缸套-活塞系统润滑行为与动力学行为耦合分析

建立了缸套-活塞系统油膜润滑与动力学行为耦合分析模型，并用数值方法进行了仿真计算，用有限元法计算了缸体的结构动力响应；通过采用有限差分法求解平均雷诺方程计算了缸套和活塞间的流体润滑特性，并探讨了活塞二阶振动的影响；采用顺序耦合的方法计算了考虑缸套-活塞摩擦、润滑与缸体结构振动、活塞二阶振动耦合作用的缸套-活塞间最小油膜厚度变化、摩擦力及摩擦功耗等．同不考虑缸体振动时的相应分析和计算结果对比发现，缸体结构振动对油膜润滑特性具有重要影响．     

内燃机气缸套失圆对活塞动压润滑和摩擦特性的影响

根据流体动力润滑理论与活塞动力学方程建立了相关分析模型,在考虑内燃机工作过程中实际存在的气缸套失圆变形基础上,分析了活塞的横向运动,考察了活塞裙部的压力场和摩擦特性.结果表明:与不考虑失圆变形时相比,考虑失圆变形时的润滑油膜压力场的峰值降低,裙部流体压力负荷得以缓解;考虑失圆变形后的摩擦力和摩擦功耗增大,失圆程度越大,所产生的摩擦力和摩擦功耗的增量越大.因此,在活塞设计过程中应当重视失圆变形对活塞裙部润滑和摩擦特性的影响.     

液体黏性调速起动瞬态过程数值模拟研究

为揭示油膜挤压效应对液体黏性调速起动过程的影响,本文采用有限元素法联立求解修正瞬态雷诺方程、能量方程、润滑油黏温方程等对调速起动过程进行数值模拟研究.结果表明由于油膜在调速起动过程中逐渐减薄,挤压效应对油膜承载力产生较大的影响,但在起动过程的不同阶段其影响不同.在起动过程开始阶段,油膜挤压效应的影响较小,随着油膜的减薄,挤压效应对油膜承载力的影响越来越显著.调速起动试验验证了这一结果的正确性.     

进口润滑条件对活塞环-缸套摩擦副润滑性能的影响

目前内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑分析中,活塞环与缸套之间的润滑状态一般假设为充分润滑或固定状况的贫油润滑,不是通过对实际润滑油膜形成情况的分析确定.本文中以一多缸四行程内燃机为研究对象,基于润滑油流量以及控制体体积变化方程,建立活塞环-缸套间润滑油的流动模型,进行了不同进口处润滑油膜供给量对活塞环-缸套摩擦副润滑特性的影响分析.结果表明:活塞环进口处的润滑条件对活塞环-缸套摩擦副的润滑性能有显著影响;进口处润滑油供给量增加,活塞环-缸套摩擦副的最小油膜厚度增加,最大油膜压力、微凸体作用力、摩擦力和功耗均相应减小;进口处供给油膜厚度较小的情况下,增加油膜供给厚度可以明显改善活塞环-缸套摩擦副的润滑性能.     

Euler坐标系与Lagrange坐标系下激波条件的比较

从多方气体Naiver-Stokes(N-S)方程出发,通过行波解存在的条件,推导Euler坐标系下激波的Rankine-Hugoniot(R-H)条件及熵条件,并证明这与Lagrange坐标系下的条件一致.     

非线性流体-刚体结构相互作用问题的一种数值模拟方法

给出了一种模拟非线性流体-刚体结构相互作用问题的数值方法．文中假定结构承受大的刚体运动,流体流动受非线性有粘或无粘的场方程支配并满足自由表面和两相耦合界面上的非线性边界条件,利用任意拉氏-欧氏（ALE）网格系统构造了数值模型．采用所探讨的多块数值格式,允许可动重造网格间有独立的相对运动,从而克服了流体网格与固体大运动匹配的困难．通过数值离散化,导出了描述非线性流固耦合动力学的数值方程并应用耦合迭代过程对其作了求解．通过算例,说明了所提出数值模型的应用．     

多介质流体非守恒律欧拉方程组的数值计算方法

对多介质流体在界面处满足的Euler方程进行了探讨,方程组中增加了描述材料参数间断性质的对流形式非守恒律方程组 .以波传播算法为基础,通过Roe方程近似求解Riemann问题,同时采用相同的数值差分格式求解流体动力学Euler方程组和界面方程组.该方法可以有效消除多介质流体在界面处压力、速度可能出现的非物理振荡.给出了部分典型一维和二维数值计算结果.     

微纳米结构壁面对流场及动压润滑的影响研究

固体边界具有的微纳米结构将影响流体在近壁面处的流动行为,进而由于尺度效应改变流体在整个微间隙的流动或润滑规律.将壁面可渗透微纳米结构等效为多孔介质薄膜,采用Brinkman方程来描述流体在近壁面边界渗透层内的流动,并将其与自由流动区域的不可压缩流体Navier-Stokes控制方程耦合,在界面处的连续边界条件下求解和分析了速度分布规律和压力变化规律.针对恒定法向承载力的油膜润滑条件,进一步讨论了静止表面或运动表面的微纳米结构对近壁面流动行为的影响;并揭示了考虑壁面微纳米结构的流体动压润滑的油膜厚度和摩擦系数的变化规律.论文结果为具有可渗透微结构表面的微间隙流动与润滑提供了理论参考.     

地下空腔解耦爆炸的数值模拟

采用一种Euler算法和Lagrange算法相结合的有限差分算法计算地下空腔解耦爆炸。对腔内气体,采用Euler网格,对腔外岩石,采用Lagrange网格,对不同半径的空腔爆炸引起的远场应力波和震源函数开展了数值模拟,重点分析了空腔尺度对震源函数的影响。结果表明,空腔增大会降低远场应力波峰值、地下爆炸的耦合强度和震源函数稳态值,但拐角频率随空腔的增大而增大。     

旋转圆盘表面油膜破碎转捩临界特性分析

高速滚动轴承内圈和保持架等旋转运动件表面润滑油膜的流动铺展以及破碎为油带和油矢的特性决定着轴承的润滑与冷却状态.在获得轴承旋转运动件拓扑结构—旋转圆盘表面油膜稳态流动特性的基础上,利用力学平衡和液体表面波不稳定破碎理论,建立表面油膜破碎转捩为油带和油矢的临界特性分析模型,分析和探讨了表面油膜的稳态流动特性以及供油量和润滑油物理特征参数对油膜破碎转捩临界特性的影响.结果表明:表面油膜沿着圆盘径向逐渐变薄,因与圆盘表面存在滑移现象,其流动速度也随之减小;表面油膜破碎的临界波数和临界半径随着圆盘转速的增高而增大,临界厚度则随之减小;表面油膜破碎的临界半径和临界厚度随着润滑油供油量的增加而增大;增大润滑油密度,将延缓表面油膜破碎,破碎临界半径增大,临界厚度减小;增大润滑油的黏度和表面张力系数将促进表面油膜破碎,破碎临界半径减小.与相关的试验结果对比验证了理论分析方法的正确性和可靠性.     

THE DERIVATION OF REYNOLDS TRANSPORT EQUATION FOR ARBITRARY MOTION CONTROL VOLUME BASED ON THE DYNAMIC BOUNDARY CALCULUS

严格而言,流体力学中所有守恒定律均是针对物质体系的(或称流体系统),如质量、动量、动量矩和能量等守恒定律。如果跟随物质体系描述和表征流体质点系的运动行为,即为Lagrange描述方法;如果把物质体系的运动和守恒定律转换到空间坐标系中,即为人们常说的Euler描述方法。因此,对于具体考察(跟随的)的流体物质系统而言,各守恒定律存在由物质体系表征到空间体系表征的转换,这个转换关系就是著名的Reynolds输运方程。本文从动边界微积分关系式出发,系统推导了在不同运动速度控制体上的雷诺输运方程,并通过讨论进一步阐明各种不同形式输运方程的物理意义。     

A HIGH RESOLUTION CELL-CENTERED ALE METHOD FOR LARGE DEFORMATION MULTIMATERIAL INTERFACE

针对基于积分形式的Euler方程组耦合质量组份模型方程而发展的多介质整体ALE方法耗散大的问题,采用基于微分形式的Euler方程组所发展的高分辨率界面反耗散的思想来控制界面处的数值耗散,发展了一种二维平面中积分意义下的耦合质量组份方程和体积组份方程的界面反耗散的高分辨率多介质中心型ALE方法,从而高分辨率地模拟大变形物质界面。     

导弹误差分离前的数据预处理方法

为获得高精度的导弹飞行试验误差分离结果,提出了改善数据预处理工作的工程实用方法。采用时间差分法查找测量数据中的丢失点,采用样条拟合算法剔除测量数据中的野值,并使用拉格朗日算法对异常点进行插值,提高了原始测量数据的质量。推导出发射惯性系下速度和位置的导航方程递推公式,并建立外测数据由发射坐标系向发射惯性系的转换关系模型：引入相关性分析法对遥外测数据的一致性进行分析,进而估算出遥外测数据零点对齐因子。对某型导弹遥外差计算应用了这些方法,获得了较满意的结果。     

位移浅水内孤立波

研究两层浅水系统中的内孤立波，该系统由两层常密度不可压缩无黏性水组成。利用Lagrange坐标和Hamilton原理，推导了两层浅水系统的位移浅水内波方程，并进一步导出了两层浅水系统的位移内孤立波解。数值实验表明，位移内孤立波与经典的KdV内孤立波吻合很好，说明Lagrange坐标和Hamilton方法适用于内波分析，可以为构造内波分析的保辛方法提供一种途径。     

On the equations of motion for accelerated frames

In this communication we present the equations of Euler generalized for the motion of a body in an accelerated reference frame using the generalized work-energy principle. The equivalence among the generalized Euler equation, the generalized Lagrange equation, and the generalized Kane equation are shown when applied to the motion of a body of a holonomic system that depend onn generalized coordinates. Therefore when the generalized coordinates can be reduced to two sets of independent coordinates, the generalized Euler equation can be split into two uncoupled equations that are not independent of each other.Universidade da Beira Interior, Covilhã, Portugal. Published in Prikladnaya Mekhanika, Vol. 31, No. 9, pp. 79–89, September, 1995.     

A comparison of numerical methods applied to non-linear adsorption columns

Eight numerical schemes (first-order upstream finite difference, MacCormack, explicit Taylor–Galerkin, random choice, flux-corrected transport, ENO, TVD, and Euler–Lagrange methods) are compared on the basis of their computational efficiency for one-dimensional non-linear convection–diffusion problems. For the ideal chromatographic equation for which an exact solution exists, errors plotted against computational times show that the best methods are the random choice, Euler–Lagrange and flux-corrected MacCormack methods. Even when significant diffusion is added to the model, steep gradients are possible because of non-linearities. In such an instance, the random choice and flux-corrected transport methods give the best performance. One can now tackle more complicated problems and refer to this comparative study in order to choose an adequate numerical method which will provide sufficiently accurate results at a reasonable cost.     

四边固定加劲板的非线性自由振动

针对工程中常用的加劲板, 研究了非线性振动的求解方法与振动特性. 将加劲板分为板与加劲肋两个部分考虑, 其中板视为考虑几何非线性的大挠度板, 加劲肋视为Euler梁. 假定加劲板的位移, 利用Lagrange方程结合系统能量和振型叠加推导了加劲板的动力平衡方程. 运用椭圆函数及摄动法计算加劲板非线性振动的单模态解, 多模态解则通过增量迭代法进行求解. 最后, 结合有限元软件ANSYS对一个四边固定且不可移动的加劲板进行分析, 讨论解的收敛性, 并分析两个方向设置不同数量加劲肋的情况下非线性自振频率与振幅的关系, 得到了一些加劲板非线性振动特性.      

Generalized Euler–Lagrange equation for nonsmooth calculus of variations

In this paper, we first introduce a novel generalized derivative and obtain the generalized first-order Taylor expansion of the nonsmooth functions. Then we derive the generalized Euler–Lagrange equation for the nonsmooth calculus of variations and solve this equation by using Chebyshev pseudospectral method, approximately. Finally, the optimal solutions of some problems in the nonsmooth calculus of variations are approximated.     

石墨烯作为添加剂在两种成品润滑油中的应用可行性研究

为探索石墨烯对成品润滑油中原有添加剂体系的影响,判断其作为添加剂的应用可行性,本文中采用多层石墨烯与两种成品润滑油制备了石墨烯分散液. 利用MS-10A型四球摩擦试验机与TE77长行程高频往复摩擦试验机测试了不同接触方式下石墨烯分散液的摩擦学性能;采用紫外分光光度计、旋转氧弹试验仪、高压差示扫描量热仪和成焦板试验仪等仪器对体系的分散稳定性与理化性能进行评价. 试验结果显示:石墨烯在润滑油中无法保持长时间的分散稳定性,且对成品润滑油的各项应用指标无明显的提高作用,某些条件下甚至降低了油品的原有性能. 分析表明:石墨烯的加入干扰了原有体系的平衡性和稳定性,无法与成品润滑油的添加剂体系发挥良好的协同作用,同时,石墨烯的规模化制备成本远高于常用润滑添加剂,因此结合上述研究结果可知,石墨烯材料目前尚不具备作为成品润滑油添加剂的可行性,其存在的诸多问题还需进行深入研究.      

行星滚柱丝杠动态摩擦力矩和传动效率分析

针对行星滚柱丝杠摩擦力矩和传动效率随丝杆转速变化而变化，考虑润滑油黏滞、滚柱自旋滑动和螺纹接触点差动滑动产生的摩擦阻力，基于拉格朗日方法建立了行星滚柱丝杠机构动力学模型，计算了其摩擦力矩和传动效率，分析了负载和丝杆角加速度对机构动态摩擦力矩、瞬态传动效率和综合传动效率的影响. 研究结果表明:行星滚柱丝杠摩擦力矩随螺纹接触点相对滑动速度增大而增大；非稳态运行阶段润滑油黏滞和自旋滑动是产生摩擦力矩的主要因素；行星滚柱丝杠在大载荷运行时传动效率较高，丝杆加速时间越短其综合传动效率越高.