流場(chǎng)動(dòng)力噪聲的案例
在 COMSOL? 中構(gòu)建磁流體動(dòng)力學(xué)多物理場(chǎng)模型
此外，我們還需要求解通道中的流場(chǎng)。我們假設(shè)流動(dòng)是層流，從而在通道域中求解納維-斯托克斯方程。如果流動(dòng)是湍流，我們可以添加一個(gè)湍流模型。開(kāi)放邊界 條件應(yīng)用于通道的兩端，表壓為零。對(duì)稱 條件應(yīng)用于 xy 平面。計(jì)算域如下圖所示。
軟件中的模型都是從零開(kāi)始構(gòu)建的，軟件支持多物理場(chǎng)，因此用戶可以按照自己的意愿輕松地組合代表不同物理場(chǎng)現(xiàn)象的模型。有時(shí)這可以通過(guò)使用軟件的內(nèi)置功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，但有些情況下，用戶需要做一些額外的工作。我們以構(gòu)建磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）模型為例介紹一下這個(gè)工作流程。
磁流體動(dòng)力學(xué)的多物理場(chǎng)建模
MHD 現(xiàn)象的建模本質(zhì)上是一個(gè)多物理場(chǎng)問(wèn)題；必須用數(shù)值方法求解流體流動(dòng)、電流和磁場(chǎng)之間的耦合問(wèn)題。這些不同的場(chǎng)都是由偏微分方程描述的，可以通過(guò)有限元方法求解。
施加電流時(shí)兩個(gè)磁體之間通道中導(dǎo)電流體的 MHD 問(wèn)題。
我們看看如何在一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題背景下進(jìn)行建模：如上所述，絕緣的矩形通道內(nèi)為不可壓縮導(dǎo)電流體，這個(gè)通道連接兩個(gè)流體靜壓相等的無(wú)限大容器（未建模）。有兩個(gè)電極穿過(guò)流動(dòng)通道在兩側(cè)伸出，通過(guò)施加電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)流體。此外，在上方和下方分別放置一個(gè)圓形磁鐵。磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)，使得具有導(dǎo)電性 以一定速度 移動(dòng)通過(guò)該磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。。除了這些感應(yīng)電流之外，由于電勢(shì)場(chǎng)的邊界條件，還會(huì)產(chǎn)生電流 ，因此流體中的總電流變?yōu)椋?流經(jīng)磁場(chǎng)的電流將對(duì)流體產(chǎn)生體積力 ，并將流體從一個(gè)容器泵送到另一個(gè)容器。我們假設(shè)系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。
耦合電場(chǎng)、磁場(chǎng)和流場(chǎng)
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們需要求解流體中的偏微分方程組來(lái)描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)。方程式為：
和
這組方程通過(guò)磁場(chǎng)和電場(chǎng) 接口（AC/DC模塊的一部），使用安培定律和電流守恒 特征以及單獨(dú)的速度（洛倫茲項(xiàng)） 特征求解。
展開(kāi) 用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)-離散元法分析軸流泵的流場(chǎng)和溶血指標(biāo)
用計(jì)算流體動(dòng)力
學(xué)-離散元法分析
軸流泵的流場(chǎng)和溶
血指標(biāo)
1.背景介紹
血泵作為拯救生命的重要輔助裝置，已成為眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics,CFD）模擬是優(yōu)化血泵性能的有效手段，其模擬結(jié)果在實(shí)踐中得到了反復(fù)驗(yàn)證。然而，在固相紅細(xì)胞粒子破碎損傷的區(qū)域，紅細(xì)胞粒子在不同時(shí)間和地點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)、碰撞等動(dòng)力學(xué)特征，僅靠CFD技術(shù)不可能實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。離散元法（Discrete Element Method，DEM）通過(guò)建立固體粒子系統(tǒng)的參數(shù)模型來(lái)分析和模擬粒子行為。本研究的目的是利用CFD-DEM多相流耦合技術(shù)，將DEM應(yīng)用于血細(xì)胞粒子碰撞特性和運(yùn)動(dòng)分析，并結(jié)合血泵內(nèi)流場(chǎng)的經(jīng)典CFD分析方法，通過(guò)血液動(dòng)力學(xué)特性與血液流變學(xué)的耦合，為溶血模型的建立提供支持。
2.方法方案
本文研究的血泵模型如圖1所示。該模型內(nèi)徑16mm，總長(zhǎng)為81mm，主要由三部分組成：前葉片，葉輪，和后葉片。在葉片的頂部與外殼之間有0.1mm的間隙。
由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)，為了提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，將內(nèi)部流場(chǎng)分為三部分：先導(dǎo)流場(chǎng)、葉輪流場(chǎng)和后方流場(chǎng)。這三部分均采用了非結(jié)構(gòu)化的四面體網(wǎng)格，總網(wǎng)格數(shù)為12,549,766。壓力出口用作邊界條件。
展開(kāi) 航天動(dòng)力專輯丨針?biāo)ㄊ介y門(mén)姿控系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)特性仿真研究
針?biāo)ㄊ介y門(mén)姿控系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)特性仿真研究
引言
隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)武器技術(shù)的快速發(fā)展，為了增加導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性，使其具備完成更為復(fù)雜飛行任務(wù)的能力，對(duì)完成導(dǎo)彈飛行姿態(tài)和軌道控制的各種動(dòng)力系統(tǒng)提出了更高的要求，配備姿控動(dòng)力系統(tǒng)具備自主調(diào)節(jié)軌道能力的導(dǎo)彈武器的發(fā)展應(yīng)引起足夠重視。
目前國(guó)內(nèi)外用于變軌和姿態(tài)控制的動(dòng)力裝置有：冷氣系統(tǒng)、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和固體姿控發(fā)動(dòng)機(jī)。相比于液體推進(jìn)劑姿控系統(tǒng)，固體姿控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、便于儲(chǔ)存、成本低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短等一系列特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于防空、反導(dǎo)領(lǐng)域。當(dāng)前發(fā)展較為成熟且到實(shí)用階段的固體姿控系統(tǒng)技術(shù)方案主要有2種：微型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)姿控系統(tǒng)和固體推進(jìn)劑燃?xì)獍l(fā)生器姿控系統(tǒng)。其中，前一種方案相對(duì)成熟且簡(jiǎn)單，但后一種方案技術(shù)更為先進(jìn)，更具發(fā)展前景。固體推進(jìn)劑燃?xì)獍l(fā)生器姿控系統(tǒng)可進(jìn)一步細(xì)分為脈沖型固體姿控系統(tǒng)與節(jié)流式固體姿控系統(tǒng)，節(jié)流式固體姿控系統(tǒng)相對(duì)而言靈活性更高、成本更低、性能更優(yōu)。
展開(kāi) 案例解析|多物理場(chǎng)耦合軟件GTEA開(kāi)發(fā)及應(yīng)用
圖15 復(fù)雜消聲器網(wǎng)格圖與消聲器傳遞損失比較
4.8 流場(chǎng)動(dòng)力噪聲
計(jì)算模型和網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖16，采用相同的模型和網(wǎng)格，在圓柱壁面附近進(jìn)行加密。圓柱直徑為D=0.019m，流場(chǎng)馬赫數(shù)Ma=0.2，雷諾數(shù)Re=200，介質(zhì)為空氣。時(shí)間步長(zhǎng)為dt=2×10-5s，總計(jì)算時(shí)間為t=0.15s，當(dāng)不可壓流場(chǎng)計(jì)算趨于周期變化時(shí)，即當(dāng)t=0.05 s時(shí)，開(kāi)始計(jì)算聲場(chǎng)。進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算時(shí)，左邊界為速度進(jìn)口，右邊界為壓力出口，上下為對(duì)稱邊界，域內(nèi)正方形為內(nèi)部面，在聲場(chǎng)計(jì)算中，域內(nèi)正方形到外邊界為PML區(qū)域。監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)于坐標(biāo)為A（0 ，10D）、B（0 ，35D）、C（0，44.9D）和D（0 ，45.1D）。
圖16 計(jì)算模型和網(wǎng)格劃分
圖17 瞬時(shí)聲壓云圖和y軸的聲壓分布
圖17（a）為計(jì)算區(qū)域聲壓分布云圖，從圖中可以看出，圓柱繞流噪聲是個(gè)偶極子聲源，PML區(qū)域吸收良好，圖17（b）是y軸的聲壓分布，可以看出圓柱上下方聲壓幅值相反。
4.9結(jié)構(gòu)聲耦合算例
考慮如圖18所示的大壩-水庫(kù)結(jié)構(gòu)聲耦合系統(tǒng)。大壩的介質(zhì)屬性為：彈性模量E = 3.437×109 Pa，泊松比μ = 0.25，密度ρs = 2000kg/m3，縱波波速為cp = 1436m/s；水的介質(zhì)屬性為：聲速ca = 1436m/s，密度ρa(bǔ) = 1000kg/m3。水面高度H = 50m，均勻分布的正弦載荷f(t) = 200×sin(18t) N/m作用在大壩頂部。
展開(kāi) 
