柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，具有如下步驟：建立網(wǎng)衣的結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)衣周圍流場的三維數(shù)值模型；—求解流場三維數(shù)值模型的流體控制方程，計算得到網(wǎng)衣周圍的動水壓力P和速度U；動水壓力P沿網(wǎng)線表面的進行積分運算，得到作用在網(wǎng)衣的水動力荷載Q3；將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結(jié)構(gòu)模型，求解結(jié)構(gòu)模型，得到網(wǎng)衣的變形。本發(fā)明考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性情況及節(jié)點對剛度的影響情況，保證了網(wǎng)結(jié)構(gòu)變形的連續(xù)性。同時采用SST k?ω湍流方程，可考慮低雷諾數(shù)情況，在流固交接面處可進行受力傳遞，做到模型完全精細(xì)化耦合，減少了中間變量的設(shè)定，保證了模型的整體性及連續(xù)性。
【專利說明】
柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法。涉及專利分 類號G06計算;推算;計數(shù)G06F電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理G06F17/00特別適用于特定功能的數(shù)字計算 設(shè)備或數(shù)據(jù)處理設(shè)備或數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在深水養(yǎng)殖過程中，網(wǎng)結(jié)構(gòu)是主要的養(yǎng)殖方式。由于養(yǎng)殖物的生長繁殖對水體質(zhì) 量、流速及網(wǎng)結(jié)構(gòu)變形較敏感，其中流速大小決定了網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)水體交換能力，對結(jié)構(gòu)內(nèi)水質(zhì) 環(huán)境影響顯著，因此網(wǎng)衣的減流作用備受關(guān)注;另一方面，流速大小也會影響網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變形 情況，諸多研究表明，網(wǎng)結(jié)構(gòu)的受力一般與流速的二次方成正比，即使存在較小的流速差 異，也可能導(dǎo)致較大的受力誤差，由于網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般是由小尺度構(gòu)件組成的大尺度柔性結(jié)構(gòu)， 網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變形對其受力情況反應(yīng)敏感，為了得到較好的變形數(shù)據(jù)就需要對流場及網(wǎng)結(jié)構(gòu)剛 度進行準(zhǔn)確模擬。
[0003] 目前，國內(nèi)外利用物理模型試驗方法作為開展網(wǎng)結(jié)構(gòu)減流行為的主要研究手段。 由于網(wǎng)結(jié)構(gòu)屬于特種海洋工程結(jié)構(gòu)物，它完全不同于通常用于港口、海上油田等海工結(jié)構(gòu) 物，具有大變形、柔性、多孔的特點，物理模型試驗?zāi)M成本高、用時長，同時由于目前觀測 技術(shù)的限制，很難給出網(wǎng)衣全流域附近的整體流場情況。同時在數(shù)值模擬方面，國內(nèi)外學(xué)者 一直無法準(zhǔn)確模擬出網(wǎng)結(jié)構(gòu)近場的流速變化情況，在結(jié)構(gòu)變形方面往往采用莫里森公式對 網(wǎng)結(jié)構(gòu)受力情況進行經(jīng)驗估計，模擬方法中的關(guān)鍵系數(shù)需要通過物理實驗給出，造成模型 的特殊性增強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制的一種柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維 數(shù)值模擬方法，具有如下步驟：
[0005] -建立網(wǎng)衣的結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)衣周圍流場的三維數(shù)值模型；
[0006] -求解流場三維數(shù)值模型的流體控制方程，計算得到網(wǎng)衣周圍的動水壓力P和速 度U;將該動水壓力P沿網(wǎng)線表面的進行積分運算，得到作用在網(wǎng)衣的水動力荷載Q 3;
[0007] -將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結(jié)構(gòu)模型，求解結(jié)構(gòu)模型，得到網(wǎng)衣的變 形。
[0008] 作為優(yōu)選的實施方式，所述的結(jié)構(gòu)模型的控制方程為：
[0010]式中，δ是節(jié)點位移增量向量，t+AtQ是節(jié)點荷載向量，|F是等效單元應(yīng)力的節(jié)點力 向量，就是通常小位移情況下的單元剛度矩陣，是單元 初位移剛度矩陣，沐燦是單元的初應(yīng)力剛度矩陣。和$可以表示為：
[0011]
[0015] 式中，〇D是材料本構(gòu)矩陣，gS和這是第二類Piola-Kirchhoff應(yīng)力矩陣和向量。
[0017] 1?和分別是線性應(yīng)變和非線性應(yīng)變和位移的轉(zhuǎn)換矩陣。

[0029] Q為結(jié)構(gòu)受到的外載荷，包括重力載荷Qi、浮力Q2和水動力Q3;Q = Qi+Q2+Q3;重力Qi =PigV，浮力Q2 = P2gV，水動力力Q3=PS，其中，Pl是網(wǎng)衣的網(wǎng)線密度，P2是水的密度，g是重力 加速度，V是網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)單元的體積，P是作用于網(wǎng)線外表面的流體壓力，由SST k-ω湍流模型 計算得到，S是網(wǎng)線單元的表面積。
[0030] 作為優(yōu)選的實施方式，采用有限體積法求解流體控制方程，其特征還在于所述的 流場模型的控制方程采用剪切應(yīng)力輸運SST k-ω湍流模型建立網(wǎng)衣周圍流場的控制方程， 包括:流體的連續(xù)方程、雷諾平均Navier-Stokes方程、湍流動能方程和湍流耗散率方程；
[0031] 所述的連續(xù)方程為：
[0033] 式中P流體密度，t表示時間，x，y，z表示坐標(biāo)，u，v，w表示速度。
[0034]雷諾平均 Navier-Stokes 方程：
[0037]
[0050] SST k-ω 模型常數(shù)取為:(^ = 5/9,02 = 0.44,01 = 3/40,02 = 0.0828,^ = 9/100,01^ =0 · 85，〇k2 = 1，σωι = 〇 · 5以及 σω2 = 0 · 856，ai = 0 · 31。
[0051 ]作為優(yōu)選的實施方式，邊界條件及網(wǎng)格劃分規(guī)則如下：
[0052]數(shù)值水槽左側(cè)為速度入口邊界，右側(cè)為自由出流邊界，水槽側(cè)面、底面和水面為可 滑移固壁邊界，網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)與流體的交界面采用不可滑移固壁邊界條件，邊界面粗糙厚度為 3-5mm，粗糙率為0.5-0.8;數(shù)值水槽采用四面體網(wǎng)格，在網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)附近采用曲率函數(shù)進行網(wǎng) 格加密。
[0053]作為優(yōu)選的實施方式，流場計算時，采用有限體積法離散控制方程，離散格式采用 迎風(fēng)格式進行迭代，壓力-速度耦合選擇穩(wěn)定性較好的SMPLEC算法；
[0054]結(jié)構(gòu)計算時，同樣采用有限體積法離散控制方程，離散格式采用Newton-Raphson 迭代算法，平衡方程按二階格式進行計算。
[0056] 其中，
[0057] t+Atg(i+i) = t+Atg(i)+A g(i)
[0058] 式中，1為迭代次數(shù)。
[0059]通過采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明公開的一種柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三 維數(shù)值模擬方法，相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：
[0060] 1、本發(fā)明采用大變形模型對網(wǎng)結(jié)構(gòu)在水流中的變形進行模擬，考慮結(jié)構(gòu)的幾何非 線性情況及節(jié)點對剛度的影響情況，保證了網(wǎng)結(jié)構(gòu)變形的連續(xù)性。同時采用SST k-ω湍流 方程，可考慮低雷諾數(shù)情況，在流固交接面處可進行受力傳遞，做到模型完全精細(xì)化耦合， 減少了中間變量的設(shè)定，保證了模型的整體性及連續(xù)性。
[0061] 2、根據(jù)同物理實驗數(shù)據(jù)的對比，發(fā)現(xiàn)模型可基本吻合實際情況(最大相對誤差在 1.8%以內(nèi)），同時采用穩(wěn)態(tài)計算方法，大大縮減了模型計算時間，保證對復(fù)雜網(wǎng)結(jié)構(gòu)計算時 間在2個小時以內(nèi)。本發(fā)明很好的解決了目前網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型無法模擬近場流場情況及模型參 數(shù)繁雜等問題，同時大大增強了數(shù)值模型的一般性和操作性，對實際情況可做到很大程度 上的預(yù)估，將會縮短漁用網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計周期。
[0062] 3、和物理模型試驗手段相比，本發(fā)明具有計算速度快，成本低、精細(xì)化程度高等特 點，同時可以在任意構(gòu)件材料、布置方式、模型尺度情況下滿足物理實驗無法保證的相似性 條件。
【附圖說明】
[0063] 為了更清楚的說明本發(fā)明的實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0064]圖1無節(jié)網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型示意圖。
[0065] 圖2模型網(wǎng)格劃分（以網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)為例）。
[0066] 圖3邊界條件設(shè)定（以網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)為例）。
[0067] 圖4水動力傳遞示意圖。
[0068] 圖5網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)中心面流速云圖。
[0069]圖6網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)中心面流速云圖。
[0070] 圖7網(wǎng)衣三維流速云圖。
[0071]圖8網(wǎng)箱三維流速云圖。
[0072]圖9網(wǎng)衣變形側(cè)視圖。
[0073]圖10網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)變形側(cè)視圖。
[0074]圖11網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)變形俯視圖。
[0075] 圖12網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)流速模擬結(jié)果與實驗值對比情況。
【具體實施方式】
[0076] 為使本發(fā)明的實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述：
[0077] -種柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，具有如下步驟：
[0078] 一建立網(wǎng)衣的結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)衣周圍流場的三維數(shù)值模型；
[0079] -求解流場三維數(shù)值模型的流體控制方程，計算得到網(wǎng)衣周圍的動水壓力P和速 度U;將該動水壓力P沿網(wǎng)線表面的進行積分運算，得到作用在網(wǎng)衣的水動力荷載Q 3;
[0080] 一將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結(jié)構(gòu)模型，求解結(jié)構(gòu)模型，得到網(wǎng)衣的變 形。
[0081] 作為優(yōu)選的實施方式，所述的結(jié)構(gòu)模型的控制方程為：
[0083]式中，δ是節(jié)點位移增量向量，t+AtQ是節(jié)點荷載向量，#是等效單元應(yīng)力的節(jié)點力 向量，1?二1?) + 就是通常小位移情況下的單元剛度矩陣?ι是單元初 位移剛度矩陣，是單元的初應(yīng)力剛度矩陣。i4。，:和jr可以表示為：
[0088] 式中，oD是材料本構(gòu)矩陣，益和於是第二類Piola-Kirchhoff應(yīng)力矩陣和向量。
[0090] 分別是線性應(yīng)變和非線性應(yīng)變和位移的轉(zhuǎn)換矩陣。
[0093]
[0101] Q為結(jié)構(gòu)受到的外載荷，包括重力載荷Qi、浮力Q2和水動力Q3;Q = Qi+Q2+Q3;重力Qi =PlgV，浮力Q2 = P2gV，水動力力Q3=PS，其中，Pl是網(wǎng)衣的網(wǎng)線密度，p 2是水的密度，g是重力 加速度，V是網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)單元的體積，P是作用于網(wǎng)線外表面的流體壓力，由SST k-ω湍流模型 計算得到，S是網(wǎng)線單元的表面積。
[0102] 作為優(yōu)選的實施方式，采用有限體積法求解流體控制方程，其特征還在于所述的 流場模型的控制方程采用剪切應(yīng)力輸運SST k-ω湍流模型建立網(wǎng)衣周圍流場的控制方程， 包括:流體的連續(xù)方程、雷諾平均Navier-Stokes方程、湍流動能方程和湍流耗散率方程；
[0103] 所述的連續(xù)方程為：
[0105] 式中P流體密度，t表示時間，x，y，z表示坐標(biāo)，u，v，w表示速度。
[0106] 雷諾平均 Navier-Stokes 方程：
[0110]湍流動能方程：
[0113]湍流耗散率方程：
[0115] 式中，混合函數(shù)Fdn下所示：
[0118]湍粘系數(shù)如下所示，
[0119]
[0120] 其中，S為應(yīng)變率張量;混合函數(shù)^由下式?jīng)Q定：
[0121]
[0122] SST k-ω 模型常數(shù)取為:(^ = 5/9,02 = 0.44,01 = 3/40,02 = 0.0828,^ = 9/100,01^ =0 · 85，〇k2 = 1，σωι = 〇 · 5以及 σω2 = 0 · 856，ai = 0 · 31。
[0123] 作為優(yōu)選的實施方式，邊界條件及網(wǎng)格劃分規(guī)則如下：
[0124] 數(shù)值水槽左側(cè)為速度入口邊界，右側(cè)為自由出流邊界，水槽側(cè)面、底面和水面為可 滑移固壁邊界，網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)與流體的交界面采用不可滑移固壁邊界條件，邊界面粗糙厚度為 3-5mm，粗糙率為0.5-0.8;數(shù)值水槽采用四面體網(wǎng)格，在網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)附近采用曲率函數(shù)進行網(wǎng) 格加密。
[0125] 作為優(yōu)選的實施方式，流場計算時，采用有限體積法離散控制方程，離散格式采用 迎風(fēng)格式進行迭代，壓力-速度耦合選擇穩(wěn)定性較好的SMPLEC算法；
[0126] 結(jié)構(gòu)計算時，同樣采用有限體積法離散控制方程，離散格式采用Newton-Raphson 迭代算法，平衡方程按二階格式進行計算。
[0128] 其中，
[0129] t+Atg(i+i) = t+Atg(i)+A g(i)
[0130] 式中，上角標(biāo)1為迭代次數(shù)。
[0131] 如圖1所示，建立無節(jié)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何模型，以圖中實驗?zāi)Ｐ蜑槔渚W(wǎng)目形狀為方 形，目腳尺寸為20mm，網(wǎng)線單元外徑為2.6mm，內(nèi)徑為1.3mm，網(wǎng)格最小尺寸:2.01620mm;網(wǎng)格 面最大尺寸:50.0mm;網(wǎng)格最大尺寸:80.0mm;網(wǎng)格尺寸增長率(Growth Rate):1.20,曲率加 密法相角（Curvature Normal Angle) :18.0° ;網(wǎng)線填充率為0.75,網(wǎng)線材料為PE(聚乙?。?網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)配重及固定單元為6mm鋼筋，網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)的浮架系統(tǒng)為高強聚乙稀材料(HDPE)，節(jié)點 處圓倒角曲率為3.0mm。
[0132] 圖2為網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)模型的邊界條件處理，其中入口條件應(yīng)盡量靠近網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型，可參 考設(shè)定為1-1.5倍結(jié)構(gòu)長度范圍內(nèi)，出口條件應(yīng)設(shè)在結(jié)構(gòu)下游3-4m處，其主要考慮結(jié)構(gòu)對上 游水流的反射作用及對下游水流的消能作用。圖3為網(wǎng)格劃分示意圖，其中在結(jié)構(gòu)附近需要 適當(dāng)加密網(wǎng)格以保證程序運算的可靠性。
[0133] 如圖4為計算流場對大變形模型的水動力傳遞過程，將流場中流固交界面的網(wǎng)格 數(shù)據(jù)通過各單元節(jié)點坐標(biāo)傳遞到大變形模型的外表面網(wǎng)格單元，為保證數(shù)據(jù)在傳遞過程中 不發(fā)生丟失，該過程需要保證流場中的模型坐標(biāo)與結(jié)構(gòu)中的模型坐標(biāo)完全重合，且結(jié)構(gòu)外 表面網(wǎng)格單元應(yīng)密于流固交界面網(wǎng)格單元。
[0134] 在計算軟件中，設(shè)定相關(guān)的參數(shù)如下：
[0135] 系統(tǒng)重力加速度：
[0136] g = -9.81m/s2
[0137] Shear-Stress Transport(SST)k_c〇模型輸入?yún)?shù)：
[0138]
：β? = 0.072 ；Rp = 8 ；Rk = 6 ；RU = 2.95 ；ai = 0.31；
[0139] β?; i = 〇. 075 ；β?)2 = 0.0828 ； 〇k;i = 1.176 ； 〇k;2 = 1.0 ； σω；ι = 2.0；σω；2=1.168 ；ζ* = 1.5；
[0140]流速入口的湍流強度為：
[0141] Ι = 4.4%-4.8%
[0142] 流速入口的水力半徑為：
[0143] 1 = 0.1917m
[0144]流固交界面(網(wǎng)衣表面)粗糙厚度:0.0003m，粗糙系數(shù):0.5。
[0145] 流場中水的密度為：1000kg/m3;流體溫度:4°C ;運動粘性系數(shù)：1.5656*10-V/s。
[0146] 圖5-11為模型運算結(jié)果示意圖，結(jié)果可分為數(shù)據(jù)形式及圖像形式，數(shù)據(jù)形式的結(jié) 果可進行物理實驗數(shù)據(jù)驗證、流速衰減率預(yù)測及變形分析等；圖像形式的結(jié)果可直觀反映 流場影響范圍及結(jié)構(gòu)變化趨勢。
[0147] 如圖12,本發(fā)明選用大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點實驗室的網(wǎng)衣流場研 究數(shù)據(jù)。其試驗水槽長22m、寬0.45m、試驗水深0.6m，由趙云鵬、畢春偉等人完成。試驗網(wǎng)衣 為矩形無結(jié)節(jié)平面聚乙烯（PE)網(wǎng)，通過鋼筋框架固定于水槽中央。其網(wǎng)衣選用腳尺寸為 20mm，網(wǎng)線直徑2.6mm，網(wǎng)線填充率為0.754，上下采用6mm鋼筋固定，在網(wǎng)結(jié)構(gòu)中心線上設(shè)置 4個測點，位置分別為網(wǎng)前30cm，網(wǎng)后30cm、45cm、60cm。以入口流速17cm/s及22.6cm/s兩組 實驗為例，對比結(jié)果顯示模擬結(jié)果可很好的擬合實驗結(jié)果，從而驗證了數(shù)值模型的可靠性。 在變形計算系統(tǒng)中參數(shù)設(shè)定如下：
[0148] 網(wǎng)衣(PE)材料物理參數(shù):密度:91 Okg/m3;楊氏模量:5* 108Pa;泊松比：0.2;體積模 量:2.7778*108Pa;剪切模量:2.0833*10 8Pa;抗拉屈服強度:2.5*107Pa;極限抗拉強度:3.3* l〇7Pa;抗壓屈服強度:OPa;極限抗壓強度:OPa。
[0149] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，其特征在于具有如下步 驟： 一建立網(wǎng)衣的結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)衣周圍流場的三維數(shù)值模型； 一求解流場三維數(shù)值模型的流體控制方程，計算得到網(wǎng)衣周圍的動水壓力P和速度U; 將該動水壓力P沿網(wǎng)線表面的進行積分運算，得到作用在網(wǎng)衣的水動力荷載q3; 一將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結(jié)構(gòu)模型，求解結(jié)構(gòu)模型，得到網(wǎng)衣的變形。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，其特征 還在于所述的結(jié)構(gòu)樟型的棹制方趕為：(1) 式中，s是節(jié)點位移增量向量，t+AtQ是節(jié)點荷載向量，gF是等效單元應(yīng)力的節(jié)點力向量， =沐,』+沐⑴^^。就是通常小位移情況下的單元剛度矩陣，是單元初位移 剛度矩陣，是單元的初應(yīng)力剛度矩陣。，I私il，和#可以表示為：式中，〇D是材料本構(gòu)矩陣，第二類Piola-Kirchhoff應(yīng)力矩陣和向量。別是線性應(yīng)變和非線性應(yīng)變和位移的轉(zhuǎn)換矩陣。Q為結(jié)構(gòu)受到的外載荷，包括重力載荷Qi、浮力Q2和水動力Q3;Q = Qi+Q2+Q3;重力Qi = p lgV，浮力Q2 = P2gV，水動力力Q3 = PS，其中，Pi是網(wǎng)衣的網(wǎng)線密度，P2是水的密度，g是重力加 速度，V是網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)單元的體積，P是作用于網(wǎng)線外表面的流體壓力，由SST k-ω湍流模型計 算得到，S是網(wǎng)線單元的表面積。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，其特征 還在于采用有限體積法求解流體控制方程，其特征還在于所述的流場模型的控制方程采用 剪切應(yīng)力輸運SST k- ω湍流模型建立網(wǎng)衣周圍流場的控制方程，包括:流體的連續(xù)方程、雷 諾平均Navier-Stokes方程、湍流動能方程和湍流耗散率方程； 所述的連續(xù)方稈為：(6) 式中P流體密度，t表示時間，X，y，z表示坐標(biāo)，u，v，w表示速度。 雷諾平均Navier-Stokes方程：其中，S為應(yīng)變率張量;混合函數(shù)F2由下式?jīng)Q定：(13) SST k-ω 模型常數(shù)取為：(^ = 5/9,02 = 0.44,^ = 3/40,02 = 0.0828,^ = 9/100,0^ = 0 · 85，〇k2 = 1，σω1 = 〇 · 5以及σω2 = 0 · 856，ai = 0 · 31 〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，其特征 還在于邊界條件及網(wǎng)格劃分規(guī)則如下： 數(shù)值水槽左側(cè)為速度入口邊界，右側(cè)為自由出流邊界，水槽側(cè)面、底面和水面為可滑移 固壁邊界，網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)與流體的交界面采用不可滑移固壁邊界條件，邊界面粗糙厚度為3- 5_，粗糙率為0.5-0.8;數(shù)值水槽采用四面體網(wǎng)格，在網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)附近采用曲率函數(shù)進行網(wǎng)格 加密。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的精細(xì)化流固耦合三維數(shù)值模擬方法，其特征 還在于流場計算時，采用有限體積法離散控制方程，離散格式采用迎風(fēng)格式進行迭代，壓 力-速度耦合選擇穩(wěn)定性較好的SMPLEC算法； 結(jié)構(gòu)計算時，同樣采用有限體積法離散控制方程，離散格式采用Newton-Raphson迭代 算法，平衡方程按二階格式進行計算。 其中，t+Atg(l+l) = t+Atg(l)+ a g⑴ 式中，1為迭代次數(shù)。
【文檔編號】G06F17/50GK105868466SQ201610183623
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】許條建, 唐鳴夫, 董國海, 趙云鵬, 畢春偉
【申請人】大連理工大學(xué)