滑水的案例
中科院蘭州化物所周峰研究員團隊Matter: 濕滑多層水凝膠材料制備新方法
自然界中許多濕滑的生物組織具有典型的層狀結構，進而賦予其獨特的功能特性，水凝膠是制造類層狀組織結構體的重要人工材料，如何實現仿生層狀濕滑水凝膠材料的按需制造，突破層數、層網絡結構、幾何尺寸、厚度、成分和力學性能在時間尺度上的精確調控頗具挑戰。
圖1. UV-SCIRP方法學制備多樣化層狀濕滑水凝膠材料的示意圖。
近期，中科院蘭州化物所麻拴紅副研究員、周峰研究員團隊和美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）賀曦敏教授團隊合作提出了一種制備類組織層狀水凝膠材料的新方法：紫外引發的表面催化引發自由基聚合（UV-SCIRP）; 利用該方法可以成功制備具有可控厚度、組分、幾何結構和尺寸的多樣化層狀水凝膠潤滑材料（圖1）;通過該方法制備得到的水凝膠材料層狀特征明顯、層數可控、層厚度均勻且可調, 層界面結合良好, 適用于構筑化學組分交替的多層水凝膠材料（圖2）；該方法可實現復雜形狀和尺寸水凝膠結構體的濕滑改性修飾，如平面、曲面、通道和球體（圖3）；利用UV-SCIRP方法還可成功制備血管狀多層水凝膠結構體，層厚度、化學組分、網絡孔隙率和力學強度精確可調控（圖4）。這項研究工作打破了層狀水凝膠材料制造的傳統“砌磚”成型方式，從界面聚合化學角度出發，提出一種與天然層狀生物組織形成過程相似的聚合新方法學（圖5），為開發具有廣泛應用前景的仿生層狀濕滑水凝膠材料提供了一種全新的制造途徑。
圖2. 利用UV-SCIRP方法制備多層水凝膠材料。
圖3.
展開 中科院蘭州化物所王曉龍研究員、周峰研究員等AFM：在仿真濕滑水凝膠器官模型取得進展
通過表面吸附的方式將金屬配位離子（Ca2+）負載于3D打印的水凝膠模板表面，然后浸沒于一定濃度的海藻酸鈉溶液中，利用快速界面誘導擴散凝膠化機制在水凝膠模板的表面組裝一層海藻酸鈉/Ca2+水凝膠。最后通過進一步離子配位強化和加熱去除熱可逆的水凝膠模板，得到具有完整結構的中空水凝膠結構。
圖1. 仿真濕滑水凝膠組織器官模型的制備過程
該方案提供了一個綠色、高效、易于執行的中空水凝膠結構制備方法。作者制備了具有任意復雜的3D組織器官模型，包括肺、血管網絡、肝、手、膀胱、胃部、腸等生物器官結構。特別地，基于水凝膠可調控的力學性能，考慮到不同組織器官的模量差異以及梯度結構，作者通過超分子層層組裝構筑了具有梯度結構的水凝膠組織器官模型。這些生物組織結構模型在生物醫學的不同研究和應用領域具有重要的意義。
圖2. 仿真濕滑水凝膠組織器官模型
水凝膠器官模型的體外模擬測試
作者首先制備了水凝膠血管用于模擬導絲介入過程。結果表明，相比于傳統的硅膠基和樹脂基血管模型，水凝膠獨特的濕滑特性提供了優異的水潤滑性能，更加接近真實的血管生理環境，當醫用導絲在水凝膠血管中介入時，能夠表現出較好的順滑度，具有更低的摩擦系數和更穩定的摩擦行為。另外，作者還展示了水凝膠消化系統模型，用于模擬體外可控藥物釋放過程。相比于標準的硬質體外消化系統而言，水凝膠消化系統模型具備仿真的幾何結構和通道，同時提供了生理微環境，有助于體外測試評價。
展開 采用Dytran軟件進行輪胎水滑特性研究
輪胎水滑現象是指路面上有水膜，汽車在路 面上行駛時輪胎與路面之間被水膜隔開，導致輪 胎與路面的摩擦力減小或喪失的現象，原因在于 輪胎與路面間的水膜壓力上升而大于輪胎與路面 問的接觸壓力。由于水滑是涉及輪胎變形與周圍 流體耦合作用的復雜現象，因此數值解析研究直 到２Ｏ世紀９Ｏ年代后期才開始進行
采用Dytran軟件進行輪胎水滑特性研究.pdf
：基于水滑石限域效應的新型超分子活性聚合方法
近日，
北京化工大學的
史文穎副教授、
呂超教授團隊
先利用水滑石的限域效應對單體分子進行有序排列，從而開發出一種新型的超分子活性聚合方法。
活性超分子聚合物（LSP）的出現提供了一種新穎的研究途徑，已被用于建立具有鏈長和分散度可控的超分子聚合物。嚴格地講，超分子聚合物的“活性”是指其可以重復多次從活性端伸長。但是，由于超分子的活性聚合是針對特定的系統，需要對單體結構進行精確的調節和多步修飾，極大地限制了它們的通用性和應用范圍，因此，在單體的設計上仍然面臨著嚴峻的挑戰。為了突破當前的瓶頸，使用簡單的可商購單體制造LSP是一種有效的方法。然而，由于熱力學自發成核，使用簡單的單體來制備活性超分子幾乎不可能實現。這是因為與自發成核的活化勢壘相比，成核步驟中簡單單體的活化勢壘不夠高，無法控制后續伸長的動力學。因此，該問題限制了活性超分子聚合物的制備成本及廣泛應用。
北京化工大學史文穎副教授、呂超教授團隊開發的新型活性超分子制備方案很好的突破了該領域的瓶頸，解決該問題的關鍵是合理選擇組裝途徑，提高成核步驟中的活化勢壘，以使具有簡單單體的超分子聚合物的伸長得以實現。他們利用水滑石（LDH）納米材料的限域效應，使得各種簡單單體（例如苯，萘和芘衍生物）成功地形成了具有可控長度和窄分散性的活性超分子聚合物（LSP）。以簡單的芘衍生物（溶劑綠7，SG7）為例，聚合度可以達到約6000。動力學研究表明，LDH克服了巨大的能壘，可以抑制單體的無序聚集（自發成核）、阻止有序組裝的亞穩態LSP的分解，促進LSP種子誘導的超分子聚合物（SSP）的快速生成。
展開 
SPH在入水沖擊、機輪滑水和水上迫降中的應用
以下就是幾個例子，供大家參考
首先是SPH法在飛機水上迫降中的應用
由于項目secrect，飛機方面K文件不予分享，表示抱歉
但是下面幾樓中有楔形體和球入水的K文件，大家可以下載作為參考。
里面有些設置并非完美的，希望同學們繼續探索，能比我走的更遠一些。
K文件來啦~
sph wedge_less_0.02m_6.12v.rar
/ R# n& B& M) R
楔形體入水沖擊，ALE和SPH我都做了嘗試，其中有一組是不同疏密的SPH粒子間距和ALE網格大小的比較
K文件已傳，其中SPH粒子很稀疏，大家當做試練吧~
二維納米材料——類水滑石（LDHs）用于氣體和液體膜分離過程的最新研究進展
其中，類水滑石（LDHs）作為一類二維納米材料，具有均勻的層間通道，允許在通道高度與客體分子的動力學直徑相當的條件下進行精確的篩分。因此，在膜分離方面展現出良好的應用前景，被認為是制備高性能分離膜的理想材料。
【成果簡介】
近日，寧波大學的李硯碩教授和大連理工大學的劉毅教授（共同通訊作者）等人首次總結了LDHs納米材料用于氣體和液體膜分離過程的最新研究進展，包括其制備、結構、性質及應用，并展望了LDHs在膜分離領域的發展前景。在J. Membr. Sci 上發表了“Recent advances in layered double hydroxides (LDHs) as two-dimensional membrane materials for gas and liquid separations”的綜述論文。作者闡述了LDHs納米材料的制備、剝離和修飾方法，并詳細的介紹了引入LDHs在氣體和液體分離膜中所起的作用。該論文的第一作者為寧波大學的逯鵬博士，北京林業大學的王強教授為合作作者。
【圖文導讀】
1.LDH
s
的結構
和修飾
圖1. 多晶型堆積模式的LDH的結構
（a）六角形；（b）菱形；（c）剝離LDHs的一般過程
圖2.
展開 Abaqus/CFD——流體動力學分析模塊介紹
使用Abaqus/CFD和Abaqus/Standard及Abaqus/Explicit進行多物理場耦合仿真，如動脈瘤分析、電子元件冷卻分析、輪胎滑水分析及油箱中液體晃動等等。
流固耦合及熱傳導在Abaqus/CFD與Abaqus/Standard都可以實現。流固耦合在Abaqus/CFD與Abaqus/Explicit可以實現，但熱傳導不可以。
Abaqus/CAE支持創建CFD模型。
流固耦合分析時，需要分別定義流體與固體的接觸面。
Abaqus/CFD jobs提交執行與普通Abaqus的jobs文件一樣。流固耦合分析的jobs文件提交通過Co-excution提交。
以上簡單介紹了Abaqus/CFD 流體動力學模塊的應用、建模及分析提交的知識，后續將為大家分享更多內容。
Abaqus CFD——流體動力學分析模塊介紹.pdf
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技術鄰推薦：
ABAQUS焊接模擬-空間三維多路徑串行焊接（Fortran子程序二次開發）
基于Hypermesh聯合lsdyna采用SPH方法模擬高低水位流動
Abaqus 中創建零厚度cohesive單元的幾種方法
展開 5/6 LS-DYNA SALE瞬態流固耦合分析
本期主要內容
SALE基本理論
最新開發的關鍵字介紹和應用
使用經驗及注意事項
模型案例獲取方式等
目標用戶
關心瞬態流固耦合應用的用戶，如油箱晃動、水上迫降、減速傘、爆炸、輪胎滑水 、鳥撞等。
時間
2022年5月6日（周五）14:00-16:00
費用
免費
講師簡介
王強 | Ansys高級應用工程師
2013年于上海大學獲得固體力學專業碩士學位，其后一直在CAE相關咨詢公司從事LS-DYNA軟件的技術支持及工程咨詢項目服務，在ALE，S-ALE，ICFD，EM, CESE，DEM，EFG，SPH，CPM，熱分析，隱式分析，用戶自定義材料，用戶自定義載荷和MPP等技術方面的應用具有深刻的理解，已經為中國的LS-DYNA客戶提供超過2000多個技術支持問題解決，同時在整車被動安全，航空發動機鳥撞，機匣葉片包容及整機傳力，飛機風擋玻璃及機翼鳥撞，飛機水上迫降，返回艙著陸，直升機座椅吸能，星箭分離，減速傘折疊及展開全過程，安全氣囊及安全帶對標等方面具有相應項目分析經驗。
展開 5噸級地效飛行器AG930
該機采用大長寬比船身+小展弦比機翼+T型高置尾翼的布局，極大提升飛行及水面起降的安全性；船身底部運用抗沉式水密艙設計方式，有效保證飛機滑水及緊急著水時不因局部損傷而沉沒；同時采用導流式涵道動力布局方案，利用“動力增升原理”實現低速短距起降。
該機采用單駕駛模式、最大載客13人、航程400km、起降抗浪高度0.6m、地效區內巡航飛高0.5m-3.0m，加裝外翼后可在150m高度穩定飛行。可加裝搜救設備，客艙改裝為應急救援艙、任務設備艙等，滿足海上救援、海事巡邏等多種任務需求。
同時，AG930地效飛機憑借其舒適的飛行體驗、高效的運輸效率、良好的經濟性和高安全性等優勢，在中短途運輸、海岸線巡邏、旅游觀光等方面具有廣泛應用前景，對完善我國應急救援裝備體系、充分發揮通用航空的交通運輸屬性、縮小地區交通網絡差異、促進居民消費升級等方面具有重要意義。
展開 報名 | LS-DYNA SALE瞬態流固耦合分析
歡迎關心瞬態流固耦合應用的用戶，如油箱晃動、水上迫降、減速傘、爆炸、輪胎滑水、鳥撞等預約本次活動了解更多詳情。
時間
5月6日（星期五），16:00-17:00
講師介紹
王強 | Ansys應用工程師
2013年于上海大學獲得固體力學專業碩士學位，其后一直在CAE相關咨詢公司從事LS-DYNA軟件的技術支持及工程咨詢項目服務，在ALE，SALE，ICFD，EM, CESE，DEM，EFG，SPH，CPM，熱分析，隱式分析，用戶自定義材料，用戶自定義載荷和MPP等技術方面的應用具有深刻的理解，已經為中國的LS-DYNA客戶提供超過2000多個技術支持問題解決，同時在整車被動安全，航空發動機鳥撞，機匣葉片包容及整機傳力，飛機風擋玻璃及機翼鳥撞，飛機水上迫降，返回艙著陸，直升機座椅吸能，星箭分離，減速傘折疊及展開全過程，安全氣囊及安全帶對標等方面具有相應項目分析經驗。
展開 仿真技術在體育行業中的發展和應用
關于CAE在賽車運動中還需要做些多物理場仿真（例如FSI，滑水），瞬態超車和車輪操縱（以及戰術模擬）等，依然需要在賽車CFD社區的生產層面進行。
圖4：與雙美洲相關的結構和CFD模擬 獲獎團隊Alinghi Boat（由ANSYS Inc.提供）
英國奧林匹克隊一直擅長一些技術主導的夏季奧林匹克運動，如帆船和劃船、騎自行車（1988年著名的GB蓮花自行車隊就是一個例子）。他們還招聘了“技術與創新”總監。該主任的任務是確定領先的英國技術，公司和組織，利用可轉換的技術，在英國已經出類拔萃的奧林匹克運動中為英國隊和精英運動員提供可衡量的競爭優勢和性能差異（成本效益）。
圖5：1988——2008年GB奧運獎牌獲獎次數
在2008年北京奧運會期間，英國體育績效總監系統已經完全融入其中，而技術和創新（特別是CFD工具）正在提供競爭優勢。在帆船，騎自行車（見圖6來說明空氣動力學改進如何幫助提供獎牌）和賽艇訓練方面，GB隊在他們各自的領域占主導地位，幫助重新奪回球隊80年來最好的獎牌，上升到聞所未聞的第四名在獎牌榜上有47枚獎牌，包括19枚金牌。
圖6：英國奧林匹克自行車隊2008年獎牌表現和示例自行車CFD應用領域
許多其他夏季和冬季奧林匹克運動也被稱為使用CAE進行性能提升，甚至包括殘奧會的輪椅比賽。
圖7：瑞典奧林匹克隊為FloEFD贏得夏季奧運芬蘭級帆船模擬獎牌
圖8：使用FloEFD Concurrent獲得了雪橇金牌
就夏季奧林匹克游泳而言，2008年的LZR Racer Swimsuit則是在ANSYS FLUENT CFD軟件的幫助下開發的（見圖9）為北京奧運會帶來了巨大的影響（最終規則改變禁止某些類型的全身泳衣）。
展開 
連鑄車間職工金點子大匯總！經驗貼！！
一 、連鑄澆注過程氬氣調節
吹氬，吹氬，上（水）口一般沒有塞棒大；
拉速變化，大大小小變吹氬，金魚吐泡見“鬼火”，液面數據定高下。
較好的結晶器吹氬狀態
連鑄吹氬的原則是：
1.在滿足結晶器內液面不翻騰的狀態下，最好塞棒吹氬最好大于上水口吹氬，塞棒吹氬量要盡可能的大；
2.出現塞棒上漲或液面波動時檢查SEN還是上水口堵塞，如果SEN堵塞不明顯要著重調大上水口流量，其意義要大于塞棒吹氬。
3.時刻關注結晶器液面檢測數據，實現液面波動在±3毫米是連鑄吹氬的最終目的，根據液面檢測數據要隨時調整吹氬流量。氬氣調整總結成一句口訣。
4.隨著拉速的變化，吹氬量也是始終在調整變化的，一般講拉速大吹氬流量也大，拉速低吹氬流量也隨之降低。
二、 連鑄大包工操作崗位順口溜
1、 機械手、長水口；一清二正，垂直向下走！
一清：清理長水口上口殘余的耐材密封墊片，清理干凈徹底；
二正：耐材密封墊片放正、上水口與鋼包下水口對正
垂直向下走：長水口垂直向下，盡量以最快速浸入中包液面
2、 中間包勤檢查，工作層塌沒塌；每爐轉包提提看，水口下部斷沒斷。
3、 接鋼包，觀察好；包壁發紅拒上包，包沿掛鋼確認好。
從一爐爐鋼水能否上回轉臺到澆注過程嚴格的保護澆注，大包崗位起著把關和承前啟后的關鍵性作用，尤其對鑄坯質量的影響尤為重要。大包澆注的保護澆注采取的措施有浸入式長水口、吹氬和覆蓋劑等，每爐澆注結束后要對長水口碗口進行清理使用燒氧槍工具進行清理，這樣很容易式空氣吸入造成鋼水增氮及二次氧化，而且燒氧導致水口碗部耐材侵蝕掉塊，加之大包使用連滑水口導致在澆注過程中上下水口接觸面產生間隙，使得空氣吸入造成增氮及二次氧化，對鑄坯質量造成嚴重影響。
展開 Abaqus流固耦合仿真方法 附ABAQUS初學者用戶子程序小例子下載
仁者心動；拉格朗日網格在動，歐拉網格不動
特點：
a.可用于固體材料的大變形分析；
b.支持自適應網格細化；
c.可以定義網格運動：歐拉網格移動、旋轉、縮放等來包絡歐拉材料；
應用領域：
常規流固耦合：如液體箱晃動分析、飛機水域迫降、產品包裝模擬、填充模擬等；多相流固耦合：拋錨在水和泥中的沉降深度，帶空氣域的輪胎滑水性能分析；固體大變形分析：如軋制、鳥撞、切削等；爆炸分析：JWL狀態方程。
3.SPH
Smoothed Particle Hydrodynamics(平滑粒子流體動力學) 無網格法，注意：不是基于離散粒子間的碰撞、粘附等行為，這是跟DEM的最大區別。
這種方法是通過粒子間的物理距離、平滑距離h來確定“內核方程”，進而確定周圍粒子對中心粒子自由度的影響。
應用：
液體晃動、波浪、噴漆、水壓切割、氣流、填塞、破碎后的二次沖擊，鳥撞分析、射流爆破等。
方法：
把有限元網格轉化為SPH粒子，可以按照應力、應變或時間閾值來確定SPH粒子的轉化。
Tips：上圖是Abaqus自帶的流固耦合經典案例，幫助文檔搜索“Impact of a water-filled bottle”即可找到水壺跌落CEL/SPH兩種方法的inp文件。當初第一次看到CEL方法很震驚，下載完模型怎么也找不到里面的水在哪！（奧秘就藏在VFT工具里）~為了搞懂，我把這個案例說明翻譯了一遍，很有收獲。
三大類方法在流固耦合方面的表現：
根據具體計算需求，結合各種方法的特點，選擇最合適的手段進行流固耦合仿真分析。
下載地址：ABAQUS初學者用戶子程序小例子
展開 Abaqus流固耦合仿真方法大全
仁者心動；拉格朗日網格在動，歐拉網格不動
特點：
a.可用于固體材料的大變形分析；
b.支持自適應網格細化；
c.可以定義網格運動：歐拉網格移動、旋轉、縮放等來包絡歐拉材料；
應用領域：
常規流固耦合：如液體箱晃動分析、飛機水域迫降、產品包裝模擬、填充模擬等；多相流固耦合：拋錨在水和泥中的沉降深度，帶空氣域的輪胎滑水性能分析；固體大變形分析：如軋制、鳥撞、切削等；爆炸分析：JWL狀態方程。
3.SPH
Smoothed Particle Hydrodynamics(平滑粒子流體動力學) 無網格法，注意：不是基于離散粒子間的碰撞、粘附等行為，這是跟DEM的最大區別。
這種方法是通過粒子間的物理距離、平滑距離h來確定“內核方程”，進而確定周圍粒子對中心粒子自由度的影響。
應用：
液體晃動、波浪、噴漆、水壓切割、氣流、填塞、破碎后的二次沖擊，鳥撞分析、射流爆破等。
方法：
把有限元網格轉化為SPH粒子，可以按照應力、應變或時間閾值來確定SPH粒子的轉化。
Tips：上圖是Abaqus自帶的流固耦合經典案例，幫助文檔搜索“Impact of a water-filled bottle”即可找到水壺跌落CEL/SPH兩種方法的inp文件。當初第一次看到CEL方法很震驚，下載完模型怎么也找不到里面的水在哪！（奧秘就藏在VFT工具里）~為了搞懂，我把這個案例說明翻譯了一遍，很有收獲。
三大類方法在流固耦合方面的表現：
根據具體計算需求，結合各種方法的特點，選擇最合適的手段進行流固耦合仿真分析。
展開 輪船側滑式下水SPH仿真案例分享
另外一個是側翻問題，要保證輪船側滑入水之后，翻轉角度控制在安全范圍內，這個問題可以通過仿真手段來進行預測和改進。
工程模擬中多采用Flow-3D或XFlow來解決這類問題，當然我們用Abaqus中的SPH或CEL也可實現這種分析，下面分享一個SPH技術在輪船側滑式下水模擬中的應用案例。
考慮結構變形的流固耦合問題計算量巨大，假設輪船強度足夠，我們只關心上述問題中的側翻現象，以下的模型里面，輪船的殼單元被約束為剛體，在質心位置定義輪船的質量、轉動慣量；滑道部分也做了簡化，采用楔形墊塊，隨船體滑入水中后下沉水底；采用SPH粒子來模擬水，通過定義拉格朗日單元轉換實現SPH粒子建模，水域尺度為196×58×28m，父單元尺寸0.8m，SPH粒子總數約65W，i7-8線程32G家用電腦運行時長28小時。
側滑式下水Abaqus SPH仿真
最大側翻角度約為20°
側翻角速度
質心位移量
該模型目前存在問題：
1、SPH粒子數目較少，船體入水時激起的波浪中沒有出現明顯的水花，對于這種尺度的水域，SPH粒子數至少是百萬量級，水花才能較好的模擬出來。
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