掺气对射流冲击水垫塘底部动水压强的影响

本文对冲击角为90°,60°和45°掺气与不掺气二维射流作用于水垫塘底板上的动水压强进行了系统的对比试验,揭示出:掺气使射流作用于塘底冲击区的时均压强明显减小,压强脉动强度明显增大;时均压强服从正态分布,脉动强度则符合t分布,且均存在自模性,分析了最大时均压强及脉动强度与水垫深度、掺气浓度及冲击角的关系,并给出了经验公式,提出了水团与气团交替作用的物理图象,解释了掺气对动水压强影响的机理。     

不可压缩均匀各向同性湍流的统计理论

本文根据均匀各向同性湍流的涡旋结构理论,从Navier-Stokes方程出发,引进了准相似性条件,认为均匀各向同性湍流场在衰变过程中具有相似性,相似性尺度由表征湍流强弱的湍流脉动速度均方差q以及与特征涡旋尺度具有密切关系的湍流广义Taylor微尺度λ所决定,在对均匀各向同性湍流场计算中,假定湍流脉动在空间呈周期性,周期性尺度正比于λ。 本文对脉动速度等物理量用Fourier级数展开,将在物理空间上的计算转化到谱空间上,利用快速Fourier变换,采用前差格式和Leap-frog格式,对不同Reynolds数的均匀各向同性湍流场从衰变后期到前期进行了计算,得出了与实验较符合的结果。     

用高速摄影机拍摄气体爆轰波反应区

人们很早就注意到可燃气体混合物中火焰在一定的条件下可以达到很高的传播速度。这种现象称之为爆轰。根据ZND模型,气体爆轰实际上是带有化学反应区的激波。它的结构是激波后方紧跟一个化学反应区,两者构成了爆轰波波阵面。爆轰波的特点是1)传播速度高,一般为2000m/S左右。2)伴随有发光现象。根据ZND模型,可燃气体的化学反应在反应区中进行,因而反应区具有一定的宽度。 人们对爆轰波作了大量的研究,但由于波阵面的传播速度太快,限制了对波阵面结构诸如阵面形状,反应区宽度等的研究。     

钢纤维活性粉末混凝土的动态力学性能

利用?74mmSHPB实验装置对钢纤维活性粉末混凝土(RPC)进行动态压缩实验和动态劈裂拉 伸实验。获得了钢纤维RPC在1~102s-1应变率加载下的动态力学参数。对试件内的动态应力分布进行数 值模拟,验证了动态实验的有效性。结果表明,钢纤维RPC的动态压缩和动态劈裂拉伸的力学性能均表现出 显著的应变率效应。随着应变率的增加,钢纤维RPC冲击压缩破坏应力、冲击压缩破坏应变、弹性模量、动态 劈裂拉伸破坏应力均有一定程度的增加,动态拉压比相对静态拉压比也有显著的提高。     

平头弹冲塞靶板的绝热剪切数值模拟

针对绝热剪切形成时由于变形高度局域化,塑性功产生的热导致局部高温,有时会伴随动态再结晶(DRX)的现象,采用一种考虑动态再结晶过程的绝热剪切破坏准则,利用有限元方法模拟了Arne工具钢平头弹冲塞Weldox 460 E钢靶板的实验.数值模拟揭示了剪切带产生、传播的过程,温度分布情况表明在绝热剪切带中具备动态再结晶形成的...     

等壁厚螺杆泵脱胶机理数值模拟研究

等壁厚螺杆泵作为一种高效的人工举升装置已经被广泛地应用于采油工程中.相比于常规螺杆泵,等壁厚螺杆泵具有定子温胀溶胀均匀,运行稳定,举升效率高等优点.但是在实际工作过程中,等壁厚螺杆泵定子容易脱胶,导致定子失效.论文采用有限元数值模拟方法,建立螺杆泵三维动力学模型.通过模拟相同结构参数常规螺杆泵和等壁厚螺杆泵运行过程中的应力应变场、压力分布规律,对比分析发现由液压压差和定转子过盈接触引起的剪应力是造成等壁厚螺杆泵脱胶的主要因素.在此基础上研究了附胶率以及各模型参数对剪应力的影响规律.研究发现,考虑附胶率后,在井下复杂的工作环境下,剪应力会大幅增加,等壁厚螺杆泵定子容易发生脱胶.这些结果对等壁厚螺杆泵的优化设计具有指导意义.     

输电塔螺栓搭接滑移过程的数值模拟

螺孔直径一般都大于螺栓外径,因此当横向载荷超过一定数值时,螺栓连接件之间将发生相对滑动,这一过程就是螺栓滑移.在输电塔的结构分析中一般不考虑复杂的螺栓滑移,以致在煤矿采空区或冻胀区等可能导致输电塔塔基非均匀沉降的地区中,传统结构分析软件未能很好地判断出输电塔的运行状态,因此对螺栓滑移过程的准确分析是十分重要的.本研究通过有限元方法,建立输电塔角钢螺栓搭接结构的三维有限元模型,对已有的单螺栓滑移试验进行数值模拟,首次通过数值模拟成功还原已有试验的结果,并进行了搭接结构的滑移试验和模拟验证.通过数值模拟及与已有试验结果的对比,分析了影响滑移曲线的因素,并初步给出各模拟参数的取值范围.     

强冲击载荷下氧化铝陶瓷靶破坏过程的SPH数值模拟

 陶瓷材料因具有低密度、高强度和高声速等良好的力学特性,被广泛应用到军事、航空航天和舰船防护等领域。为了研究氧化铝陶瓷靶板在强冲击载荷下的破坏性能,利用AUTODYN软件,采用光滑粒子流体动力学求解器对钨合金弹丸撞击氧化铝陶瓷靶过程进行模拟计算。将模拟结果与实验结果进行对比可知,模拟结果与实验结果非常吻合,说明所采用的计算方法正确。该研究方法为分析氧化铝陶瓷在强冲击载荷下的破坏特性提供了一种方便的途径,节省了研究时间和研究成本,提高了研究效率。     

水下连续脉冲冲击波的声学特性

为探求金属爆炸索在水下爆炸声源研究领域的应用前景,设计了一种可以连续产生若干个脉冲冲击波的装置,称之为水下连续脉冲冲击波发生装置。利用小波分析对该装置产生的连续脉冲冲击波信号进行分解与重构,考察其频谱特性,并进一步分析了信号的声压级特性。结果表明:该装置产生的信号声压级较高,具有很强的声功率;信号包含频率十分丰富,雷管和金属爆炸索由于装药结构及传爆方式的不同,爆炸所产生的冲击波频谱特性也有所差异。雷管爆炸产生的冲击波主要分布在15.6 kHz以下的频带内,金属爆炸索爆炸产生的脉冲冲击波信号则主要分布在62.5 kHz以下的频带内;脉冲冲击波的个数和声持续时间可由爆炸索的排列方式和长度控制,脉冲冲击波间的时间间隔可调,发生装置稳定易控     

基于正交设计方法的双锥罩结构优化设计

设计了一种双锥药型罩,借助数值模拟和实验手段研究其成形及侵彻机理,利用正交设计方法研 究不同结构的射流成形性能。结果显示:该双锥罩在爆轰波作用下形成高速射流、翻转弹丸和杵体;小锥角 2 显著影响射流头部速度;罩厚t及大锥角2 高度显著性影响弹丸速度;最佳设计参数为:t=0.14cm、2= 50、2=135、小锥角与大锥角罩口直径比N =0.4或0.5,其射流速度分别为6613、6839m/s,弹丸速度分 别为2247、2095m/s,侵彻钢靶深度分别为8.24、8.31cm,开口孔径分别为2.12、2.08cm。最终优化的双 锥罩结构合理,既保证了射流速度,又大大提高了弹丸速度,射流和弹丸先后侵彻目标,达到双重毁伤的目的; 在低密度装药和小炸高条件下侵彻效果较理想。