动脉瘤内流场以及瘤体尺寸的影响的数值研究

采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法,在周期性脉动速度入流条件下,建立刚性动脉瘤模型并研究了动脉瘤模型中流场的特征(速度、压力、壁面剪切应力)。得到了脉动入流一个周期内流场特征的变化规律,发现动脉瘤的后端有相当高的压力和壁面剪切应力,而且高压力和壁面剪切应力分布的位置几乎是固定的。探讨了不同动脉瘤尺寸对内部流场的影响,动脉瘤的直径与瘤体长度之比越大,瘤壁承受的剪切应力就越大,动脉瘤破裂的危险性就越高。     

考虑气体压缩性的多孔材料渗透率和惯性系数的测定

多孔介质材料的渗透率和惯性系数是决定多孔介质中流体流动特性的重要参数，一般需要通过实验进行测定，在测定渗透律和惯性系数量，选用气体作为工作介质可以为实验带来极大的方便，然而通常的实验都将气体看作不可压缩流体，直接根据Darcy-Forchheimer定律得到这两个参数，这种近似对实验条件如样品厚度、工作压力等提出了很多要求，本文提出了在考虑气体压缩性的情况下测定渗透率和惯性系数的方法，该方法可以大大降低实验时对样品厚度、工作压力等条件的要求。本文还根据该方法对多孔材料PVF进行了渗透率和惯性系数的测定，并对测量结果进行了验证。     

可压缩气体定常非Darcy渗流的流动分析及其应用

气体通过多孔介质的非Darcy流动具有广泛的工程应用背景，因此对多孔介质中的气体非Darcy流动进行流动分析有着非常重要的意义。然而，在通常的研究中，一般都将气体考虑为不可压缩流体，很少考虑气体的压缩性。对于高压气体以较高的速度通过多孔介质的情况，在进行流动分析时，不仅要考虑非Darcy效应，还必须考虑气体的压缩性。在本文中，对可压缩气体通过多孔介质的定常非Darcy流动进行了一维流动分析，得出了多孔介质中气体的压力分布和速度分布。还进一步给出了在高压差和高流速情况下，测定多孔介质材料渗透率和惯性系数的方法，以及多孔介质材料前后压力差与材料厚度的比Δp/L和材料有气流速度u1的解析关系。     

超声速中等欠膨胀冲击射流的涡声关系研究

使用大涡模拟方法对冲击面为平面的超声速中等欠膨胀冲击射流进行了数值模拟. 利用三阶迎风和四阶对称紧致格式对无量纲化轴对称可压缩滤波N-S方程进行空间离散，时 间上推进采用的是三阶精度的TVD型Rugge-Kutta法. 通过与经典的冲击射流实验比较，证 实了程序的可靠性. 数值模拟得到了流场中不同尺度的涡结构和激波结构，观察到了上行 声波和反射波以及流场中不同位置的声源，分析了冲击区剪切层附近区域的压强和涡旋转强 度变化的频率、冲击平板上的压强变化频率以及射流剪切层中不同位置的涡合并出现的频率， 发现冲击区剪切层附近区域的压强和涡强度变化以及射流剪切层中的涡合并现象和离散频率 的冲击单音有重要关联.     

超音速射流啸叫模式切换不稳定性

超音速射流的噪声辐射有3个主要成分,即湍流的混合噪声、与激波结构有关的宽带噪卢以及离散的单频啸叫。其中啸叫离散基频特性具有多种模式,模式之间的切换是一个不稳定过渡过程,与流动纹影显示的不稳定相对应。模式切换过程中在频率特性上反映出一种模式的饱和、衰减,而另一种模式的强化,最终成为主导。这种切换过程中的频率变化很可能和流动失稳涡结构的破碎、配对相关联,利用线性不稳定性理论得到了与实验相符的不稳定波的增长率,分析了不稳定波最大增长率与啸叫频率切换的对应关系。     

气枪喷嘴高速射流的除水效率研究

为揭示喷嘴除水的机理并进而对气枪喷嘴进行改进和优化设计,本文提出了利用图像分析处理对小尺度气枪喷嘴高速冲击乘风破浪的除水效率的研究方法。该方法将有效除水面积作为衡量喷嘴除水效率的标准,从面实现了对喷嘴整体除水效率的定量测量,并利用该方法对影响气枪喷嘴除水效率的各种因素（一次侧压力,喷嘴到平板的距离和射流攻角）进行了研究,并将实验结果与用热线风速仪及总压探头测量的结果进行了比较,得到冲击射流在平板水平速度分量是蚊蝇 嘴除尘除水效率的决定性因素等结论。     

流线型轴流血泵内部流场与溶血分析

设计了一款流线型轴流血泵,利用CFD软件CFX计算得到该血泵在不同转速下的压头和流量关系曲线,与实验数据吻合较好.讨论了该血泵内部的切应力分布并计算其溶血指数,分析了泵内流场及其对效率、溶血的影响.     

简化有限元方法的波纹管模态分析

采用简化方法对单层U型波纹管进行有限元模态分析。在长度,质量,对轴线转动惯量,体积,轴向弹簧比率以及周向弹簧比率不变的前提下,把波纹管简化成直壁薄管,用直壁薄管模型代替波纹管模型进行有限元模态计算。简化了计算模型,减少了计算量,提高了计算效率。本文给出了明确的等效直壁薄管的几何参数,物性参数的求解公式,改变了Broman人为设定直壁薄管厚度的方法,取得了更加准确的计算结果,使利用直壁薄管模型求解波纹管固有频率具有通用意义。进行了直壁薄管模型得到模态振型与波纹管模型得到模态振型之间的比较,认为直壁薄管模型可以求解波纹管的振型。     

夹层动脉瘤及覆膜支架模型的流固耦合分析

腹主动脉瘤腹主动脉瘤(Abdominal Aortic Aneurysm,AAA)是危及病人生命的严重疾病,若主动脉瘤不加以治疗,瘤腔将不断长大而有破裂的危险,尽管目前对主动脉瘤的研究较多,但对主动脉夹层动脉瘤(Aortic Dissecting Aneruysm,ADA)的研究较少,本文在周期性脉动速度和压力条件下,对DNA内部流场及植入覆膜支架进行了流固耦合的数值模拟.得到了夹层动脉瘤内部流场的速度矢量分布,瘤壁上的位移、应力分布.同时对夹层动脉瘤植入覆膜支架前后进行了对比分析,覆膜支架的植入使得瘤壁上的最大应力和最大位移均从瘤腔壁面转移到管状动脉壁上,且数值大大下降,说明植入覆膜支架能很好的防止夹层动脉瘤破裂.