带接触强流固耦合的笛卡尔网格自适应浸没边界S-FEM研究
结题报告
批准号:
12002395
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
姜琛
依托单位:
学科分类:
计算固体力学
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜琛
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中文摘要
随着高速列车运行速度的快速提高,产生了高速列车橡胶风挡风致大变形振动现象,造成列车行驶噪音和阻力骤增,长期服役后导致风挡连接件产生疲劳。采用实验手段解决该问题很难满足刚度相似准则,迫切需要发展高效可靠的数值模拟手段,解决其中的带接触流固耦合共性科学问题,提高风挡气动弹性设计水平,在设计阶段扼杀橡胶风挡风致大变形振动隐患。本项目选用便于自适应加密的非结构笛卡尔网格,利用光滑有限元法对任意形状单元的极好适应性,解决流体单相和固体单相中带悬挂节点单元的处理难题,和笛卡尔网格对复杂边界的适应性问题。在此基础之上,拟采用增强的浸没边界方法耦合流固两相,解决流体中带多固体接触模拟难题,形成具有自适应分析能力的流固耦合数值模拟平台,完成高速列车风挡风致大变形振动等问题的有效模拟。
英文摘要
The wind-induced large deformation of rubber windshield has emerged due to rapid increasing speed of high-speed train. This phenomenon cause the rapid increase of noise and drag for running train, and the fatigue of the connection structure between windshield and train body after long-time service. Since the experimental approach is difficult to satisfy the stiffness similarity law, it is urgent to develop an efficient and reliable numerical simulation technique to deal with its contact-involved strong fluid-structure interaction. With the help of this numerical simulation technique, the aero-elasticity design capability of rubber windshield will be largely improved, which can strangle the corresponding risk in the cradle. In this project, the unstructured Cartesian mesh is chosen to exploit its remarkable adaptive refinement capability. Besides, the Smoothed Finite Element Method (S-FEM) is adopted to deal with hanging nodes issue and adaptation of complex boundaries when using Cartesian mesh. Then, an enhanced immersed boundary method is developed to couple fluid phase and solid phase S-FEMs and tackle the difficulties on contacts between immersed solids. Based on above researches, an adaptive fluid-structure interaction numerical simulation platform will be constructed which can achieve the effective simulation of high-speed train windshield large vibration induced by high-speed airflow.
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DOI:10.1016/j.enganabound.2020.12.018
发表时间:2021-03
期刊:Engineering Analysis with Boundary Elements
影响因子:3.3
作者:M. Liu;G. Gao;Huifen Zhu;Chen Jiang
通讯作者:M. Liu;G. Gao;Huifen Zhu;Chen Jiang
DOI:10.1142/s0219876222500116
发表时间:2022
期刊:International Journal of Computational Methods
影响因子:1.7
作者:Mingyang Liu;Guangjun Gao;Huifen Zhu;Chen Jiang
通讯作者:Chen Jiang
DOI:--
发表时间:2023
期刊:力学与实践
影响因子:--
作者:苏杰;周长江;姜琛
通讯作者:姜琛
DOI:10.1108/hff-04-2020-0184
发表时间:2021-02
期刊:International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow
影响因子:4.2
作者:M. Liu;Huifen Zhu;G. Gao;Chen Jiang;Guirong Liu
通讯作者:M. Liu;Huifen Zhu;G. Gao;Chen Jiang;Guirong Liu
DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2023.09.006
发表时间:2023
期刊:铁道学报
影响因子:--
作者:商雯斐;高广军;姜琛
通讯作者:姜琛
轨道车辆风雪两相流的S-FEM-DPM耦合模拟研究
  • 批准号:
    2023JJ30643
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    姜琛
  • 依托单位:
风致积雪中流—固—颗粒三相的S-FEM和SPH耦合模拟研究
  • 批准号:
    12372204
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    姜琛
  • 依托单位:
基于光滑有限元法的车辆空气动力学数值模拟
  • 批准号:
    2019JJ50790
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    姜琛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金