地球動力學數值模擬的案例
學習記錄——Workbench盤式制動器系統瞬態動力
學評估
駛過程數值模擬
駛過程數值模擬
今天學習的案例是Workbench盤式制動器系統瞬態動力學評估。難點是能量的輸入和輸出決定的是什么和當出現不合理的結果以后如何思考。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統的構建
導入模型如圖所示。
1.2材料模型系統的構建
密度：980
楊氏模量：110e9
泊松比：0.3
1.3有限元模型系統的構建
1.3.1材料賦予
1.3.2連接關系：轉動、固定和移動
1.3.3網格劃分
2.求解
2.1載荷邊界條件
轉動副
2.2位移邊界條件
2.3求解設定
時間0.1s，初始步數25，最小步數20，最大步數250，打開大變形。
下面是本案例的思維導圖。
展開 巖石單軸壓縮試驗的近場動力學數值模擬 ￥499
模型：常規態近場動力學
語言：Fortran
可實現完整多晶巖石或帶預制裂紋多晶巖石的單軸壓縮試驗的數值模擬，可出應力-應變曲線、損傷等演化過程。
（贈送代碼使用指導）
接橋梁抗風、列車空氣動力學數值模擬
本人某985土木工程碩士，橋梁風工程方向，接橋梁抗風、列車空氣動力學數值模擬項目。
改良楔形葉片旋轉空化器水動力學特性數值模擬分析
摘 要:［目的］旋轉空化器是通過高速旋轉的葉片在水中產生超空泡來滿足不同工程實際應用需求，有必要對葉片形狀進行改良設計以提高其工作性能，探究葉型改良對空化器水動力學特性的影響。［方法］首先，針對旋轉空化器楔形葉片的原始葉型進行改良設計，建立葉片改型前、后旋轉空化器的三維幾何模型；然后，基于 ANSYS Fluent 軟件對原始葉型和改良葉型空化器在不同轉速下的自然空化流場開展數值仿真計算；最后，根據計算結果對二者的水動力學特性進行對比分析。［結果］結果顯示，相比原始葉型，改良葉型產生的空泡除存在于葉片出口邊外，還可以存在于副進口邊，這兩部分的空泡會隨著轉速的升高而逐漸連接成一個整體，因而改良葉型空化器產生的空泡尺寸更大，產生的自然空化更強；改良葉型在葉根處產生的空化效應較強，而原始葉型在葉尖處產生的空化效應更強；當轉速較高時，改良葉型產生的空泡會與旋轉空化器裝置的四周壁面接觸，導致空泡尾部形態沿半徑呈直線型變化。［結論］所做研究可為旋轉空化器的設計和應用提供重要參考。
關鍵詞：旋轉空化器；水動力學特性；改良葉型；自然空化；數值模擬
0 引 言
空化現象最早發現于船舶螺旋槳上，由該現象所帶來的噪聲、振動和空蝕破壞等負面影響對船舶性能提出了巨大挑戰[1]，如何使空化現象穩定可控，已成為眾多學者關注的問題。根據伯努利方程，當物體在水下以足夠高的速度運動時，其周圍流體的局部壓力會下降，當降至飽和蒸汽壓以下后，流體會發生汽化從而產生空化。隨著物體速度的進一步增大，空化區域（空泡）將擴大從而形成包裹物體的超空泡[2]。
展開 
地球物理流體動力學中的絕對和相對渦度
在地球物理流體動力學中，相對渦度是由氣流通過彎曲路徑和風切變產生的。
三維旋轉，也稱為渦度，描述了海洋環流和天氣系統的行為
在地球表面，能量、動量和水分通過大規模的流體波動重新分配。在大氣中觀察到的三維旋轉負責將能量、動量和水分從一個點轉移到另一個點。三維旋轉，也稱為渦量，描述了海洋環流和天氣系統的行為。在描述大氣中的渦度時，絕對渦度和相對渦度是兩個需要理解和解釋清楚的術語。
什么是渦度？
渦度是一種顯微測量值，指示流體的自旋和旋轉。渦度描述了流體中局部旋轉的矢量表示。在地球系統中，渦度表示為風分量變化的凈幅值。
通常，渦量定義為速度的旋度。沿正交笛卡爾軸 x、y 和 z 使用 u、v 和 w 表示的風分量將流體包裹經歷的完整旋轉或自旋描述為：
x、y、z 坐標中的單位向量分別由 i、j 和 k 給出。
使用渦度分量表示大氣的旋轉動力學
在討論大氣或氣象模型時，渦度是一個不可避免的量。使用參數渦度描述與水圈、對流層和大氣相關的旋轉動力學。
渦度是一個具有水平和垂直分量的量。水平渦度矢量的方向連同水平速度矢量會影響上升氣流的旋轉，尤其是在雷暴期間。同樣，在關注大氣環流研究的同時，考慮了渦量的垂直分量，因為它與散度、大氣中的垂直運動和水平渦量有關。
地球物理流體動力學和渦度
在地球物理流體動力學中，渦量的垂直和水平分量非常重要。為了描述大氣的低層，使用了水平分量，而當風的速度或方向發生變化時，垂直分量起著重要作用。
渦度可以使用術語絕對渦度在慣性參考系中表示：
相對于地球的自轉，渦量使用以下等式描述：
在討論地球系統中流體的運動時，絕對渦度和相對渦度是交替使用的兩個術語。
絕對渦度
渦量的垂直分量在大尺度動力學中非常重要。
展開 【CAE案例】針對法國吉倫特河口灣大尺度地貌動力學數值模擬研究
01 研究背景
本次研究的目的為初步建立一個基于真實條件的大尺度地貌動力學模型以對大型河口灣地區的泥沙遷移以及中期（5年）河床演變進行相對準確的預測。該模型最終可被用于測試各類解決方案以防止河口灣地區的一些關鍵設施遭到泥沙遷移的侵蝕和堵塞等影響。
此次研究的區域是位于法國西部的吉倫特（Gironde）河口灣。作為法國乃至歐洲西部沿海最大的河口灣，吉倫特是多爾多涅河（Dordogne）和加龍河（Garonne）的匯合點以及入海口，其寬度從3到11公里不等，而縱深有將近80公里，總面積達到635平方公里。受到兩條主干河流的影響，其累計流量一般在50到2000 立方米/秒不等，在洪澇季節甚至可超過5000立方米/秒。其復雜的河口條件以及巨大的面積使得該地區在數值模擬方面需要大量的計算資源，因此對該地區泥沙遷移以及地貌動力學方面的研究直到最近都一直難以推進。鑒于吉倫特的典型性，我們將其作為我們此次的主要研究對象。
本次的研究將涵蓋整個吉倫特河口灣，在其中我們將選取多個測量點以在模型輸出結果和觀測數據之間做出一個初步的比對。在工具方面我們將利用法國電力自主開發的自由水力學軟件TELEMAC-MASCARET。其中為平衡模型精度和計算資源要求，我們將主要利用2D模型來進行研究。關于該模型的具體細節設定會在接下來的部分介紹。
02 模型建立
水力學模型
水力學部分將由TELEMAC-MASCARET系統中的二維水力學模塊TELEMAC-2D完成建模。模型的計算范圍將覆蓋整個吉倫特河口，包括上游河段、中央匯流區和入海口。TELEMAC-2D中所使用的非結構有限元網格可以更加適應大尺度建模的需要，同時在重點區域（例如在本案例中的中央匯流區）可以進行較為靈活的網格加密以反映該區復雜的物理現象。
展開 2018 計算地球動力學前沿問題國際學術研討會
會議成果包括：
1）國際著名的地球科學家中國科學院計算地球動力學重點實驗室的石耀霖院士，美國密蘇里大學的劉勉教授，以及科羅拉多州立大學的鐘時杰教授都介紹了地球科學前沿問題的最新進展。包括地球計算的研究及進展，數值模擬的發展及研究思路，地球深度動力學過程及青藏高原地殼增厚和高原隆升的機制等。這些精彩的報告激起了聽眾們的極大興趣，并引發了熱烈的討論。
2）多位優秀的青年學者在會議上展示了他們極具創新精神的工作。包括通過數值模型介紹海洋生態系統，給人很深的啟示；基于青藏高原東北緣的深地震反射剖面，探明青藏高原東北 部的巖石圈結構，并分析探討了不同構造單元之間的相互作用及演化過程；利用地球動力學數 值模擬方法，研究地殼變形，地幔對流，板塊在地幔轉換帶的停滯等重要問題；通過構造分析 及低溫熱年代學工作，厘清高原的隆升機制并與約束生長時間。這些工作讓人耳目一新，印象 深刻。
3）在和與會專家深入交流后，初步在下列重要問題的研究上達成了合作意向：利用Citcoms 程序，結合區域構造背景，對地幔對流問題進行深入的研究；利用熱-力學及數值計算方法，探討地幔轉換帶水的運移機制；利用數值模擬方法結合地球物理觀測數據對青藏高原的殼幔結構 及深部動力學過程進行深入研究。
展開 【CFD數值模擬算例】水面浮體（浮式風電塔）與波浪的流固耦合動力響應數值模擬
這需要考慮流體力學、彈性力學和動力學。
2、波浪模擬
使用譜分析方法或其他波浪生成技術，模擬實際海洋環境中的波浪。
調整波浪參數，如波高、波長、周期等，以匹配實際條件。
3、流固耦合分析
設置浮體與流體之間的交互邊界條件。這通常涉及到動網格技術，以適應浮體的運動。
應用合適的數值方法，如有限元法(FEM)或有限體積法(FVM)，解決流固耦合方程。
4、動力響應計算
求解浮體的運動方程，得到其位置、速度和加速度隨時間的變化。
分析浮體的動力響應，包括振幅、頻率和響應譜等。
5、結果可視化與驗證
使用可視化工具，展示浮體的運動軌跡、波浪形態和流體動力變化。
通過與實驗數據或其他可靠來源的對比，驗證模擬結果的準確性。
6、參數化與優化
改變浮體的幾何參數、材料屬性或運行條件，觀察其對動力響應的影響。
基于數值模擬結果，提出浮式風電塔設計的優化建議。
7、模擬報告與文檔
編寫詳細的模擬報告，記錄模型設置、方法、結果和結論。
整理相關的文檔和腳本，確保模擬過程可重復和可追溯。
通過這些步驟，可以對水面浮體（如浮式風電塔）與波浪的流固耦合動力響應進行詳細的數值模擬，以支持工程設計和決策。
文章內容轉自：“云數仿真”公眾號
展開 汽車空氣動力學數值計算
汽車空氣動力學數值計算.part3.rar
汽車空氣動力學數值計算
汽車空氣動力學數值計算.part2.rar
汽車空氣動力學數值計算.part1.rar
BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 一個3DOF動力學模型的理論分析和數值仿真
市面上的結構動力學教材（振動力學、振動理論等）都會包含多自由度系統的振動理論，有時候它們可能把兩自由度系統單獨列出一章節，但筆者沒見過單獨列出三自由度系統的，這就是筆者寫此文的原因。
01 運動微分方程（動靜法)
理論中，根據下式可求解固有頻率；
02 數值仿真（模態分析）
建立一個三自由度系統。設M1=50Kg，M2=25Kg，M3=12.5Kg；K1=200000N/m，K2=100000N/m，K3=50000N/m。
03 傳遞函數
假設系統阻尼為比例阻尼，模態阻尼比恒為0.02，運行以下腳本。
04 數值仿真（諧響應分析）
在M1上施加單位力，掃頻范圍為0.01Hz到20Hz，使用比例阻尼模型。
05 附：TMD減振機理研究
先去掉M3和K3，其它參數不變，三自由度系統變為兩自由度系統。
M1上作用單位簡諧荷載，M2的位移響應:
下圖的兩個峰值，分別為：7.1164Hz，14.213Hz。
假設M3=5Kg，求K3等于多少時，M1上作用單位簡諧荷載，M2的振動響應最小。
下圖的前兩個峰值，分別為：5.8571Hz，8.3858Hz
使用scilab再算一次
展開 
【數值模擬】基于改進體積力法的導管螺旋槳水動力性能
基于機翼理論，分析導管水動力模擬失真的原因，并以質量流量和體積力分布模型為切入點，提出修正思想和方法；然后，采用 RANS 方法探究經質量流量修正后的 2 種體積力分布模型的模擬精度。
01數值模擬方法
采用 RANS 方法和 STAR-CCM+平臺求解器開展基于體積力法的導管螺旋槳水動力性能研究。
（1）控制方程
對于三維定常、不可壓縮的黏性流場，流體滿足連續性方程和動量守恒方程：
（2）計算模型及網格劃分
選取 Myring 型回轉體和荷蘭船模試驗水池著名的 No.19A 導管作為研究對象。Myring型回轉體和 No.19A 導管的幾何外形圖如圖 1 所示。
圖1 回轉體和導管幾何外形圖
計算域及邊界條件如圖 2 所示。流體計算域為長方體和組合體之間的區域，長方體的長、寬、高分別為 80b（ b 為回轉體平行中體長度 ） ，16b和 16b。
展開 使用火災動力學模擬器(FDS)完成火災CFD模擬課程（英） ￥15
使用火災動力學模擬器(FDS)完成火災CFD模擬課程（英）
發布于2026年3月
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz, 雙聲道
語言：英語 | 時長：12小時45分鐘 | 大小：9.42 GB
**FDS實用火災建模 — 熱釋放速率、暖通空調、控制系統及高級CFD應用**
**您將學到什么**
- 使用FDS和 PyroSim 構建完整的火災模擬模型，從幾何設置到結果解讀。
- 設計結構化計算網格，并利用特征火災直徑計算合適的單元尺寸。
- 定義材料、反應、組分和表面，以準確模擬火災增長和煙氣行為。
- 布置和配置測量裝置，用于測量溫度、能見度、煙氣層高度、熱釋放速率和流量。
**課程要求**
- 具備傳熱學和流體力學等工程基礎的基本理解會有幫助，但非強制要求。
- 無需具備FDS或PyroSim的先驗經驗。課程循序漸進地涵蓋基礎知識和高級概念。
- 需要一臺能夠運行PyroSim和FDS模擬的計算機。
- 必須具備學習計算火災建模并應用工程判斷的意愿。
**課程描述**
火災建模在性能化消防安全設計中已不再是可選項 — 它是必不可少的。
這門關于火災動力學模擬器(FDS)的完整專業課程，將帶您從零基礎走向高級實際火災建模應用。無論您是消防工程師、CFD工程師、機械工程師、安全顧問還是研究人員，本課程旨在讓您在構建、運行和解讀火災模擬方面具備專業能力。
我們從火災動力學基礎、燃燒原理以及理解FDS工作原理所需的CFD基礎知識開始。
展開 『分享』帶約束非線性多體系統動力學方程數值分析方法
Lagrange 方法是建立帶約束多體系統動力學方程的普遍方法之一,其方程的形式為微分2代
數方程組,數值計算與數值分析是研究多體系統動力學特性的重要方法。本文利用縮并法給出了
帶約束多體系統動力學方程的隱式數值計算方法和Lyapunov 指數的計算方法。將數值仿真、Lya2
punov 指數計算和Poincare 映射有機結合,分析非線性多體系統動力學行為。通過一個算例,說明
該方法的有效性。
帶約束非線性多體系統動力學方程數值分析方法.pdf
展開 基于GROMACS的冰的拉伸分子動力學模擬
圖4 拉伸過程冰晶胞的變化
圖5 拉伸過程冰晶胞的能量變化
結語
通過GROMACS分子動力學模擬，本案例成功探究了冰晶胞拉伸的演變過程。對于相關領域的研究人員和工程師來說，本案例提供了一個有力的工具，可以為解決實際問題提供理論依據和技術支持。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們聯絡。
