收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于CFD-DEM耦合的三维仿真软件研制

何庆炎  
【摘要】:流固两相流在人们的生产生活中应用广泛,航天、冶金、石油、热能动力、农业生产都离不开它。目前流固两相流的研究大都采用理论研究和实物实验的方法,还有采用多种商品软件耦合的办法来进行仿真模拟,但由于商品软件价格昂贵,既不利于理论研究也不利于仿真实验。采用CFD软件仿真计算,可以为实验提供指导,以节省大量的人力、物力和时间,让研究人员从繁重的编程和试验中解脱出来,把更多的精力投放在计算流体力学的理论研究上。所以本文研究了与DEM(离散单元法)软件耦合的CFD(计算流体力学)软件功能模块。 本文从微观机理出发,以非定常、不可压缩的牛顿流体为研究对象,以三维结构化同位网格为离散空间,以有限体积法为离散化的主要方法,在时间上采用全隐式时间方案,对流场的计算方法采用SIMPLER算法为理论依据,对离散的方程组采用了G-S和TDMA两种迭代方法来求解,利用C++语言为开发语言,以OpenGL为显示工具,通过ODBC实现了对Access数据库的访问,在此基础上编写完成了三维瞬态模式的CFD软件。并且在对现有离散元法(DEM)理论进行深入研究的情况下,实现了该CFD软件与本项目组已经完成的DEM软件的耦合,以求能够仿真模拟流固两相流,并且实现了流固两相流双向耦合。通过与商品软件的对比测试,初步证明了CFD软件效果接近事实,验证了软件的正确性和可靠性。最后,作者又利用CFD-DEM耦合软件成功的仿真模拟了气吹式排种器的工作过程。 采用CFD与DEM(颗粒离散元法)耦合的方法,不但可以模拟仿真流场的变化,更能模拟出颗粒遇到流场后,受到流场作用力时的运动,以及流场受到颗粒的反作用力(即双向耦合),这使得仿真结果更接近于现实情况。既扩展了离散元法的研究角度,又增加了计算流体力学的范围,使这二者的理论体系得到融合。从而可减少新产品的试验的次数,加快新产品的研发速度,提高新产品的质量,减少新产品研发的开销。因此,CFD-DEM应用前景广泛,意义重大,它能够有效的节省时空成本。 本文在系统的完成了CFD软件从前端预处理到求解器的计算再到计算结果的后处理这一系列的功能,并且在理解DEM软件的结构后,改进了项目组已有DEM软件的功能。改进的功能包括DEM软件计算区域的自动生成,当DEM读取数据库时,程序调用计算域生成算法自动生成计算域,而合理的计算域范围能够减少网格数量,提高计算速度。文件系统的改进包括添加了计算参数的保存文件,计算参数的保存文件能够方便的载入和查询某次仿真计算参数,通过这些计算参数的载入可以减少用户的输入操作,通过查询某次仿真参数可以让用户了解某次仿真的参数设置。增添的用户交互操作功能包括利用鼠标滚轮实现仿真物体的放大和缩小,拖拽鼠标右键实现物体的旋转,拖拽鼠标左键实现物体的平移以及多文档退出的提示,这些功能可以使用户更好的操作DEM软件。对数据库的改进包括添加了虚边界振动以及多种虚边界共存,这些改动完善了虚边界的功能。 综上所述,本文的研究内容包括CFD软件算法的探讨和程序的编写,CFD-DEM耦合功能的实现,DEM软件的改进以及对CFD功能和CFD-DEM耦合功能的测试。通过对软件的测试,初步证明了CFD功能和CFD-DEM耦合功能的可行性和可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王志 ,黄荣华;螺旋进气道CAD/CFD优化设计方法的研究[J];小型内燃机与摩托车;2003年02期
2 况正谦,康继昌,李志春;面向CFD的程序自动并行化工具APFC[J];计算机应用与软件;1999年06期
3 况正谦,傅游,冯百明,康继昌;CFD程序自动并行化的相关性分析和通信策略[J];西北工业大学学报;2000年03期
4 云和明,李真,陈宝明;微小空间电子器件散热研究[J];山东建筑工程学院学报;2004年01期
5 曹新明;易磊;;面向对象CFD有限元集成软件的应用开发研究[J];新技术新工艺;2007年12期
6 周彩霞;刘建宁;;圆管内部流场的有限元解析[J];机械;2009年S1期
7 姜小放;曹西京;司震鹏;;大型电除尘器的CFD模拟及优化设计[J];电脑知识与技术;2009年21期
8 崔勇;关长涛;万荣;李娇;黄滨;;人工鱼礁流场效应的数值模拟与仿真研究[J];系统仿真学报;2009年23期
9 雷勇,魏涛,柳共青;CFD可视化研究与进展[J];航空计算技术;1999年01期
10 景莘慧;某功放模块的强迫风冷散热设计[J];电子机械工程;2005年05期
11 李国斌;朱云;汤啸洲;;弯管流量计量程比的研究[J];微计算机信息;2011年02期
12 李明东;利用CFD数值仿真技术确定电子设备风道特性[J];安全与电磁兼容;2002年03期
13 云和明;程林;陈宝明;杜文静;;电子元件散热的优化分析[J];工程热物理学报;2006年03期
14 谢代梁;邢玉雷;梁国伟;;大量程比射流流量计的仿真研究[J];传感技术学报;2007年07期
15 吴立春;;FLUENT软件在水力学中的应用进展[J];重庆教育学院学报;2009年03期
16 方建华;周以齐;胡效东;凌在山;;扩张式消声器的流体仿真及空气动力性能研究[J];系统仿真学报;2009年20期
17 时翔;廖红华;;CFD在微流控生物芯片设计中的应用[J];湖北民族学院学报(自然科学版);2010年02期
18 石祥钟,于佐东,肖英奎;水力机械CAD-CFD系统设计方法[J];农业与技术;2005年03期
19 梁德才;简弃非;;散热器翅片结构对流体流动及换热过程影响的数值仿真研究[J];电子机械工程;2007年01期
20 王婧;陈乃录;张伟民;袁俭;;气淬过程中换热系数的数值模拟[J];热加工工艺;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵连会;罗剑枫;黄志慧;;某型压气机三维CFD计算分析[A];中国动力工程学会透平专业委员会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
2 陈君;代洪浪;李治友;;CFD在转炉二次除尘系统设计中的应用[A];第5届中国金属学会青年学术年会论文集[C];2010年
3 王金锋;谢晶;;基于CFD技术的冷藏车优化设计[A];上海市制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
4 黄龙太;;基于CFD的飞艇气囊气动外形优化研究[A];2011年中国浮空器大会论文集[C];2011年
5 朱家亮;张涛;韦朝海;冯春华;;基于CFD的内循环流化床流场结构分析及优化设计[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 孙春耕;罗璟;张利;何敏;;水压双喷嘴挡板阀先导阀的CFD分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
7 周易;王艳珍;刘春慧;;压缩机泵油系统CFD模拟计算[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
8 方键;凌祥;桑芝富;杨全保;;侧进式搅拌器混合过程的CFD模拟[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
9 李金成;陈作钢;代燚;;风洞循环水槽的CFD辅助设计[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
10 瞿晓华;陈江平;;轿车除霜CFD分析与试验验证[A];上海市制冷学会2007年学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程秀花;温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D];江苏大学;2011年
2 曹晓畅;管式搅拌反应器流动特性与混合特性的CFD数值模拟[D];东北大学;2009年
3 康国兵;水力式流浆箱关键技术机理研究与CFD应用[D];华南理工大学;2011年
4 董国朝;钝体绕流及风致振动流固耦合的CFD研究[D];湖南大学;2012年
5 曾劲松;基于CFD的高浓漂白塔稀释区流场及卸料系统的研究[D];华南理工大学;2011年
6 马千里;CFD非结构化网格流场体可视化方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 杨方飞;机械产品数字化设计及关键技术研究与应用[D];中国农业机械化科学研究院;2005年
8 胡效东;基于CFD仿真和试验的抗性消声器研究[D];山东大学;2007年
9 才委;双涡轮液力变矩器转矩分配特性研究[D];吉林大学;2009年
10 李朝;近地湍流风场的CFD模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁寒雨;安全阀开启过程阀口流场的CFD数值模拟与试验研究[D];华南理工大学;2010年
2 赵鹏飞;船用螺旋桨敞水和空化性能CFD预报[D];大连理工大学;2011年
3 徐瑛杰;尾迹面法在CFD气动力计算中的应用研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 陈雪宇;建筑排水系统CFD模拟研究[D];南华大学;2010年
5 王宏亮;轴流式油气混输泵单个压缩级叶轮流场CFD模拟分析[D];兰州理工大学;2005年
6 余鑫;汽车液力变矩器内流场的数值分析[D];吉林大学;2005年
7 何庆炎;基于CFD-DEM耦合的三维仿真软件研制[D];吉林大学;2012年
8 刘震卿;桥梁墩台局部冲刷与CFD仿真研究[D];湖南大学;2010年
9 任吉超;大口径复合式气体分布器流场CFD模拟和实验研究[D];天津大学;2010年
10 富影杰;基于CFD的螺旋槽干气密封微间隙流场及密封性能研究[D];兰州理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;艾默生网络能源CFD检测服务:节能从规划开始[N];中国计算机报;2009年
2 边际;林左鸣检查中航工业CFD技术研发工作[N];中国航空报;2010年
3 张伟 记者 李晓辉;城建网格化管理正式“动手”[N];锦州日报;2006年
4 记者 蔡晓磊;“网格化”让五华环境更优美[N];昆明日报;2010年
5 熊金超;将城区划格结网[N];中国质量报;2005年
6 ;CID COD CCD CFD CBD CLD仅是概念吗?[N];中国建设报;2001年
7 吕传声 张大鹏;棋盘式布警 网格化巡防[N];北方法制报;2007年
8 通宣;强化网格化巡逻见成效[N];北方法制报;2007年
9 记者 刘大毅;大连万家企业有书屋[N];辽宁日报;2010年
10 阮仕喜 邢桢;麟游网格化巡防机制立大功[N];人民公安报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978