3.3.2 网格及流场计算

    本算例从隔离段开始计算，对燃烧室进行三维结构化网格划分，网格节点数约为660万。壁面处网格高度为5.0X10.5m，增长率为1.1，这使得y+值小于50。另外，对氢气射流出口附近的网格进行了加密，以此来捕捉这一区域复杂的化学反应和流动特性。

    算例喷流边界条件如表所示，来流湍流强度设为2%，而湍流粘度比则设为200。氢气入口的湍流条件设置是湍流强度设为5%，而湍流粘度比则为10。壁面简化为恒温无滑移边界条件，前半部分表面温度设为475K，后半部分表面温度则为700K。

    由图19和图20可见，CFD计算结果捕捉到实验中的整体现象，譬如点火位置在氢气射流入口下游，燃料和氧气的消耗情况，以及燃烧室的温度和压力变化范围。另外，cro对压力，温度和气体各组分的模拟整体上符合实验结果。在局部数据方面，出口压力小于实验约15%，点火位置比实验更靠近上游，火焰轴向穿透深度更长。与算例AIAA2005-4424相比，下游壁面压力有所提高，更接近实验结果，而点火位置和火焰穿透深度的计算结果都很接近。

    3.4 机翼跨音速颤振算例

    AGARDWing445.6颤振风洞实验是由NASALangley在跨首速动态风洞(TDT)中完成的。为了检验跨音速机翼的颤振特性，设计了一系列标准弹性机翼的风洞实验模型，已经成为国际上跨音速气动弹性程序考核的标准算例。

    3.4.1 计算条件

    该模型机翼平面特征参数为：展弦比=1.6440,梢根比=0.6592，四分之一弦线机翼后掠角为45°。颤振分析主要取前四阶模态，即一阶弯曲，一阶扭转和二阶弯曲，二阶扭转，具体见图21所示。

    图21 AGARDWing445.6的模态形状

    3.4.2 计算结果分析

    图22、图23给出了FSILab软件计算的颤振边界与公开发表文献中其他软件的对比结果。

    为与实验数据比较，设置6个自由来流马赫数下的颤振速度，包括0.499,0.678,0.901，0.96，1.072和1.141。

    由图22可知本软件计算的颤振速度与实验值比较接近，误差较小。由图23可知本软件计算的颤振频率与结果也吻合较好，只有在1.141Ma处，颤振频率比800万节点（Fun3d_NS_F)的Fun3d计算结果略差，但仍比400万节点（Fun3d_NS_B)的Fim3d计算结果好，但本次计算采用的网格为67万节点的六面体网格，单机四核计算每个气弹工况约三小时，因此在计算速度高，且对计算资源需求较小，综合计算效率较高。

    3.5 简化翼型-Bladedesign软件分析

    图24 简化机翼截面图

    模型分为外部蒙皮和内部加强梁两部分。蒙皮采用NACA1408翼型，弦长0.2m，两根加强梁在距离前缘20%和30%的长度处。蒙皮和加强梁均等分为10层，每层厚度为0.3mm。简化机翼长4m。简化机翼一端固定，另一端在截面和XI轴交点处受力，大小为100N，方向沿Y轴正向。模型使用正交材料，相邻层按45°/-45°正交铺设。

    由图25可见Bladedesign软件计算结果与其他相关软件计算结果完全吻合，但本软件计算效率远远高于其他同类软件。

  3.6 三维桁架有限元分析算例

    分析高压输电塔顶部受动载荷作用下的动态响应，分别得到在静载下的位移变形，输电塔的模态，以及动载作用下的瞬态结果，网格采用一维杆单元划分。

    输电塔简化为三维桁架，模型如图26所示，四个角点固支，桁架上方的节点1和2受变载荷Fx=50000sin(250*360*t)，杆的弹性模量为E=l.OellPa，泊松比v=0.3，密度为2700kg/m3，截面积4.9cm2。

    图26 三维桁架模型

    3.6.1 计算结果

    静载、模态和瞬态分析结果如下：

    静载位移云图如图27所示：（Fx=50000N静载)

    图27 三维桁架位移云图

    瞬态分析结果如图28至图29所示：（动载荷Fx=50000sin(250*360*t))

    图28 X方向位移时间变化图(1号节点)

    图29 Z方向位移时间变化图(1号节点)

    由上图可见FEMLab用于精态和瞬态分析，计算结果与同类型软件有相同的计算精度。

    3.7 MPM2D-二维裂纹引起应力集中算例

    (1)问题描述

    一端固定的2D物体块在另一端受均勻分布的拉力，物体块中有一个竖直方向的裂纹。应用MPM方法求解裂纹引起的应力集中问题。

    (2)查看计算结果

    在不同时刻，描述应力波在杆中的传递过程，如图31所示。

    (3)评价

    本算例介绍了当物体内存在裂纹时，由于裂纹的影响而产生的应力集中问题。从计算结果可以看出，MPM固体求解器能够正确反映应力集中的形成过程及现象。

    4 结论

    总而言之，所有测试算例的结果同实验或其他计算结果相一致。表明:ADI.SimWark软件分析系统与当前其它基于FVM和FEM的最新CAE软件有一定的优势，对不同航天飞行器、高速列车和汽车的建模、仿真、评估和设计都是很有实际意义的。ADI.SimWork中的CFD与CSD耦合求解器能够精确计算预测非线性FSI/气弹性问题；另外，粒子方法可用于分析和处理复杂的非线性结构问题。ADI.Sim-Work的综合能力，将开启复杂真实工程问题仿真的新篇章。