改进近场动力学方法在圆柱绕流问题中的应用

在传统近场动力学键理论方法的基础上,考虑粒子邻域范围内粒子间的法向键力作用,并引入了切向键力作用,提出一种改进的近场动力学键理论方法。该方法假设速度场在粒子邻域范围内线性变化,根据均质不可压缩牛顿流体的运动特性,推导出基于拉格朗日描述的近场动力学形式的流体运动控制方程,分别考虑法向键力与压力、切向键力与黏性力的关系,克服了传统近场动力学键理论方法难以描述流体黏性力的局限性。采用Fortran语言编程,利用改进的近场动力学键理论方法模拟计算了低雷诺数时无限域圆柱绕流问题算例,并与有限体积法的模拟结果进行对比,分析了在x、y方向速度场的分布、速度最大值的误差。结果表明:本文提出的改进近场动力学键理论方法与有限体积法的模拟结果在x、y方向速度场的分布、变化趋势基本一致,且终止时刻速度最大值误差分别为6.4%、22.6%,从而验证了该方法的可行性和有效性,可为近场动力学方法在流体问题领域中的应用提供参考。     

近场动力学方法在C/C复合材料烧蚀问题中的应用

C/C复合材料是一种碳纤维增强的新型复合材料,作为抗烧蚀材料而广泛地应用于飞行器的热防护领域。在热化学烧蚀作用下,C/C复合材料通过质量损失,带走大量的热,从而阻止高温对飞行器内部结构部件的损害,保证工作人员和仪器的安全。C/C复合材料的热化学烧蚀是一个典型的非线性、不连续问题。不同于传统偏微分方程在不连续边界上的奇异性,近场动力学(PD)理论采用积分-微分方程避开了这一问题,可以在不引入其他复杂判定条件的情况下,用于描述烧蚀界面的移动问题。通过对热化学烧蚀作用下C/C复合材料质量的损失和结构边界移动过程的近场动力学数值模拟,分析了热化学烧蚀与温度场耦合作用下C/C复合材料烧蚀性能的变化规律。     

近场动力学方法在边坡稳定性分析中的应用

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中有着广泛的应用,以近场动力学方法代替有限元法,可以在有限元求解不收敛的情况下得到边坡失稳状态下的滑移趋势。基于非关联流动法则,可以得到摩尔-库仑屈服模型的近场动力学应力更新算法。以边坡系统的最大位移为失效判据,建立了边坡的最大位移与折减系数之间的关系曲线,可以得到边坡的安全系数以及边坡的滑移面。以引江济汉工程边坡为研究对象,利用近场动力学强度折减法分别计算了边坡比为1∶2和1∶2.5两种工况下边坡的最大水平位移以及边坡的塑性应变分布情况,所得到的计算结果与实际施工情况基本一致,表明该近场动力学强度折减法可用于分析边坡的稳定性问题。