埋入水中旋转薄壳谐耦振分析的传递矩阵法

基于一般线弹性薄壳和势流理论,导出了旋转壳状态向量的一阶常微分矩阵方程和水动压力表达式,再借助齐次扩容技术和精细积分法,应用推广的传递矩阵法对埋入水中旋转薄壳的流固耦振进行了数值求解,并研究了一些因素对精度的影响.算例表明传递矩阵法和有限元方法相比不仅精度良好,而且有较高的计算效率.     

求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的一种新的半解析方法

基于齐次扩容精细积分法和复数矢径虚拟边界谱方法，利用Fourier积分变换和稳相法，提出了一种具有较高效率和精度的新的求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的半解析方法．考虑了非圆柱壳和肋骨之间同时存在多种相互作用力和力偶矩，较已往很多学者仅计及法向相互作用力更加符合实际．不仅比较了该文方法和精确解计算纵向加肋圆柱壳在集中点力激励下的声辐射计算结果，同时还研究了肋骨数量、大小以及椭圆柱壳横截面椭圆度对声辐射特性的影响．数值计算结果表明该文方法较已有的混合FE-BE法更为有效．     

数值流形方法在流固耦合谐振分析中的应用

数值流形方法(流形法)是石根华博士利用现代数学中流形分析的有限覆盖技术建立起来的新的数值分析方法,统一解决了连续和非连续变形的力学问题,具有广阔的应用前景。本文将流形法应用于交界面耦合的流固振动分析,采用平面矩形数学网格,针对无粘、无旋、不可压缩流体和无阻尼的固体结构,提出分析流固耦合系统简谐振动的高阶流形法公式,其中,采用拉格朗日乘子法引入流场的已知边界条件。本文还初步研究了在特殊的无限远流场中采用解析解覆盖函数的实现技术。文中算例体现了流形法网格划分的方便性和计算的高精度,显示出流形法在数值解和解析解联合运用上的优势。     

高阶数值流形方法的初应力公式

高阶数值流形方法和高阶DDA方法可以显著提高结构变形的计算精度,但目前涉及几何非线性问题的研究成果大都计算精度差甚至不收敛,这是由高阶初应力公式的不准确或不正确引起的。本文介绍数值流形方法的大变形计算格式,基于平面三角形数学网格和多项式覆盖函数,提出高阶流形法的两种初应力处理方法,首次导出了高阶初应力的准确公式。该公式在分步计算的初应力累加中考虑了大变形结构的构形变化,并将初应力表示成多项式函数形式以满足单纯形积分的要求。文中给出的悬臂梁大变形数值算例与理论解的对比结果证明了方法的正确性。本文的方法和公式也适用于三维四面体数学网格,稍加修改后将可应用于高阶DDA方法和常规的有限元方法。     

固定网格的数值流形方法研究

针对单纯几何非线性的材料大变形问题, 提出一种新的研究思路------固定数学网 格的数值流形方法, 简称固定网格流形法, 可以看作是采用了固定网格的拉格朗日方法. 它 充分利用数值流形方法的数学网格与材料物理边界分离的特性, 具备拉格朗日法和欧拉法各 自的优势, 避免了原始拉格朗日法的网格扭曲问题以及欧拉法对移动边界难以精确 描述和迁移项较难处理的问题. 采用数值流形方法的大变形分步计算格式, 使得固定网格流形 法实现起来并不复杂, 仅需要每步切割网格形成新的流形单元, 以及对初应力载荷进行适 当的处理, 而后者是固定网格流形法的关键. 针对固定的矩形数学网格开展研究, 采用一阶 多项式覆盖函数的高阶流形法, 给出了两种初应力计算方法, 并用悬臂梁大变形算例验证了 固定网格流形法的可行性, 将来需要进一步解决初应力载荷所带来的计算稳定问题.     

平面液体层碎裂过程实验研究

小宽厚比喷嘴喷射出的平面水膜进入静止空气中,在不同气流流速环境下对水膜碎裂过程进行了实验研究。结果表明,静止空气中的水膜表面波呈现对称波形,射流的碎裂长度随雷诺数的增大而增大,喷射压力对射流碎裂长度没有直接影响。空气助力作用使平面射流表面波的上、下气液交界面出现相位差。水膜的碎裂长度随空气助力气流速度的增大而减小;空气助力对于低雷诺数水膜射流具有很强的促进碎裂作用,所以会极大地改善低雷诺数射流的一次雾化效果。随着水流雷诺数的提高,空气助力作用对水膜碎裂长度的影响大为减弱;即使在高速助力空气的作用下,水膜仍长期保持较稳定的射流流态,没有出现明显的水膜撕裂现象。说明在小宽厚比喷嘴的瑞利(Rayleigh)模式射流中,高雷诺数射流是水膜的稳定因素。与气液流速比、气流马赫数等无量纲参数相比,液体喷射的雷诺数是射流碎裂的主要影响因素。