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开源代码大放送

9月前浏览738

文一:

 

denotationFoam:一个基于OpenFOAM的气体爆炸模拟开源求解器

摘要:

爆轰波在先进推进系统中具有广泛的应用前景,数值模拟被广泛应用于研究爆轰波中流体动力流动与化学反应之间的复杂相互作用。本文基于 OpenFOAM 开发了一个用于准确、高效地模拟可压缩反应流和爆轰的开放源代码求解器——爆轰泡沫。爆轰泡沫能够模拟可压缩的、多组分的、反应性的流动,利用混合平均输运模型能够准确地计算详细的输运系数。与 RhoCentralFoam 相比,改进的 HLLC-P 近似黎曼求解器用于起爆泡沫,有助于准确解决起爆过程中出现的冲击波问题。此外,将自适应网格细化和动态负载均衡算法应用于起爆泡沫,大大提高了计算效率。进行了均匀着火、非定常扩散、激波管问题、预混火焰、平面爆轰、双马赫反射、爆轰胞体结构和斜爆轰波的验证试验。这些试验表明,爆轰泡沫能够准确有效地模拟可压缩的多组分反应流动和爆轰过程。

 

图:化学计量条件下不同压力下点火延迟时间随初始温度的变化

 

图:单独预测的密度等值线

 

图:(a)计算域示意图及初始条件和边界条件; (b)由爆轰泡沫预测的三波点轨迹; 和(c)三波点轨迹的烟尘箔

 

图:(a)温度,(b)压力,(c)密度梯度绝对值和(d)细胞水平在 t = 532μs 时的等高线,用爆轰泡沫预测在 T0 = 300K 和 P0 = 6670Pa 的 H2/O2/Ar 混合物中的爆轰传播。

文二:

 

DynABlock_2D:基于优化的MATLAB在砌体结构摇摆动力学、非线性静力和极限分析中的应用

摘要:

DynABlock_2D是一个独立的MATLAB®应用程序,用于地震作用和支撑运动下砌体结构的摇摆动力学、非线性静态和极限分析。该软件的设计目的是为评估历史砌体结构破坏机制的技术标准和评注中建议的不同类型的分析提供一个集成工具。本文的目的是描述用于不同类型分析的代码中实现的基于优化的公式的架构、主要功能和一般形式。砌体表现为刚性块体在无张力摩擦接触界面上相互作用的组合,具有弹性或刚性行为。一个简单的.xls文件用于输入与分析类型相关的机械参数和加载条件。CAD.dxf文件用于生成几何模型。文献中可用的高效求解器用于优化问题,涉及获得解决方案的短CPU时间。给出了拱和扶壁拱的应用实例,以说明所开发软件的功能和计算效率。

 

图:软件组件。(a) Excel输入文件;(b) AutoCAD.dxf输入文件;(c) MOSEK MATLAB优化工具箱(v.9.1.10);(d) DynABlock_2D可执行文件;(e) MATLAB运行库(v911)。

 

图:(a) 与在AutoCAD中选择的三个块相对应的多段线;(b) 通过添加或拉伸节点编辑多段线;(c) 与连接元素相对应的多段线;(d) 具有与锚定图元和连接图元相对应的节点的多段线的详细信息。

 

图:通过俯卧撑和时程分析获得的扶壁上缩放拱的变形配置:(a)无张力刚性接触的非线性运动学分析(AT=1);(b) 无张力-弹性接触的非线性推挤分析(AT=2,变形形状按200因子缩放以用于图形表示);(c) 无张力刚性接触的非线性下推和上推分析(AT=3);(d) 无张力弹性接触的时程分析(AT=5);(e) 在没有张力-弹性接触的支撑运动下的时程分析(AT=6);(f) 具有拉杆单元和无张力刚性接触的非线性运动学分析(AT=1);。

文三:

 

MaranStable:规范几何中多相流的线性稳定性求解器

摘要:

MaranStable是一个软件,用于对规范几何中的二维非等温稳定多相流进行三维线性稳定性分析。可以选择Navier–Stokes方程的不同近似值,这些近似值由交错网格上的有限体积离散化。通过Newton-Raphson迭代获得的基本流的稳定性是通过使用法向模求解线性化的三维微扰方程来计算的。所有计算都基于Matlab,并广泛使用了已经并行化的反斜杠和eigs运算符,图形用户界面简化了对MaranStable的访问。

 

图:MaranStable的流程图,仅针对双流体模型显示。对于单流体模型,除了缺少“气相”之外,流程图在形式上是相同的。四个宏模块按颜色进行编码。绿色:解算器选择(i)。蓝色:初始化(ii)。红色:模拟(iii)。黄色:可视化和后处理(iv)。彩色框架(蓝色和红色)构成GUI的主要选项卡。黑色全框表示从属选项卡或按钮。黑色虚线框表示源文件。

 

图:(a)Rayleigh-Bénard问题的中立曲线,该问题在顶部和底部边界具有自由滑动条件;十字:MaranStable,直线:精确解。(b) 临界模式(k=kc=2.2214)的流线和温度场T′(颜色)。

 

图:领先的特征值(左)和临界温度场(右)相同的参数,但不同的计算模型。(a)奥伯贝克博欣内斯克方程 OB (mc = 1)和Tc = 52.2 °C。(b)与温度有关的全部性能(fTD)(mc = 0)和总温度 Tc = 56.1 °C。

 

图:非等温液体桥中的光线追踪: (a)在 r = 2.9 mm (蓝色虚线)时,进入或离开垂直于顶部(热)透明壁的液体的光线的折射率 N (T)和光路(红线)的空间分布。(b)光路特写

文四:

 

PyTES: 用于闭环经颅电刺 激的 Python 工具箱

摘要:

闭环经颅电刺 激(TES)吸引了越来越多的兴趣,但有限的硬件和软件解决方案阻碍了广泛采用。特别是,现有的解决方案仅限于特定的硬件、操作系统和商业软件包。我们为闭环TES提供了一个基于Python的工具箱PyTES。PyTES是开源的,易于与现有的Python包集成,用于实时大脑解码,并能够与各种低成本硬件解决方案对接。在本文中,我们回顾了闭环TES的现有解决方案,介绍了PyTES的设计原理,并演示了如何使用PyTES实现闭环TES协议。

 

图:闭环TES的基于PyTES工具箱的硬件实现示例和PyTES工具包设计的架构。从左到右依次为:图形用户界面(GUI)和PyTES工具箱(软件)、任意波形发生器(Rigol DG1062Z,DAC)和DCSP(刺 激器)的架构。

文五:

 

Sherpa:机器学习的鲁棒超参数优化

摘要:

Sherpa 是一个用于机器学习模型的超参数优化库。它是专门设计的问题,计算昂贵,迭代函数评价,如深层神经网络的超参数调整。有了夏尔巴,科学家可以使用各种强大的和可互换的算法快速优化超参数。Sherpa 可以在单台机器上运行,也可以在集群上并行运行。最后,一个交互式仪表板使用户能够查看模型的训练进度,取消试验,并探索哪些超参数组合最有效。Sherpa 通过自动化模型调优中较为单调的方面来增强机器学习实践者的能力。

 

图:study类的图解

 

图:Sherpa中并行超参数优化的体系结构图


来源:STEM与计算机方法
OpenFOAM非线性多相流化学MATLABpythonAutoCAD参数优化理论爆炸DCS数字孪生试验人工智能
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-11-01
最近编辑:9月前
江野
博士 等春风得意,等时间嘉许。
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多尺度力学前沿研究论文推荐

文一: 镍铝合金断裂行为的多尺度数值模拟——分子动力学与内聚有限元分析耦合模拟摘要:在本研究中,利用耦合分子动力学(MD)和内聚有限元方法(CFEM)对B2 NiAl合金的裂纹扩展进行了多尺度研究。特别是,通过使用python编程,建立了一个用于批量插入的具有零厚度内聚单元的有限元模型。采用MD模拟得到的T-S曲线作为零厚度内聚单元的材料输入参数,研究了微裂纹的扩展机理,实现了宏观裂纹的随机扩展模拟。结果表明,在微观尺度上,B2-NiAl单晶的裂纹扩展行为主要是由裂纹前沿应力集中产生的主裂纹和微孔的连续聚结引起的。此外,单晶B2-NiAl经历了相变并遵循贝恩路径。此外,将不同温度下的T-S曲线与Needleman经典理论模型进行了比较,证明了Needlemman模型的正确性。然后,计算了B2-NiAl合金在不同温度下的宏观断裂韧性值,并与实验结果进行了比较。这种比较证明了彼此之间的良好一致性,并表明通过MD获得的T-S曲线可以应用于有限元方法。这些结果验证了这种多尺度方法的真实性,为宏观和微观尺度的裂缝行为模拟提供了一种替代方法。 图:含边裂纹 B2-NiAl 合金的 MD 模型 图:ABAQUS中两个相邻实体单元之间的内聚单元的批量生成示意图。 图:单晶 B2-NiAl 合金300K 裂纹扩展的原子结构图和应力云图文二: 基于多尺度模型和Lennard-Jones势的岩石粘性断裂模型摘要:为了模拟裂纹萌生和扩展过程中的能量耗散现象,本研究基于岩石的多尺度模型和非键合分子之间的Lennard-Jones势,提出了一种新的内聚断裂模型。该模型建立了岩石多尺度模型中变形的对应关系,表明断裂能本质上是变形能转化为分子间势能的表现。首先,根据岩石的结构特征和断裂特征,建立了岩石的多尺度模型,分析了不同尺度下岩石变形的对应关系。然后,建立了与拉伸和剪切过程相对应的内聚断裂模型的力和势能方程。最后,通过三个数值模拟验证了粘性断裂模型的准确性。结果表明,内聚断裂模型能够准确地拟合I型和II型试验的理论值和实验结果。在单轴压缩试验中,粘性断裂模型可以准确地模拟岩石的单轴抗压强度和断裂模式。 图:裂纹的形成与扩展过程。 图:不同单元数的竖向位移云图。文三: 基于临界能量耗散的混凝土疲劳断裂多尺度表征摘要:在本研究中,推导了混凝土在循环荷载条件下的能量耗散率和临界能量耗散的解析公式。最初,采用纳米力学方法推导了微裂纹扩展速率的公式,随后将其扩展到表示临界能量耗散。为了消除微观和宏观尺度应力特性之间的尺度效应,本工作采用了多尺度方法。在临界能量耗散的基础上,提出了一种新的损伤参数来量化损伤。 图:原子晶格块断裂。文四: 开源航空图像对裂缝网络特征描述有用吗?扎格罗斯山脉多尺度方法的见解。摘要:储层类似物中的多尺度裂缝特征对于确定裂缝网络的方向聚类、长度比例定律、丰度和拓扑结构至关重要,所有这些对于地质流体流动建模都至关重要。在本研究中,我们研究了Bing Maps图像在Kuh-e-As mari背斜(伊朗扎格罗斯山脉)裂缝网络分析中的应用,这是一个植被稀少的地区,是裂缝性储层的良好露头模拟。使用QGIS中的NetworkGT插件,在三个不同的比例尺(1:50000、1:5000和1:500)下进行图像衍生的裂缝特征描述,并与现场收集的结构数据(即扫描线)进行比较。结果显示了量表的依赖性,每个量表的优点和缺点总结如下。1:50000是唯一的空间连续数据集。1:5000数据集具有潜在的空间连续性,能够非常详细地分析断裂和连通性分布,强调强烈断裂/连通的细长带,这可能代表已知的、先前绘制的断层带的损伤带。1:500的比例不能保证数据集的空间连续性;然而,与扫描线类似,它可以对潜在感兴趣区域的裂缝网络进行详细分析。我们得出的结论是,结构现场调查可以与航空图像上的多尺度映射相结合,以更好地确定裂缝的长度和丰度分布。 图:介绍(A) 通过构建随机离散裂缝网络模型来模拟流体流动所需的工作流程和输入参数。数据集中的裂缝根据裂缝的方向和/或类型被分类为不同的集 合。长度、倾角和走向角以及采样尺寸用于从方向、尺寸、强度和孔径的角度对每组进行统计描述。(B) 用于裂缝网络分析的最常见方法的地面采样距离和采样面积的示意图。 图:骨折数据集的收集。(A) :根据1:50000比例的卫星图像解释的断裂网络。(B–D):红色和绿色圆圈:分别在1:5000(C)和1:500(D)比例的航空图像上解释的裂缝网络的解释边界。蓝线:现场扫描线的大致位置和方向。 图:(A) :使用遥感(绿色方框)和现场扫描线(棕色方框)表征裂缝网络所采用的示意性工作流程。(B) :使用NetworkGT计算拓扑参数的工作流。使用采样区域或采样网格对裂缝网络进行采样,以从裂缝网络中提取分支和节点。节点和分支分别分为I、Y和X以及I–I、C–I和C–C(见正文中的解释)。分支、节点和采样区域/网格用作拓扑参数计算的输入。(C) :NetworkGT提供并用于本研究的拓扑参数摘要。 图:遥感和野外裂缝数据集的强度分析。(A) :表示每个数据集的P20、P21和B22的方框图。P20和P21以对数标度表示、B22以线性标度表示。(B) :15000、15000和1:500数据集的B22的空间分布以及扫描线数据集的P10的空间分布。(C) :从现场扫描线获得的裂缝数据集的线性强度P10。文五: 机织物纤维束弹道碰撞的多尺度有限元模拟摘要:为了捕捉机织物在冲击载荷作用下纤维和纱线的全部细节,首先提出了一种多尺度建模技术来模拟包含纤维束和纱线的机织物。对机织物进行了纱线水平中尺度和包含纤维束的多尺度建模。对于两个多尺度模型,在织物的局部区域,用具有一定卷曲波动的固体元素的纤维束对原纱进行计算表示。在全球范围内,这些纤维束与具有固体成分的次级纱交织或与具有壳体成分的织物板结合。通过弹道试验结果对这三种模型进行了验证。与纱线层面的连续体模型相比,局部区域的纤维束模型表现出更准确的弹道反应和更详细的织物在弹道冲击下的破坏机理。目前的纤维束/纱线模型将有力地研究织物结构对弹道性能的影响,这需要更详细的纱线和纤维的弹道响应。 图:Twaron 织物的有限元模型(a)后冲击织物,(b)纱线模型(c) ,纤维/纱线模型,(d)纤维/壳体模型 图:有限元模型在不同时间的应力轮廓(a)纱线/纱线模型,(b)纤维/纱线模型,(c)纤维/壳体模型。 图:多孔织物模型(a)纱线/纱线模型,(b)纤维/纱线模型,(c)纤维/外壳模型来源:STEM与计算机方法

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