一种模拟流体导致弹性固体振动的数值方法技术

本发明专利技术涉及一种模拟流体导致弹性固体振动的数值方法，采用Fortran软件对构建的流体及弹性固体的控制方程、构建侵入边界法和构建的弹性固体力密度公式进行编程并求解，将计算后得到的文件导入流体可视化处理软件中进行可视化处理，得到弹性固体的速度、压力分布图。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：通过侵入边界法和弹性固体力密度公式迭代计算流体控制方程与固体控制方程，使得该数值方法可以捕捉流激振动现象瞬态演化规律，所模拟的流激振动现象与真实的流激振动现象之间误差较小；利用数值模拟结果指导并优化水处理设备弹性固体的结构参数，以实现有效降低机械振动，确保水处理设备的平稳运行，进而减少噪音的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟流体导致弹性固体振动的数值方法
本专利技术涉及一种模拟流体导致弹性固体振动的数值方法。
技术介绍
噪声污染对人体是一种慢性损伤，长期处于重度噪声污染的环境中，人体易产生头晕、失眠、耳鸣等神经系统病症。随着城镇居民对引用水标准要求的提高，公共及家用净/节水设备得到广泛的推广和普及，但是噪声污染是当前净/节水设备普遍存在的问题之一。水处理设备中的流激振动现象是噪声产生的主要原因之一，因此系统地研究并掌握不同固体流激振动的产生机理是提高水处理设备产品质量的有效途径。流激振动现象一直是流体机械降噪的核心问题，主要涉及流固耦合计算的
流固耦合计算有两个显著特点：(1)流体域与固体域的计算不能单独求解；(2)无法显示地消去描述流体和固体运动的独立变量。在此基础上，共产生三种求解方式：两场交叉迭代、直接求解、有限元求解。目前，整个行业更趋向于求解纳维－斯托克斯(N-S)方程与非线性结构动力学之间的迭代求解。相较于迭代求解方法对设备及时间成本提出较高要求的劣势，侵入边界-格子Boltzmann方法(IB-LBM)能够极大地缩短流固耦合模拟的求解时间，提高计算精度。该方法现已广泛应用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟流体导致弹性固体振动的数值方法，其特征在于：包括如下步骤步骤(1)、构建流体及弹性固体的控制方程，流体的控制方程包括方程(11)和方程(12)，弹性固体的控制方程为方程(13)：

【技术特征摘要】
1.一种模拟流体导致弹性固体振动的数值方法，其特征在于：包括如下步骤步骤(1)、构建流体及弹性固体的控制方程，流体的控制方程包括方程(11)和方程(12)，弹性固体的控制方程为方程(13)：其中，为矢量微分算符，u代表流体质点的速度矢量，ρ代表的是流体的密度，代表的是流体质点的加速度，σ(x,t)代表流体的表面张力，σf(x,t)代表流体的应力张量，fs(x,t)代表弹性固体对流体的作用力密度，为求偏导数的符号，X(s,t)是s到t的映射函数，代表弹性固体变形梯度张量；u(X(s,t),t)代表的是弹性固体的运动速度，x代表的弹性固体的运动位移，s代表的是弹性固体的运动轨迹，t代表的是瞬态演化时间；步骤(2)、构建侵入边界法：弹性固体对流体的作用力密度fs(x,t)，及弹性固体运动速度u(X(s,t),t)分别用方程(14)和方程(15)表示：其中，β为Lagrange坐标系下的边界，Ω为Euler坐标系下的边界；F(s,t)表示弹性固体力密度，u(s,t)表示弹性固体在运动轨迹上的速率；δ(x-X(s,t))通过方程(16)和方程(17)表示：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢天宇，高俊虎，
申请(专利权)人：方立环保设备河北有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13