边界元法在气冷涡轮叶栅气热耦合计算中的应用

将边界元计算方法应用到三维N-S方程求解程序中,流体部分采用有限差分法求解N-S方程,边界元法求解固体区域热传导方程。开发气热耦合计算程序对NASA-MarkII高压气冷涡轮叶栅热环境进行气热耦合分析。利用边界元法特有的优势(降维、解析与离散相结合的特点),避免了固体区域的网格生成和内部节点求解工作,提高了计算精度。结果表明,耦合计算程序能够高效、准确求解多场的气热耦合问题,计算结果与实验结果吻合的较好,二者平均误差为3%。     

径流式叶轮机械子午流动的边界元计算

采用边界元法求解径流式叶轮机械子午流动问题，通过新编制的程序，对三种离心式压气机进行了计算，计算结果与实验数据比较接近，展示边界元法具有较好的实用。     

涡轮盘温度场的边界元计算

采用二次等参数边界元对某烟气透平轮盘的温度场进行了计算。结果表明,边界元法除具有计算精度高、计算前处理简便等优点外,在研究多域问题时有独特的方便之处,是一种先进的数值计算方法。     

混流式水轮机引水部件的流动计算

本文用二维边界元法计算了混流式水轮机全部引水部件的二维势流流场.提出了引水部件二维势流模型.在边界元计算中,采用了常数单元积分的解析公式,并将库塔条件直接引入了边界元方程中.避免了复杂多连通域中库塔条件的多重迭代.计算结果与一个模型实验结果吻合较好.图5参6     

声边界无法在内燃机机体辐射噪声预报中的应用研究

本文结合振动有限元法和声边界元法建立了内燃机机体辐射噪声预报模型，开发了相应的通用计算程序。复式声强测量结果表明该计算程序有较高的计算精度。是低噪声内燃机设计的基础。     

声边界元法在内燃机机体辐射噪声预报中的应用研究

本结合振动有限元法和声边界元法建立了内燃机机体辐射噪声预报模型，开发了相应的通用计算程序，复式声强测量结果表明该计算程序有较高的计算精度，是低噪声内燃机设计的基础。     

径流式时轮机械子午流动的边界元计算

采用边界元法求解径流式叶轮机械子午流动问题。通过所编制的程序，对三种离心式压气机进行了计算。计算结果与实验数据比较接近，展示边界无法具有较好的实用性。图５参５     

内燃机活塞温度场的三维边界元分析及试验研究

边界元法是一种新的正在发展中的数值计算方法,其主要优点是仅需在物体表面离散网格,而且计算精度较高,并可广泛地应用于许多领域。本文从热传导方程出发,介绍了三维环界法的理论和数值计算方法,并在IBMPC/XT 微型计算机上开发了可解工程实际问题的三维边界元程序,同时对国产135系列柴油机活塞进行了分析计算及试验研究,结果表明,边界元法是一种有效的数值计算方法。     

内燃机活塞温度场二次等参轴对称边界元分析

在推导出轴对称势问题的基本解及边界积分方程的基础上,本文采用二次等参插值函数进行离散,形成轴对称热传导问题的边界元方程,编制了包含三类边界条件在内的轴对称边界元分析程序,最后对195柴油机活塞温度场进行了计算。结果表明,边界元法分析活塞温度场,不仅计算准备工作量比有限元大为减少,而且精度高、计算时间短,尤其采用二次等参元后,其优点更加突出。     

柴油机活塞热应力轴对称边界元数值分析

本在推出轴对称热应力问题的边界积分方程的基础上采用２次等参插值函数将边界积分方程离散为边界元方程，进一步运用开发的程序分析了某１３５柴油机活塞的热应力场，分析结果表明边界元法在动力机械零部件热应力问题的分析中，与其它数值方法相比，具有计算精度高，数据准备简单和计算时间少等独特的优点。     

柴油机缸盖起动工况非稳定温度场边界元分析

本文从三维瞬态热问题的边界积分方程及基本解出发、推导出轴对称瞬态热问题的边积分方程及基本解、然后离散形成边界元方程。编程对瞬态温度例进行验证分析后，对Ｋ１５０Ｅ柴油机缸盖简化成轴对称模型后的起动工况温度场进行了分析计算，结果表明推导出的公式是可行的，具有较高的精度和数值稳定性，能应用于复杂的轴对称回转体的瞬态温度场分析。     

坝基渗流分析的边界点法

采用边界点法分析坝基渗流问题,编制了计算程序并与有限单元法和裂隙网络法的计算结果比较.结果表明,采用边界点法处理坝基渗流问题计算程序简单、速度快、精度高.     

基于边界元法的二维变截面管道内部噪声传播分析

利用二维边界元计算程序,分别研究了扩张和收缩两种变截面管道内部噪声传播规律。结果表明:采用二次单元边界元方法进行计算时,单元尺寸小于1/6波长可使计算相对误差达到1%以下;变截面腔室长度为半波长整数倍时,变截面腔室前后的声压分布相同,且此时的传递损失最小;变截面管道的收缩比越小或者扩张比越大,对应的传递损失也越大,其消声特性越强;变截面管道的起始变化点对于消声特性没有影响,但透射声压会随之周期性产生峰值点。     

基于随机边界元法的连杆可靠性分析

在确定性边界元数值方法的基础上,通过采用非统计逼近的处理方法建立了基于一阶二次矩法的二维弹性随机边界元数值方法的基本方程和可靠度分析公式,进一步运用开发的相应软件分析了内燃机连杆小头的应力数字特征量,并与采用蒙特卡洛随机模拟方法对连杆小头得到的随机应力数字特征量进行了比较,验证了本提出的方法的可靠性。在此基础上,对连杆小头疲劳强度可靠度进行了计算,结果表明本提出的方法不仅用于复杂结构的可靠度进     

水工结构动态响应并行计算程序开发及其应用

利用并行有限元程序生成系统PFEPG,以MPI作为并行编程环境,考虑结构自重、渗流压力、动水压力（采 用附加质量模拟）、温度变化、地震波、坝面的水及泥沙压力等荷载,采用黏弹性边界模拟外行波向远域地基辐 射,利用时域显式解法求解方程,编制了考虑接触非线性问题的水工结构动态响应有限元程序,并以溪洛渡拱坝 的地震动态响应分析为例进行了测试。结果表明,该程序具有较高的并行度和良好的并行效率。     

An efficient BEM formulation for three-dimensional steady-state heat conduction analysis of composites

In this work, an efficient boundary element formulation has been presented for three-dimensional steady-state heat conduction analysis of fiber reinforced composites. The cylindrical shaped fibers in the three-dimensional composite matrix are represented by a system of curvilinear line elements with a prescribed diameter which facilitates efficient analysis and modeling together with the reduction in dimensionality of the problem. The variations in the temperature and flux fields in the circumferential direction of the fiber are represented in terms of a trigonometric shape function together with a linear or quadratic variation in the longitudinal direction. The resulting integrals are then treated semi-analytically which reduces the computational task significantly. The computational effort is further minimized by analytically substituting the fiber equations into the boundary integral equation of the material matrix with hole, resulting in a modified boundary integral equation of the composite matrix. An efficient assembly process of the resulting system equations is demonstrated together with several numerical examples to validate the proposed formulation. An example of application is also included.     

Local least–squares element differential method for solving heat conduction problems in composite structures

Abstract

In this article, a completely new numerical method called the Local Least-Squares Element Differential Method (LSEDM), is proposed for solving general engineering problems governed by second order partial differential equations. The method is a type of strong-form finite element method. In this method, a set of differential formulations of the isoparametric elements with respect to global coordinates are employed to collocate the governing differential equations and Neumann boundary conditions of the considered problem to generate the system of equations for internal nodes and boundary nodes of the collocation element. For each outer boundary or element interface, one equation is generated using the Neumann boundary condition and thus a number of equations can be generated for each node associated with a number of element interfaces. The least-squares technique is used to cast these interface equations into one equation by optimizing the local physical variable at the least-squares formulation. Thus, the solution system has as many equations as the total number of nodes of the present heat conduction problem. The proposed LSEDM can ultimately guarantee the conservativeness of the heat flux across element surfaces and can effectively improve the solution stability of the element differential method in solving problems with hugely different material properties, which is a challenging issue in meshfree methods. Numerical examples on two- and three-dimensional heat conduction problems are given to demonstrate the stability and efficiency of the proposed method.