改进的节块展开方法求解圆柱几何对流扩散方程

为高效求解球床高温气冷堆物理-热工耦合问题,发展改进节块展开法求解圆柱几何下的对流扩散方程.针对圆柱几何和对流扩散方程的特殊性,采用三阶多项式和指数函数作为r向横向积分方程的展开函数,在节块展开法的框架下高效求解对流扩散方程.数值验证表明,改进的节块展开方法具有固有的迎风特性,在使用粗网节块时依然能保持稳定性和较高的计算精度.     

双股燃气射流在充液室内扩展特性的实验研究

为了探索高温高压双股燃气射流在整装式液体工质中的扩展特性,设计了五级圆柱渐扩型观察室和圆柱型观察室,借助数字高速录像系统,观察了双股燃气射流在充液室中的扩展过程,对比了不同的观察室边界以及不同的参数条件对双股燃气射流扩展过程的影响。实验结果表明,圆柱渐扩型观察室结构更有助于改善气液的掺混特性,通过参数的合理匹配可以一定程度上控制双股燃气射流在三维充液室中的扩展过程。     

圆柱壳的塑性膨胀和变形

根据材料不可压缩假设,适当选取材料塑性本构关系,将圆柱壳塑性膨胀运动简化为以圆柱壳内 半径为因变量的常微分方程初值问题。对3种初始内外半径比纯铜厚壁圆柱壳膨胀过程的计算表明,应变率 硬化阻碍圆柱壳的塑性膨胀运动,应变硬化和温度效应的影响可以忽略,而与圆柱壳的厚度无关。     

水下爆炸载荷作用下环肋加筋圆柱壳结构的弹塑性动力屈曲

为研究水下爆炸载荷作用下潜艇结构的动力屈曲现象,以潜艇耐压结构的简化模型环肋加筋圆 柱壳结构为研究对象,建立流固耦合有限元分析模型,应用瞬态有限元分析程序MSC.Dytran对该结构在水 下爆炸冲击载荷作用下的弹塑性动力屈曲行为进行研究,基于Budiansky-Roth准则和Southwell方法确定环 肋加筋圆柱壳结构的临界屈曲载荷,讨论结构动力屈曲的影响因素如载荷强度、网格密度、径厚比、长径比、加 筋截面间距、加筋尺寸等对环肋加筋圆柱壳结构动屈曲模态和临界屈曲载荷的影响。结果表明:采用建立的 流固耦合有限元分析模型,应用动力瞬态有限元软件MSC.Dytran可以对加筋圆柱壳结构的动力屈曲行为进 行模拟,模型网格尺寸大小、结构几何参数对结构的动力屈曲临界载荷都有一定的影响,其中加筋圆柱壳结构 的径厚比对结构的动力屈曲临界载荷影响最为显著。     

Natural frequencies of rotating functionally graded cylindrical shells

Love’s first approximation theory is used to analyze the natural frequencies of rotating functionally graded cylindrical shells.To verify the validity of the present method,the natural frequencies of the simply supported non-rotating isotropic cylindrical shell and the functionally graded cylindrical shell are compared with available published results.Good agreement is obtained.The effects of the power law index,the wave numbers along the x-and θ-directions,and the thickness-to-radius ratio on the natural frequencies of the simply supported rotating functionally graded cylindrical shell are investigated by several numerical examples.It is found that the fundamental frequencies of the backward waves increase with the increasing rotating speed,the fundamental frequencies of the forward waves decrease with the increasing rotating speed,and the forward and backward waves frequencies increase with the increasing thickness-to-radius ratio.     

同轴圆柱间滑移旋转流动问题的同伦解析解

从理论上研究了具有延伸柱面的同轴圆柱间滑移流动问题.通过引入适当的相似变换将控制方程组转化为一类非线性边值问题, 利用同伦分析方法首次获得问题的近似解析解, 分析讨论滑移参数、雷诺数和内外筒半径比对流动的影响.结果表明: 滑移边界参数对剪切应力有较大的影响, 滑移边界小的流体对壁面和边界层内流场施加了更大的剪切力; 增大雷诺数Re, 能增大内筒的壁面剪切力和扭矩; 内外筒半径比对流动结构也有较大的影响, 内筒半径固定, 增大外筒半径能够减少内筒的纵向剪切力.      

隔离板对流向振荡圆柱尾流旋涡脱落的抑制

用隔离板对直径为D, 沿流向振荡的圆柱后涡脱落进行抑制. 隔离板放于圆柱尾流中心线上,控制参数包括隔离板长度L/D以及隔离板前缘到柱体振荡中心的距离G/D. 实验的雷诺数范围Re=V_∞D/v=1.01×10⁴～1.69×10⁴,柱体折减振频范围f_eD/V_∞=0～0.03, 柱体振幅固定为A/D=0.2. 风洞烟线显示和热线测量结果表明:当 G/D位于一个有效区域内时,可有效抑制振荡柱体尾流的旋涡脱落. 该有效区的大小随着隔离板板长的增大而增大, 随着Re数和圆柱振荡频率的增大而减小.     

没有复杂几何概念的单方向场壳体有限变形模型综述

基于Simo和Fox的工作, 介绍一种没有复杂几何概念的现代壳体有限变形理论. 在推导上, 使用三维连续介质理论, 运用现代力学的表示方法. 这个模型提供了非线性几何精确壳体理论的力学分析基础. 这种模型的一个优点是虽然将壳体仍然看作二维结构, 但是它没有复杂的微分几何概念, 如没有协变导数、Riemannian-Christoffel记号等. 另外,还介绍了壳体局部平衡的弱形式或变分表示, 这种表示特别适用于数值计算.      

圆柱贮箱液体非线性晃动的多维模态分析方法

将Faltinsen等提出的多维模态理论应用到求解圆柱贮箱液体非线性晃动问题中．根据Narimanov-Moiseiev的三阶渐近假设关系,通过选取主导模态以及确定它们的阶次关系,将一般形式的无穷维模态系统降为五维渐近模态系统,即描述自由液面波高的广义坐标之间相互耦合的二阶非线性常微分方程组．通过对这个模态系统的数值积分,得到了与以前的理论分析和实验结果相吻合的非线性现象．研究结果表明,多维模态方法是用来求解液体非线性晃动动力学的一个很好的工具．在我们的下一步工作中,将继续发展这种方法,用来研究更为复杂的晃动问题．     

AN UNCONDITIONALLY STABLE HYBRID FE-FD SCHEME FOR SOLVING A 3-D HEAT TRANSPORT EQUATION IN A CYLINDRICAL THIN FILM WITH SUB-MICROSCALE THICKNESS

Heat transport at the microscale is of vital importance in microtechnology applications.The heat transport equation is different from the traditional heat transport equation since a second order derivative of temperature with respect to time and a third-order mixed derivative of temperature with respect to space and time are introduced. In this study,we develop a hybrid finite element-finite difference (FE-FD) scheme with two levels in time for the three dimensional heat transport equation in a cylindrical thin film with submicroscale thickness. It is shown that the scheme is unconditionally stable. The scheme is then employed to obtain the temperature rise in a sub-microscale cylindrical gold film. The method can be applied to obtain the temperature rise in any thin films with sub-microscale thickness, where the geometry in the planar direction is arbitrary.