一种确定均匀动脉壁面切应力的非线性方法

从Ling和Atabek提出的``局部流'理论出发，提出一种利用测量血液黏度、管轴上 的血流速度、压力和管径波形计算均匀动脉管壁切应力的非线性方法. 将这种方法与柳兆荣 等提出的利用测量血液黏度、管轴上的血流速度和平均管径计算切应力的线性方法比较，结 果表明，当管壁脉动幅度较小时，两种方法计算的压力梯度、流速剖面和管壁切应力差别较 小；而当管壁脉动幅度增大时，两种方法计算的压力梯度、流速剖面和管壁切应力差别增大. 对于小幅脉动均匀动脉，用线性方法计算管壁切应力有较高的精度；而对于大变形 均匀动脉，则需要考虑非线性因素对管壁切应力的影响. 由于作为输入量的血液黏度、轴心 血流速度、压力波形和管径波形可在活体上通过无损伤或微损伤的检测方法得到， 所提出的计算切应力的方法为在体或离体研究切应力与动脉重建的关系提供了方法学基础.     

Taylor补丁对新型动脉旁路移植流场影响的数值分析

为了研究Taylor补丁对新型(S型)动脉旁路移植术中吻合口处流场的影响,使用数值方法研究了采用Taylor补丁和未采用该补丁的两个S型旁路移植模型内流场的血流动力学差异. 对流速、壁面切应力和切应力梯度等参数进行了比较分析. 结果表明,Taylor补丁对吻合口的流场有显著影响. 采用Taylor补丁的模型其下游吻合口处的流场分布较未采用补丁的模型更均匀,二次流平均流速减小约34.48%,壁面切应力梯度减小约52.22%,从壁面切应力梯度方面分析,这将有助于改善血流动力学分布,抑制动脉粥样硬化. 但从壁面切应力值分析,其动脉底部的壁面低切应力区明显增大,平均壁面切应力值减小30.33%,这又将促使动脉粥样硬化. 因此,Taylor补丁是否对S型搭桥术具有治疗优越性,仅从血流动力学分析尚不能定论,配合数值计算结果进行动物和临床实验研究是十分必要的.      

瑞典爱斯泼硬岩实验场地应力研究

爱斯泼 (A..sp o..)硬岩实验场 (HRL)是瑞典拟建的永久储放核废料的场地。实测地应力结果表明, 应力的大小和方位变化较为复杂。通过初步分析认为, 场地附近地应力的变化与断裂构造的发育有关。应用离散元方法, 分别选择平面模型和剖面模型模拟了应力场。模拟结果表明, 地应力的量值和方位在断裂附近均发生明显变化, 且与实测结果较吻合。主应力在断裂附近发生不同程度的偏转, 偏转的幅度与断裂走向和区域应力方向之间的夹角有关。应力的量值在断裂附近也有明显变化。在剖面模型中, 较缓倾角断裂模型的模拟结果最接近实测结果。文中还探讨了断裂带法向刚度和切向刚度的计算方法。     

渐缩平板间的缓变流

通过数值模拟方法探讨了渐缩平板间的不平行流动和缓变流的关系.分析了倾斜板的倾角对流动的影响.对采用EXP(C_ES)方式得到的数据,在板倾角为5.455°时不平行流动相对平行流动的偏差达1%,在13.26°时偏差达10%.这里取1%的偏差所对应的5.455°作为本文探讨的缓变流的临界角.最后讨论了数值模拟结果的合理性和可靠性.     

基于人工神经网络的亚格子应力建模

亚格子(SGS)应力建模在湍流大涡模拟(LES)中有着极为重要的作用. 传统亚格子应力模型存在相对误差较大、耗散过强等问题. 近年来, 计算机技术的发展使得人工神经网络(ANN)等机器学习方法逐渐成为亚格子应力建模型的新研究范式. 本文着重考虑滤波宽度及雷诺数影响, 在不可压缩槽道湍流中建立了亚格子应力的ANN模型. 该模型以滤波后的直接数值模拟(fDNS)流场物理量及滤波尺度为输入信息, 相应滤波尺度下的亚格子应力为输出量. 通过对不同滤波尺度及不同雷诺数数据的训练, ANN模型能够给出与直接数值模拟(DNS)高度吻合的亚格子应力. 此外, 模型在亚格子耗散等非ANN建模量上也有着优异的预测性能, 与基于DNS获得的对应物理量的相关系数大都在0.9以上, 较梯度模型及Smagorinsky模型有明显提升. 在后验测试中, ANN模型对流向平均速度剖面的预测同样优于梯度模型、Smagorinsky模型及隐式大涡模拟(ILES)等传统LES模型. 在脉动速度均方根预测方面, 除了某些法向位置外ANN模型的性能整体上相对其他3个模型有所提升. 然而, 随着网格尺度的增大ANN模型预测的结果与fDNS结果的偏差逐渐增大. 总之, ANN方法在发展高精度亚格子应力模型上具有很大的潜力.      

适用于浸入边界法的大涡模拟紊流壁面模型

基于近壁定常剪切应力假设,提出了一种新的适用于浸入边界法的大涡模拟紊流壁面模型。通过引入壁面滑移速度,修正了线性速度剖面计算得到的壁面剪切应力,使之满足Werner-Wengle模型。将其应用于平板紊流和高Re数圆管紊流的数值模拟,对比采用和不采用壁面模型的结果得知,采用此模型的速度剖面与实验值吻合良好,验证了此模型的有效性。研究了不同欧拉/拉格朗日网格相对位置对结果的影响,证明了此模型具有较好的鲁棒性,以及可根据局部流动状态和网格精度自动开闭的特点。     

三角翼的双襟翼控涡作用的数值模拟研究

对装有“前端襟翼”和“前缘襟翼”的７４°后掠三角翼的不可压缩流场作了数值模拟,以研究襟翼的旋涡控制作用．数值模拟是用拟压缩性方法求解一般曲线坐标系下的三维不可压缩Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,时间离散用向后Ｅｕｌｅｒ差分,空间无粘项的离散用二阶迎风ＴＶＤ格式,所得的离散方程用对角化形式的近似隐式因子分解格式求解．湍流模型用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数模式．计算了三种平面形状的机翼在迎角范围为１０°～５０°的绕流和气动特性．计算和实验的比较表明,襟翼向下偏转可以推迟旋涡破裂,且对提高机翼的减阻能力、升阻比和改善失速前后的气动特性有明显效果,双襟翼具有更佳的控涡效果．     

延性金属层裂模型比较

在平面一维弹塑性流动有限差分计算程序中加入4种延性金属层裂模型，对平板撞击层裂实验进行数值模拟。结果表明:简单最大拉伸应力模型和简单损伤累积模型能定性反映层裂的物理现象，由于忽略损伤对本构的影响，计算结果和实验有偏差，但模型要求参数较少，对于一些精度要求不是很高的工程问题，可以采用；从材料损伤断裂物理本质出发，采用微损伤统计方法得到的NAG模型和封加波损伤度函数模型，能很好地再现实测的自由面速度剖面,数值计算结果与实验吻合很好。     

复合材料薄壁箱形梁的铺层设计和强度分析

用0°纤维铺设的单向复合材料梁弯曲时易发生剪切破坏。本文提出了一种能承受较大弯曲负荷的复合材料箱形梁。其腹板用±45°纡维缠绕,上、下翼板用0°层纤维增强。並在棱条处局部加强。这样,可充分发挥复合材料抗拉、抗压强度高的优点,又不易发生剪切破坏。对±45°缠绕梁进行了实测应力分析,並按文中提出的确定棱条处应力的计算模式进行了数值计算分析。该箱形梁可望用作载重汽车的板簧悬挂系统。     

用光弹性方法研究厚壁压力容器内表面裂纹的应力强度因子

本文针对三维裂纹纹尖的应力状态及裂纹表面均匀受压的情况，用应力函数法导出了纹尖近区域应力级数解；用光弹性方法测定厚壁压力容器内表面沿９０°（纵方向），５７°，４１°，２７°，０°（横方向）布置的圆形裂纹应力强度因子Ｋ１，ＫⅡ和ＫⅢ的分布，在光弹分析中引入了二阶非奇异项，并在数据处理中采用了阻尼最小二乘法以获得精度较高的解。     

Reynolds stress and vorticity in turbulent wall flows

Experimental measurements in a boundary layer and a large-eddy simulation of plane channel flow have been used to study the dynamics of vorticity and mass transport in the nearwall region. It was found that Reynolds stress generation occurs in the vicinity of quasi-streamwise vortices, and that smoke particles tend to be ejected from the wall near these vortical structures.     

Applications of scale-adaptive simulation technique based on one-equation turbulence model

A modified scale-adaptive simulation (SAS) technique based on the Spalart-Allmaras (SA) model is proposed. To clarify its capability in prediction of the complex turbulent flow, two typical cases are carried out, i.e., the subcritical flow past a circular cylinder and the transonic flow over a hemisphere cylinder. For comparison, the same cases are calculated by the detached-eddy simulation (DES), the delayed-detached eddy simulation (DDES), and the XY-SAS approaches. Some typical results including the mean pressure coefficient, velocity, and Reynolds stress profiles are obtained and compared with the experiments. Extensive calculations show that the proposed SAS technique can give better prediction of the massively separated flow and shock/turbulent-boundary-layer interaction than the DES and DDES methods. Furthermore, by the comparison of the XY-SAS model with the present SAS model, some improvements can be obtained.     

稠密气固两相流各向异性颗粒相矩方法

基于气体分子动力学和颗粒动理学方法,考虑颗粒速度脉动各向异性,建立颗粒相二阶矩模型.应用初等输运理论,对三阶关联项进行模化和封闭.考虑颗粒与壁面之间的能量传递和交换,建立颗粒相边界条件模型.采用Koch等计算方法模拟气固脉动速度关联矩.考虑气体-颗粒间相互作用,建立稠密气体-颗粒流动模型.数值模拟提升管内气固两相流动特性,模拟结果表明提升管内颗粒相湍流脉动具有明显的各向异性.预测颗粒速度、浓度和颗粒脉动速度二阶矩与Tartan等实测结果相吻合.模拟结果表明轴向颗粒速度脉动强度约为平均颗粒相脉动强度的1.5倍,轴向颗粒脉动能大约是径向颗粒脉动能3.0倍.     

大跨度桥梁空间脉动风场的计算机模拟

针对现有Deodatis方法模拟大跨度桥梁空间脉动风场中存在的计算量问题,通过对谱分解矩阵引入插值近似,减少谱分解的次数,从而提高该谐波合成法的计算效率,并节省内存花费,实现了对三维空间脉动风场的有效模拟。改进方法模拟的脉动风速样本仍保持各态历经性,且逐渐收敛到目标功率谱。用改进的Deodatis方法模拟了润扬长江悬索桥桥面主梁上作用的纵向脉动风速。结果表明,该改进措施对Deodatis方法的应用效果非常明显,改进的Deodatis方法模拟脉动风速样本的相关函数与目标相关函数均吻合良好。尽管改进后的Deo-datis方法对谱分解矩阵采用了插值近似,但模拟的随机风速样本仍具有很好的精度。     

行星探测中的大气制动技术研究进展

大气制动技术正成为一种有效的行星探测技术, 该技术利用目的行星的大气阻力作用来减缓探测器的速度以达到预定轨道, 不需要或很少使用携带的燃料进行反推减速入轨, 能够降低行星探测器的发射成本, 增加探测器的入轨有效载荷. 本文描述了大气制动的特点, 以及NASA成功应用大气制动技术的4次行星探测任务, 重点评述了大气制动期间气体动力学特性和轨道模拟的研究情况, 并对大气制动技术的风险性和成本分析进行了总结. 最后, 指出了今后大气制动技术研究和发展的重点.      

基于Pro/E的三轴转台装配与运动学仿真

利用工程软件Pro／ENGINEER Wildfire对UUT型三轴转台进行了三维实体造型设计：以给定的装配序列为条件，在Pro／Animation环境中实现了转台各零部件的装配过程仿真：运用Pro／E的MDX模块，完成了给定运动条件下的转台运动学仿真，获取了反映被测试件运动情况的运动参数曲线，并对转台实施了干涉的动态检查。最后，将仿真过程中的动画输出并保存为多媒体视频文件，为转台设计方案的交流与评估以及转台产品的制造奠定基础。     

水下模拟失重动力学研究综述

水下模拟失重方法是国外20世纪60年代发展起来的地面模拟失重的有效方法，在载人航天中发挥了举足轻重．不可替代的作用；水下模拟失重动力学是水下模拟失重方法的理论基础．简要概述了水下模拟失重方法的产生背景、原理、发展和优缺点；综述了水下模拟失重动力学的国内外研究现状，展望了水下模拟失重动力学今后的发展趋势．     

方柱绕流的数值模拟

采用有限差分法,对雷诺数为2.2×10~4的方柱绕流进行了大涡模拟(简称LES)。运用时间分裂控制(Split-Operator)法,将N-S方程分为对流步、扩散步和传播步。对Smagorinsky假设在近壁区的发散问题用两层模型进行处理。对流项用迎风—中心差分格式模拟,压力方程用SOR法迭代求解。计算得到的沿对称线的时均顺流向速度与文献上的实验结果进行了比较,结果吻合较好,同时还对绕方柱流的流场结构进行了分析研究。     

惯性平台框架类零件数控加工及其计算机仿真技术

本文叙述了惯性平台框架类零件采用数控加工的技术进步点，如工序集成、误差补偿、在线检测、参数程序等，同时叙述了ＮＣ程序计算机仿真的意义及仿真内容，对惯性器件框架类零件及其它零件的数控加工具有现实指导意义。