Derivation of a second-order model for Reynolds stress using renormalization group analysis and the two-scale expansion technique

With the two-scale expansion technique proposed by Yoshizawa,the turbulent fluctuating field is expanded around the isotropic field.At a low-order two-scale expansion,applying the mode coupling approximation in the Yakhot-Orszag renormalization group method to analyze the fluctuating field,the Reynolds-average terms in the Reynolds stress transport equation,such as the convective term,the pressure-gradient-velocity correlation term and the dissipation term,are modeled.Two numerical examples:turbulent flow past a backward-facing step and the fully developed flow in a rotating channel,are presented for testing the efficiency of the proposed second-order model.For these two numerical examples,the proposed model performs as well as the Gibson-Launder (GL) model,giving better prediction than the standard k-ε model,especially in the abilities to calculate the secondary flow in the backward-facing step flow and to capture the asymmetric turbulent structure caused by frame rotation.     

服役环境下腐蚀坑等效为表面裂纹的有效性分析

对取自退役飞机机翼蒙皮的光滑试件进行了等幅疲劳试验,通过疲劳断口分析得到了服役环境下飞机主体材料LY12CZ 铝合金蚀坑的拓扑特征.基于飞机结构的实际腐蚀尺寸,将蚀坑的宽度和深度作为等效裂纹的长轴和短轴,并应用 Stress Check 软件对蚀坑等效为裂纹的可行性进行了有限元分析.结果表明:实际蚀坑与等效裂纹对结构应力分布的影响十分相似;应力强度因子在蚀坑等效前后数值大小和变化趋势不大.在分析蚀坑对典型试件疲劳寿命影响时将蚀坑等效成半椭圆形裂纹,选取 Walker 公式作为扩展速率模型,并与试验值进行了对比.结果表明:预测值与试验值比较吻合,最大误差为9.23%,满足工程需求.     

固定接触界面切向静弹性刚度问题研究

根据两球体单峰同时受法向、切向载荷时微滑切向应力的分布以及MB模型,给出了界面的总切向接触静弹性条件刚度、总条件法向载荷的解析解。将切向接触静弹性条件刚度的解析解嵌入到有限元软件中,获得了整机的理论模态。以一款八四七厂华中工学院XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,通过实验对解析解进行了定量验证。研究结果表明：在理论振型与实验振型一致的条件下,界面模型的相对误差在-19．2％～16．8％之间。     

蜂窝夹心结构等效导热系数反演的边界单元法

对蜂窝夹心结构的等效导热系数进行反演,对于热防护系统的优化设计具有重要意义.本文应用高斯定理、径向基函数和径向积分法,推导了各向异性材料稳态热传导方程的边界单元表达式;应用Newton-Raphson迭代法和复变量求导法,对蜂窝夹心结构等效导热系数进行反演.分别应用形函数、高斯积分和径向基函数插值,对蜂窝夹心结构的边界...     

高阶各向同性张量的搜求方法

基于单位张量是唯一带有根本性意义的二阶各向同性张量的结论,系统推演搜求高阶各向同性张量的具体方法.     

悬臂梁中开闭裂纹的损伤识别

利用裂纹诱导弦挠度函数,建立了悬臂Euler-Bernoulli 中开闭裂纹位置、深度、初始张开角等损伤参数的识别方法．为此,首先将梁中开闭裂纹等效为单向扭转弹簧,给出了考虑裂纹缝隙效应的裂纹梁等效抗弯刚度,并得到悬臂Euler-Bernoulli 开闭裂纹梁弯曲挠度的显式闭合解及裂纹诱导弦挠度函数,证明了裂纹诱导弦挠度的分段线性函数．其次,基于单向扭转弹簧的性质,建立了通过多步加载进行梁中开闭裂纹参数及其上下侧属性的识别方法．最后,通过数值算例验证了本文所建立的开闭裂纹损伤识别方法的适用性和可靠性,考察了裂纹分布位置、深度和初始张开角以及裂纹识别区间和挠度测量误差等参数对识别结果的影响,结果表明：当裂纹处于张开状态时,裂纹处裂纹诱导弦挠度斜率改变量随着施加荷载的增加而增加;当裂纹闭合时,其裂纹诱导弦挠度斜率改变量将保持为常量;裂纹损伤参数的识别误差随测量误差的增加而增加,但整体识别结果具有较高的精度,较好的鲁棒性．     

基于热固耦合问题的多尺度拓扑优化设计

基于均质材料的拓扑优化逐渐难以适应现代化生产对工业产品高品质、轻量化的需求,同时很多工业设备经常面临着高温和高负载的工作环境.为了提高结构在温度载荷和机械载荷共同作用下的力学性能,本文提出了一种在稳态热源作用下的热固耦合连续体结构并行化拓扑优化方法.以结构刚度作为目标函数,材料的体分比为约束,利用能量均匀化方法预测微结构的等效属性,建立热固耦合结构并行化拓扑优化数学模型.为便于数值计算,利用直接法进行灵敏度分析,同时采用Heaviside非线性密度过滤技术抑制数值不稳定性,将OC准则算法用于求解优化问题.数值算例表明,本文方法能够有效地进行优化设计且能显著地提高结构的刚度性能和散热性能.     

平面无穷网络任意两节点间的电阻值

用数学积分的方法研究了平面正方形无穷网络上任意两节点间的电阻,得到轴上任意两节点间电阻的代数表达式,并画出了平面上相对原点的等电阻线,发现其接近圆形,最后利用这条性质给出了一个计算任意两节点间等效电阻的简洁近似公式.     

更正:质子束治疗中非均匀组织的等效水厚度修正研究[物理学报2013,62,068701]

《物理学报》2013年第62卷第6期第068701页《质子束治疗中非均匀组织的等效水厚度修正研究》一文中,因作者疏忽导致几处错误,特此更正,并诚挚地向读者致歉.期刊网上此文的电子版已做相应的更正.将3.1节中三个公式做如下更正:将(1)式:"WET=R介质/R水×b"改成:"WET=R水/R介质×b"将(2)式:"WET=R1/R水×d1+R2/R水×d2+···+Rn/R水×dn"改成:"WET=R水/R1×d1+R水/R2×d2+···+R水/Rn×dn"     

自聚焦透镜的薄透镜等效系统

本文分析了自聚焦透镜的成象特性,提出了用薄透镜系统等效自聚焦透镜的方法,这种方法给用几何作图法和解析法求解物象关系带来了很大方便。