流固耦合数据的界面非线性降维传递(李立州 著)思维导图
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流固耦合旧笔记
流固耦合旧笔记学习流固耦合理论时的旧笔记。
在这篇论文中，讨论了将用在流固耦合计算中的一类高阶时间积分方法。
对应用敏感的默认设置使得对更适合的单元公式或数值算法的选取变得容易，以便在精度和CPU时间上获得最好的可能解。
将模型的欧拉和拉格朗日部分耦合的第一个任务是在拉格朗日结构上创建一个表面。
这个表面是用来传递两个求解区域之间的力的。
耦合面必须具有正的体积以便符合MSC.Dytran的内在要求。
这意味着表面的任何部分的发现方向必须指向外面。
既然MSC.Dytran是一个显式代码，因此不需要矩阵分解。
这样，一些隐式代码会发生的矩阵奇异的问题也就不存在了。
这种算法是不对称的，这是因为从点会被检查是否穿透了主(单元)分割但是反过来并不成立。
这意味着从面上的网格必须比主面上的网格更精细。
如果不是这样，就会在下面所示的两个尺度上发生穿透。
在欧拉网格上施加荷载和约束与在拉格朗日网格做这件事是有些不同的。
欧拉约束是格的单元表面上而不是节点上的。
ALE方法包含一个拉格朗日步骤，在该步骤中网格节点随着材料的流程而移动，一个区域重划分步骤，在该步骤中网格被修改以便提高质量, 还有一个重新映射步骤，在该步骤旧网格上的解被传递到了新的，改良的网格上。
三种耦合分别被称为流固耦合，多孔流固耦合和热流固耦合。
在一个普通的ALE 坐标系统中，用积分形式来表示被边界约束的任意体积V中的控制方程更加方便。
Gap条件在包含活门的动态FSI建模时是非常有用的。
牵引力平衡是一个规定流体和固体应力必须在界面的法线方向上平衡的动态条件。
必须用一个组织良好的FSI 耦合核心方案来连接两个模型。
该耦合方案应能为现有的数值方法提供连续性，以及两个模型间的兼容性，并且与单元种类，材料属性，或者网格拓扑形式无关。
设耦合系统的求解向量为X=(Xf, Xs) ，并且离散求解方程为F=(Ff, Fs)=0，其中Xf/Xs和Ff/Fs分别为流固求解向量和求解方程。
非线性光学(NonlinearOptics)非线性极化率张量(Nonlinear
•由 ，令 ，有 。 • 即在 不为零时，频率为ω的入射光场在介质中产生了频率为2ω的出射光场。 的关系，需要考虑在频率
• 为了找出 中C3和 为ω的AC电场驱动下电子运动方程的近似解。
acceleration 驱动电场：
电子位移： 且满足：
damping
restoring force
尝试解
二、光学非线性的物理起源
• 此时单位时间内减少的光子数目为
，即净吸收速率。
• 随着光束在介质中的传播，其强度逐渐减小：定义z处的光强为I(z)，dz内光强的变化 为dI ，此时有 。 • 由于光束强度定义为单位时间在单位面积上通过的能量（W m-2），有 ，即 。
• 进一步得到
。
二、光学非线性的物理起源
Resonant nonlinearities 共振非线性
Non-resonant nonlinearities 非共振非线性
• 进一步得到
。 • 此时在频率2ω处的偏振为 • 另外在频率2ω处的偏振由频率为ω的驱动电场转换而来，可得到 。
。
• 由上面三式，最终得到
的非简谐项C3成正比。 Miller’s Rule
，即二阶非线性极化率与运动方程中
•当ω趋近于ω0时，
三、二阶非线性
晶体对称性效应 • 比如，中心对称晶体 (centrosymmetric)具有反转对称性，在施加单一电场 时，非线 性偏振 况不变。 的分量可表示为 ，即电场方向反转时情
• 另外，由晶体的反转对称性，在场方向不变而反转晶体时，所有的物理过程相同。
在晶体的坐标轴变化下，所有的 和 的分量变化符号，从而得到
• 在光波的AC电场驱动下，电子在正周期的位移要小于负周期的位移。
• 为了找出 中C3和 为ω的AC电场驱动下电子运动方程的近似解。
acceleration 驱动电场：
电子位移： 且满足：
damping
restoring force
尝试解
二、光学非线性的物理起源
• 此时单位时间内减少的光子数目为
，即净吸收速率。
• 随着光束在介质中的传播，其强度逐渐减小：定义z处的光强为I(z)，dz内光强的变化 为dI ，此时有 。 • 由于光束强度定义为单位时间在单位面积上通过的能量（W m-2），有 ，即 。
• 进一步得到
。
二、光学非线性的物理起源
Resonant nonlinearities 共振非线性
Non-resonant nonlinearities 非共振非线性
• 进一步得到
。 • 此时在频率2ω处的偏振为 • 另外在频率2ω处的偏振由频率为ω的驱动电场转换而来，可得到 。
。
• 由上面三式，最终得到
的非简谐项C3成正比。 Miller’s Rule
，即二阶非线性极化率与运动方程中
•当ω趋近于ω0时，
三、二阶非线性
晶体对称性效应 • 比如，中心对称晶体 (centrosymmetric)具有反转对称性，在施加单一电场 时，非线 性偏振 况不变。 的分量可表示为 ，即电场方向反转时情
• 另外，由晶体的反转对称性，在场方向不变而反转晶体时，所有的物理过程相同。
在晶体的坐标轴变化下，所有的 和 的分量变化符号，从而得到
• 在光波的AC电场驱动下，电子在正周期的位移要小于负周期的位移。
第九讲 流固耦合
刚体欧拉耦合
全耦合– 水下爆炸
水下爆炸对舰艇的影响
刚体欧拉耦合
刚体壳
水和空气使用3D多物质欧拉
全耦合 – 水面爆炸对舰艇的影响
靠近舰艇的空气中爆炸
刚体欧拉耦合 刚体壳 水和空气使用3D多物质欧拉
全耦合 – 爆炸对舰艇壳体的冲击变形
靠近舰艇的空气中爆炸
刚体欧拉耦合 刚体壳 水和空气使用3D多物质欧拉
覆盖的体和面在每个时间不均参与计算
效率没有刚性耦合高 为有效的载荷周期进行耦合计算
不需要欧拉网格时，将其删除
全耦合 - 建筑物中爆炸
砖混结构的炸药库中27 吨炸药爆炸 (ESH)
欧拉冲击波求解器
全耦合 - 内弹道
气体在膛内流动，出口处膨胀泄压 欧拉冲击波求解器
全耦合- 水下爆炸
炸药和水用多物质欧拉求解器 钢质筒使用拉格朗日求解器
全耦合 - 爆炸侵彻钢筋混凝土
Euler Blast
Lagrange Concrete
Beam Reinforcements
全耦合- 地雷爆炸
空气爆炸
全耦合
破片碰撞
接触
侵蚀
余留的惯性
全耦合 – 爆炸侵彻 RPG
RPG爆炸冲击波和破片对 CFRP翼箱的破坏
空气中爆炸采用冲击波求 解器 RPG壳体 (破片) 和翼箱
全耦合 – 玻璃碎片
有效减低飞散玻璃碎片的危 险，德国国防部对各种汽车 玻璃进行了安全评估 :
Test in Large Blast Simulator
第5章_量纲分析与Π定理
O
⎡ ⎣
V ⋅∇
O(g)
w⎤⎦
=
U2 g
L
=
Fr
物理意义：反映重力作用在运动方程中的相对重要性。
>> Fr ＝
<<
重力相对于惯性力很小（不重要），大Fr数流动,高速流 1 重力作用跟惯性力同等重要
重力对流体运动的影响很大重要，小Fr数流动,低速流,如大气运动
3）欧拉（Euler）数：
Eu
=
∆Ρ ρ0U2
=
v (Q2 ) v (Q1 )
=
w(Q2 ) w(Q1 )
=
const
(5.2)
即：两流场对应点上速度方向相同、大小成常数比例。
1
编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：地球信息系统软件工作室 徐进明、李国平
1.3 动力相似：在两流场相应点上各动力学变量成同一常数比例。如力，加速度，ζ，D。即要求：
已知涡度扩散规律满足方程：
∂Ω ∂t
=
υ r
∂ ∂r
⎛ ⎜⎝
r
∂Ω ∂r
⎞ ⎟⎠
r：各空间点离涡线的垂直距离；Ω：涡度；υ：运动学粘性系数υ = µ ρ
8
编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：地球信息系统软件工作室 徐进明、李国平
应用π定理，可将解偏微分方程化为求解常微分方程。从物理关系的分析知：与涡度Ω有关的
rn−m ,2
rn−m ,3
n
1
2
3
a rn−m,m m
由量纲齐次性原理，则有：
（5.18）
a = π a a a a m+1
r11 r12 r13 11 2 3
流固耦合
流固耦合定义：它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。
流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用,变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。
变形或运动又反过来影响流，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。
(一)流固耦合动力学：求解方法与基本理论---张阿漫，戴绍仕●有限元法●边界元法●SPH法与谱单元法●瞬态载荷作用下流固耦合分析方法●小尺度物体的流固耦合振动●水下气泡与边界的耦合效应按耦合机理分两大类：1 耦合作用只发生在两相交界面---界面耦合（场间不相互重叠与渗透），耦合作用通过界面力（包括多相流的相间作用力等）起作用。
它的计算只要满足耦合界面力平衡，界面相容就可以了（其耦合效应是通过在方程中引入两相耦合面边界条件的平衡及协调关系来实现的）。
如气动弹性，水动弹性等。
按照两相间相对运动的大小及相互作用分为三类：(1)流体和固体结构之间有大的相对运动问题"最典型的例子是飞机机翼颤振和悬索桥振荡中存在的气固相互作用问题,一般习惯称为气动弹性力学问题"(2)具有流体有限位移的短期问题"这类问题由引起位形变化的流体中的爆炸或冲击引起"其特点是:我们极其关心的相互作用是在瞬间完成的,总位移是有限的,但流体的压缩性是十分重要的"(3)具有流体有限位移的长期问题"如近海结构对波或地震的响应!噪声振动的响应!充液容器的液固耦合振动!船水响应等都是这类问题的典型例子"对这类问题,主要关心的是耦合系统对外加动力荷载的动态响应"2 两域部分或全部重叠在一起，难以明显的分开，使描述物理现象的方程，特别是本构方程需要针对具体的物理现象来建立，其耦合效应应通过建立与不同单相介质的本构方程等微分方程来体现。
按耦合求解方法分两大类：1 直接耦合求解：直接耦合是在一个求解器中同时求解不同物理场的所有变量，需要针对具体的物理现象来建立本构方程，其耦合效应通过描述问题的微分方程来体现。
ale方法 流固耦合
ale方法流固耦合ALE方法是一种流固耦合数值模拟方法，它将欧拉法和拉格朗日法相结合，可以用于模拟流体和固体之间的相互作用。
ALE方法的主要思想是将流体和固体的运动分别描述为欧拉法和拉格朗日法，然后通过一个耦合算法将它们联系起来。
ALE方法在模拟流体和固体相互作用方面具有广泛的应用，例如模拟流体对结构物的冲击、流体对柔性结构的振动等。
ALE方法的基本思想是将流体和固体分别看作两个不同的物体，分别采用欧拉法和拉格朗日法进行数值模拟。
欧拉法是一种描述流体运动的方法，它将流体看作一个连续的介质，通过对流体的质量、动量和能量进行守恒方程的求解来描述流体的运动。
而拉格朗日法是一种描述固体运动的方法，它将固体看作一个由质点组成的系统，通过对质点的运动方程进行求解来描述固体的运动。
ALE方法的耦合算法是通过将欧拉法和拉格朗日法的运动方程进行耦合来实现的。
具体来说，ALE方法将流体和固体的运动方程进行耦合，通过求解流体和固体之间的相互作用力来实现两者的耦合。
在ALE方法中，流体和固体之间的相互作用力是通过求解流体和固体之间的接触面上的压力和剪切力来实现的。
通过求解这些力，ALE方法可以实现流体和固体之间的相互作用，从而模拟流体和固体之间的相互作用过程。
ALE方法在模拟流体和固体相互作用方面具有广泛的应用。
例如，在模拟流体对结构物的冲击过程中，ALE方法可以用来模拟流体对结构物的冲击力和结构物的变形情况。
在模拟流体对柔性结构的振动过程中，ALE方法可以用来模拟流体对柔性结构的振动力和柔性结构的振动情况。
此外，ALE方法还可以用来模拟流体和固体之间的摩擦力、粘滞力等相互作用力，从而实现更加精确的数值模拟。
总之，ALE方法是一种流固耦合数值模拟方法，它将欧拉法和拉格朗日法相结合，可以用于模拟流体和固体之间的相互作用。
ALE方法在模拟流体和固体相互作用方面具有广泛的应用，可以用于模拟流体对结构物的冲击、流体对柔性结构的振动等。
《中文版Moldflow模流分析从入门到精通 2021版》读书笔记思维导图
2
3.2 网格的划 分
3 3.3
Autodesk Moldflo...
4 3.4
Autodesk Moldflo...
5 3.5
CADdoctor模 型修复医生
3.1.1 有限元 网格类型
3.1.2 认识网 格单元
3.2.2 生成网格
3.2.1 设置网格密 度
3.2.3 网格统计
3.3.1 网格诊 断技术
《 中 文 版 最新版读书笔记，下载可以直接修改 Moldflow模流分 析从入门到精通 2021版》
思维导图PPT模板
本书关键字分析思维导图
参数
文件
模流
模具
方法
浇口
解决
分析
工艺
成型 位置
气辅
案例
网格
缺陷
双色
创建
设计
教学
01 文前内容
目录
02 第1章 Autodesk Moldflo...
03 第2章 创建分析模型
2.1.1 创建节点
2.1.3 创建区域
1
2.2.1 平移实 体
2
2.2.2 旋转实 体
3
2.2.3 3点旋 转实体
4
2.2.4 缩放实 体
52.2Biblioteka 5 镜像实 体2.3.2 创建冷却系 统几何
2.3.1 创建浇注系 统几何
2.3.3 创建模具镶 件几何
第3章 网格规划与缺陷修复
1
3.1 有限元网 格概述
04
1.4.4 选 择分析类型
06
1.4.6 设 置工艺参数
05
1.4.5 选 择成型材料
1.4.7 设置注射 （进料口）位置
3.2 网格的划 分
3 3.3
Autodesk Moldflo...
4 3.4
Autodesk Moldflo...
5 3.5
CADdoctor模 型修复医生
3.1.1 有限元 网格类型
3.1.2 认识网 格单元
3.2.2 生成网格
3.2.1 设置网格密 度
3.2.3 网格统计
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模具
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浇口
解决
分析
工艺
成型 位置
气辅
案例
网格
缺陷
双色
创建
设计
教学
01 文前内容
目录
02 第1章 Autodesk Moldflo...
03 第2章 创建分析模型
2.1.1 创建节点
2.1.3 创建区域
1
2.2.1 平移实 体
2
2.2.2 旋转实 体
3
2.2.3 3点旋 转实体
4
2.2.4 缩放实 体
52.2Biblioteka 5 镜像实 体2.3.2 创建冷却系 统几何
2.3.1 创建浇注系 统几何
2.3.3 创建模具镶 件几何
第3章 网格规划与缺陷修复
1
3.1 有限元网 格概述
04
1.4.4 选 择分析类型
06
1.4.6 设 置工艺参数
05
1.4.5 选 择成型材料
1.4.7 设置注射 （进料口）位置
人工智能赋能下的城市风貌评价理论知识图谱建构
人工智能赋能下的城市风貌评价理论知识图谱建构目录1. 内容描述 (2)1.1 人工智能概述 (3)1.2 城市风貌评价的现状与挑战 (4)1.3 人工智能在城市规划中的潜在应用 (5)2. 理论基础 (6)2.1 人工智能技术介绍 (7)2.2 城市风貌的维度与评价标准 (8)2.3 知识图谱的基本概念与组成 (10)3. 知识图谱建构框架 (11)3.1 研究目的与意愠 (12)3.2 技术路线与流程 (13)3.2.1 数据收集与预处理 (15)3.2.2 知识抽取与建模 (16)3.2.3 知识扩展与融合 (18)3.2.4 图谱评估与优化 (19)4. 人工智能赋能城市风貌评价的关键技术 (20)4.1 数据挖掘与特征提取 (21)4.2 语义理解与模式识别 (23)4.3 知识推理与决策支持 (24)5. 城市风貌评价中的知识图谱应用场景 (25)5.1 场景一 (27)5.2 场景二 (28)5.3 场景三 (29)6. 示例应用案例分析 (30)6.1 案例一 (31)6.2 案例二 (32)6.3 案例三 (34)7. 结论与展望 (35)7.1 结论综述 (36)7.2 未来研究方向 (38)7.3 实际应用与政策建议 (39)1. 内容描述“人工智能赋能下的城市风貌评价理论知识图谱建构”这一项目旨在构建一个全面、深度融合人工智能技术的理论知识图谱，以提供对城市风貌进行多维、高效评价的理论框架与方法体系。
该知识图谱旨在通过整合城市规划、建筑美学、地理信息系统（GIS）及大数据分析等领域的知识，利用机器学习和深度学习技术，提升城市风貌评价的准确性和操作便捷性。
在此基础上，该图谱不仅应具备高度的开放性和可扩展性，使得新的评价指标和数据来源能够无缝集成，还应能在人工智能算法的辅助下，确保评价标准的科学性和一致性，并进行自我学习与优化。
通过将人工智能置于知识图谱的核心，还可以预见性地对城市的未来风貌进行模拟与预测，为城市规划者和管理部门提供数据支持与决策参考。
cad_第三章3.2节
但当构造复杂曲面时，Bezier方法仍存在连接问题和 局部修改问题。 同期，法国雪铁龙（Citroen）汽车公司的德卡斯特里 德卡斯特里 奥（de Castelijau）也独立地研究出与Bezier类似的 方法 。
1972年，德布尔 德布尔（de Boor）给出了B样条的标准计 德布尔 算方法。 1974年，美国通用汽车公司的戈登 戈登（Gorden）和里 戈登 里 森费尔德（Riesenfeld）将B样条理论用于形状描述， 森费尔德 提出了B样条曲线和曲面。这种方法继承了Bezier方 法的一切优点，克服了Bezier方法存在的缺点，较成 功地解决了局部控制问题，又轻而易举地在参数连续 性基础上解决了连接问题，从而使自由型曲线曲面形 状的描述问题得到较好解决。但随着生产的发展，B 样条方法显示出明显不足，不能精确表示圆锥截线及 初等解析曲面，这就造成了产品几何定义的不唯一， 使曲线曲面没有统一的数学描述形式，容易造成生产 管理混乱。 1975年，美国锡拉丘兹（Syracuse）大学的佛斯普 佛斯普 里尔（Versprill）提出了有理B样条方法。 里尔
80年代后期 皮格尔（Piegl）和蒂勒（Tiller）将有 理B样条发展成非均匀有理B样条方法，并已成为当 前自由曲线和曲面描述的最广为流行的技术。 NURBS方法的突出优点是：可以精确地表示二次规 则曲线曲面，从而能用统一的数学形式表示规则曲面 与自由曲面，而其它非有理方法无法做到这一点；具 有可影响曲线曲面形状的权因子，使形状更宜于控制 和实现；NURBS方法是非有理B样条方法在四维空 间的直接推广，多数非有理B样条曲线曲面的性质及 其相应算法也适用于NURBS曲线曲面，便于继承和 发展。 由于NURBS方法的这些突出优点，国际标准化组织 (ISO)于1991年颁布了关于工业产品数据交换的 STEP国际标准，将NURBS方法作为定义工业产品 几何形状的唯一数学描述方法，从而使NURBS方法 成为曲面造型技术发展趋势中最重要的基础。
第三课：表面电子结构
For z << L: If we integrate ρ-(z)- ρ0- from z=0 to z=, we find:
拓展到三维情况
有表面存在情况下的动量空间
Assuming the electrons are bounded in z-direction by impenetrable potential at z=0 and z=L, and free to move in xy-direction:
一维线性链模型
考虑由N个原子组成的线性链，原子间距为a：
a 1 2 a 3 a 5 a 6
……..
N
体系的周期性势场为VL(r)为各格点原子势场Va(r-na)之和：
VL (r ) Va (r na)
n 1 N
其中孤立原子的薛定谔方程为：
[2 Va (r ) Ea ] (r ) 0
Ves(r)
下一次课
Remarks
• The jellium model description of a metal surface neglects the details of the electron-ion interaction and emphasizes the nature of the smooth surface barrier. • The nearly free electron model emphasizes the lattice aspects of the problem and simplifies the form of the surface barrier.
波函数在表面处的连续性
E 3 2
Shockley state Vg<0