以往虚拟流法主要用于处理流体-流体界面。在虚拟流方法的基础上,提出了一种基于虚拟流的浸入式边界方法,用于研究强不间断的复杂激波-障碍物相互作用,在界面附近构造Riemann问题并采用HLLC(Harten Lax and van Leer contact)方法对其...以往虚拟流法主要用于处理流体-流体界面。在虚拟流方法的基础上,提出了一种基于虚拟流的浸入式边界方法,用于研究强不间断的复杂激波-障碍物相互作用,在界面附近构造Riemann问题并采用HLLC(Harten Lax and van Leer contact)方法对其进行求解,达到求解流体与固体相互作用的目的。文中给出了几个测试算例来验证该方法的适用性。首先将该方法用于求解超声速流绕过圆柱体和90°台阶,并与实验结果进行对比验证,然后将激波冲击三棱柱相互作用的结果与文献的实验结果进一步进行了对比,结果表明,在激波传播以及涡度发展和传输方面,文章方法与实验结果有很好的一致性,在激波冲击障碍物初期的波系演化有很好的适用性。展开更多
为了开展离体冠状动脉血流动力学研究,并从流体力学角度研究心血管疾病产生机理,搭建了具有体循环和冠状动脉循环的体外模拟循环回路。以美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)发布的标准喷管模型为研究对象,采用...为了开展离体冠状动脉血流动力学研究,并从流体力学角度研究心血管疾病产生机理,搭建了具有体循环和冠状动脉循环的体外模拟循环回路。以美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)发布的标准喷管模型为研究对象,采用多种流体测量技术在冠状动脉流动工况下进行血流动力学离体研究:通过荧光粒子模拟血小板黏附实验,定性模拟及预测喷管模型内部血栓产生位置;采用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量喷管模型内部流场,定量分析血栓产生位置及对应位置的血流动力学。研究结果表明:荧光粒子容易在后台阶流动结构附近黏附于模型壁面,流场数据显示血栓产生位置与壁面附近的低速区和回流有关。体外血小板黏附模拟和血流动力学研究可为冠状动脉内部血栓形成研究和相关医疗器械研发提供参考。展开更多
流体拓扑优化是一项突破性技术,在航空航天、汽车、电子芯片等领域均有广泛的应用前景,然而其所设计出的复杂结构难以通过传统制造技术加工成型等因素制约了它的推广应用。增材制造(3D打印)技术的发展为进一步拓展流体拓扑优化的应用和...流体拓扑优化是一项突破性技术,在航空航天、汽车、电子芯片等领域均有广泛的应用前景,然而其所设计出的复杂结构难以通过传统制造技术加工成型等因素制约了它的推广应用。增材制造(3D打印)技术的发展为进一步拓展流体拓扑优化的应用和研究提供了有效途径,对实现相关工业装备的结构轻量化、动力学优化、安全性优化以及性能提升,落实国家“节能降耗、碳达峰碳中和”战略具有重要意义。借助文献计量工具VOSviewer对Web of Science数据库中流体拓扑优化相关文献进行了梳理和总结,全面系统阐述了流体拓扑优化的理论体系、求解方法、优化方法以及工程应用,并对相关问题进行了探讨。首先,与固体拓扑优化相比,流体拓扑优化涉及领域更广、流态特征更多样、数学模型更复杂,因而求解更困难、计算时间更长、计算资源需求更大,这是制约流体拓扑优化工程应用的主要因素。其次,较系统阐述了流体拓扑优化的3个环节和关键技术:拓扑设计变量表述方法、CFD模型及求解方法、拓扑优化模型及求解方法,并分析了现有技术的特点和应用场景,同时,对流体拓扑优化的电子芯片热沉、飞机汽车、换热器等几个应用场景进行了简述。最后,对流体拓扑优化的发展趋势进行了预测和总结,建议进一步加大湍流、共轭传热、流-固-热耦合、流-固-热-质耦合等方面的多学科拓扑优化研究;拓展基于多目标函数的拓扑优化研究;进一步加强与人工智能的深度结合,开发更加稳健成熟的智能CFD求解器、智能优化求解器以及智能流体拓扑优化软件。展开更多
文摘以往虚拟流法主要用于处理流体-流体界面。在虚拟流方法的基础上,提出了一种基于虚拟流的浸入式边界方法,用于研究强不间断的复杂激波-障碍物相互作用,在界面附近构造Riemann问题并采用HLLC(Harten Lax and van Leer contact)方法对其进行求解,达到求解流体与固体相互作用的目的。文中给出了几个测试算例来验证该方法的适用性。首先将该方法用于求解超声速流绕过圆柱体和90°台阶,并与实验结果进行对比验证,然后将激波冲击三棱柱相互作用的结果与文献的实验结果进一步进行了对比,结果表明,在激波传播以及涡度发展和传输方面,文章方法与实验结果有很好的一致性,在激波冲击障碍物初期的波系演化有很好的适用性。
文摘为了开展离体冠状动脉血流动力学研究,并从流体力学角度研究心血管疾病产生机理,搭建了具有体循环和冠状动脉循环的体外模拟循环回路。以美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)发布的标准喷管模型为研究对象,采用多种流体测量技术在冠状动脉流动工况下进行血流动力学离体研究:通过荧光粒子模拟血小板黏附实验,定性模拟及预测喷管模型内部血栓产生位置;采用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量喷管模型内部流场,定量分析血栓产生位置及对应位置的血流动力学。研究结果表明:荧光粒子容易在后台阶流动结构附近黏附于模型壁面,流场数据显示血栓产生位置与壁面附近的低速区和回流有关。体外血小板黏附模拟和血流动力学研究可为冠状动脉内部血栓形成研究和相关医疗器械研发提供参考。
文摘流体拓扑优化是一项突破性技术,在航空航天、汽车、电子芯片等领域均有广泛的应用前景,然而其所设计出的复杂结构难以通过传统制造技术加工成型等因素制约了它的推广应用。增材制造(3D打印)技术的发展为进一步拓展流体拓扑优化的应用和研究提供了有效途径,对实现相关工业装备的结构轻量化、动力学优化、安全性优化以及性能提升,落实国家“节能降耗、碳达峰碳中和”战略具有重要意义。借助文献计量工具VOSviewer对Web of Science数据库中流体拓扑优化相关文献进行了梳理和总结,全面系统阐述了流体拓扑优化的理论体系、求解方法、优化方法以及工程应用,并对相关问题进行了探讨。首先,与固体拓扑优化相比,流体拓扑优化涉及领域更广、流态特征更多样、数学模型更复杂,因而求解更困难、计算时间更长、计算资源需求更大,这是制约流体拓扑优化工程应用的主要因素。其次,较系统阐述了流体拓扑优化的3个环节和关键技术:拓扑设计变量表述方法、CFD模型及求解方法、拓扑优化模型及求解方法,并分析了现有技术的特点和应用场景,同时,对流体拓扑优化的电子芯片热沉、飞机汽车、换热器等几个应用场景进行了简述。最后,对流体拓扑优化的发展趋势进行了预测和总结,建议进一步加大湍流、共轭传热、流-固-热耦合、流-固-热-质耦合等方面的多学科拓扑优化研究;拓展基于多目标函数的拓扑优化研究;进一步加强与人工智能的深度结合,开发更加稳健成熟的智能CFD求解器、智能优化求解器以及智能流体拓扑优化软件。
