中国海洋大学马鹏磊获国家专利权
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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利振荡水翼运动响应及流固耦合变形的求解方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121598715B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610121048.0,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权振荡水翼运动响应及流固耦合变形的求解方法是由马鹏磊;张磊;刘贵杰;谢迎春;宁东红;田晓洁设计研发完成,并于2026-01-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本振荡水翼运动响应及流固耦合变形的求解方法在说明书摘要公布了:本申请涉及潮流能利用技术领域,公开一种振荡水翼运动响应及流固耦合变形的求解方法,包括:定义水翼运动模式与结构、流体关键参数,明确俯仰给定运动、自由升沉运动及弯扭耦合变形的核心特征;基于牛顿第二定律建立升沉运动动力学方程,结合结构力学原理构建弯扭耦合变形控制方程;搭建含分块网格与边界层加密设计的三维数值仿真模型,通过展向与时间离散化处理满足计算需求;基于Navier‑Stokes方程求解流体分布载荷与总升力;采用四阶龙格‑库塔法求解升沉运动响应,通过Newmark‑β时间积分法与有限差分法求解弯扭耦合变形。如此可精准捕获水翼运动与流固耦合变形的强耦合特征,为振荡水翼式潮流能装置的设计优化与性能提升提供技术支撑。
本发明授权振荡水翼运动响应及流固耦合变形的求解方法在权利要求书中公布了:1.一种振荡水翼运动响应及流固耦合变形的求解方法,其特征在于,包括: S1:定义水翼的运动模式和核心参数,构建水翼的升沉运动动力学方程和弯扭耦合变形控制方程; S2:搭建水翼的三维数值仿真模型,包括计算域设置、网格划分和离散化处理; S3:基于不可压缩流体的Navier-Stokes方程,采用有限体积法求解水翼表面的分布流体载荷,并对所述分布流体载荷进行积分,得到当前时刻的流体总升力; S4:基于所述当前时刻的流体总升力、水翼总质量和当前时刻的升沉参数,采用四阶龙格-库塔法求解下一时刻的升沉运动响应;其中,所述基于所述当前时刻的流体总升力、水翼总质量和当前时刻的升沉参数,采用四阶龙格-库塔法求解下一时刻的升沉运动响应,包括:构建中间状态变量步骤:基于当前时刻的升沉速度、流体总升力及水翼总质量,分别计算当前时间步长内起始点、中点及终点处的四个升沉速度导数估算值和升沉加速度估算值;四个所述升沉速度导数估算值分别对应于当前时刻状态、两个基于半步长预测的中间时刻状态以及一个基于全步长预测的下一时刻状态;加权迭代更新步骤:对四个所述升沉速度导数估算值和升沉加速度估算值分别进行加权求和处理,其中,中间时刻状态对应的升沉速度导数估算值被赋予高于起始点状态和终点状态的权重,得到平均升沉速度斜率和平均升沉加速度斜率;下一时刻响应计算步骤:将所述平均升沉速度斜率和所述平均升沉加速度斜率分别乘以时间步长,得到升沉位移增量和升沉速度增量,并将所述升沉位移增量和所述升沉速度增量分别叠加至当前时刻的升沉位移和升沉速度上,从而获取下一时刻的升沉运动响应; S5:基于当前时刻的弯曲参数、扭转参数、力分布参数和水翼的结构参数,利用Newmark-β时间积分法和有限差分法,并结合固支-自由边界条件,组装成线性方程组;利用高斯消元法,求解各展向节点的下一时刻的弯曲变形和扭转变形;其中,所述基于当前时刻的弯曲参数、扭转参数、力分布参数和水翼的结构参数,利用Newmark-β时间积分法和有限差分法,并结合固支-自由边界条件,组装成线性方程组,包括:基于当前时刻的弯曲参数、扭转参数、力分布参数和水翼的结构参数,利用Newmark-β时间积分法建立关于位移、加速度、扭转角、扭转角加速度的迭代公式;采用有限差分法离散扭转变形方程中的二阶空间导数和四阶空间导数,将展向节点的微分转化为代数式;采用虚拟节点法处理边界条件,处理i=0和i=N处的方程;其中,i为展向节点;将离散后的导数格式代入弯扭耦合变形方程中,组装成所述线性方程组。
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