算 可治理
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