基于SPH方法的高速列车风阻制动板制动力研究

采用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法建立了高速列车风阻制动板流固耦合二维数值模型,实现了对风阻制动板动态开启过程的数值模拟,分析了风阻制动板的运动规律、受力分布和气动阻力变化规律.结果表明:当车速为300 km/h,最大开启角度为90°时,制动板整个开启过程的动作时间约为0.025 s,满足紧急制动时的快速响应要求;制动板开启初期,板的受力有较大突变且呈梯度分布,易弯曲变形;制动板的整个开启过程中,制动板整体受力水平逐渐提高且保持均匀分布,制动板直角边缘处受力始终较其他部位大,具有良好的增阻效果;最大制动力出现在最大开启角度为75°~85°时,而非垂直开启时,建议将最大开启角度设置为80°以获得最大制动力.      

转臂式离心机工作室内的瞬态温度求解与分析

考虑大型转臂式离心机圆柱形工作室各墙壁(顶板、底板和侧壁)的瞬态导热,建立各墙壁的瞬态温度控制方程,对控制方程进行Laplace变换并求解,得到了透过墙壁内表面的总热流量与工作室内空气温度的关系.同时,综合考虑离心机驱动系统输出功率与工作室内空气和固体部件吸热、墙壁系统的吸热和导热、出风口带出的热量,以及动能与进风口带入的热量和动能之差等供能与耗能之间的平衡关系,建立工作室内瞬态温度控制方程,导出了工作室内空气瞬态温度的Laplace变换像函数的解析表达式.然后,采用求解Laplace逆变换的展开定理,导出了工作室内空气瞬态温度随时间变化的级数型显式表达式.最后,以一台多用途离心机为例,进行了工作室内空气温度的理论计算,与以前只考虑墙壁稳态导热的理论计算相比,瞬态计算结果与实测结果更加接近.所建瞬态温度公式提高了工作室温度的预测精度,有助于提升大型转臂式离心机工作室温控设计的水平.     

刚-柔耦合多体系统动力学建模与数值仿真

柔性多体系统动力学传统的混合坐标建模方法忽略了变形位移的高次耦合变形量，是一种零次近似方法，其适用范围受到限制。本文以中心刚体、柔性粱及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象，考虑了有粘性阻尼及风阻的情况。在柔性粱的纵向变形位移中计及了横向位移引起的轴向变形，并采用有限元方法和Hamilton变分原理导出了系统的刚柔耦合一次近似的动力学方程。该方程充分计及了中心刚体的大范围运动与柔性粱的弹性变形运动的相互耦合，并采用一致的方法引入了阻尼因素。文中最后提供了一个比“动力刚化”问题更具有一般性的仿真计算反例，进一步说明了零次近似方法在处理某些刚一柔耦合动力学问题时的缺陷，同时表明了由一次近似模型可得到正确合理的结论。     

融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测

针对汽车风阻系数预测研究中参数化方法难以准确表征汽车外造型的难题,提出融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测方法。将汽车外造型按照八叉树结构离散,使用平均法向量对离散的复杂曲面进行简化,利用卷积神经网络对八叉树形式的汽车外造型进行特征提取,进而对汽车风阻系数进行快速预测。通过改变卷积层数与全连接层数,研究了不同卷积神经网络结构对风阻系数预测精度的影响。与参数化方法相比,本文提出的外造型表示方法能更好地描述模型细节,构建的卷积神经网络结构对风阻系数预测的最小相对误差为1.453%,且计算速度是CFD仿真的1620倍,具有较高的精度及计算效率。     

动力刚化问题的实验研究

应用频散可控耗散格式对环形激波在圆柱形激波管内绕射、反射和聚焦 的问题进行了数值模拟研究. 研究结果表明环形激波形成强烈聚焦的关键因素是环形激波在 圆柱形管道中向对称轴运动时，绕射激波就不断加速而不作通常情况下的衰减；不同马赫数 的环形激波绕射也产生不同马赫数及形状的准柱形激波，导致聚焦效果和位置的差异；另外， 环形激波聚焦于一个点而圆柱形激波聚焦于一条线,两者有本质不同.     

大功率速调管收集极高效强迫风冷散热系统的设计

为解决大功率小型化速调管收集极在强迫风冷条件下的高效散热问题,以某大功率速调管为研究对象,介绍了一种大功率高效风冷收集极系统的设计方法。利用ANSYS有限元软件对收集极的强迫风冷散热特性进行模拟计算,分析比较了非均匀热流密度加载方式下不同散热翼片结构对风冷收集极的风阻和最高温度的影响,确定了散热翼片的尺寸和数量。为进一步提高风冷收集极系统的对流换热效果,对收集极入风口的结构进行改进,收集极内表面最高温度降低了22 ℃。采用风冷收集极风阻的计算模型对风阻进行验证,仿真结果与理论值相差2.2%。最后对采用该风冷收集极系统的大功率速调管进行测试,实验测试的最高温度与仿真结果相差1.8%,验证了该风冷收集极系统设计的合理性和有效性。     

EFFECTIVE DIFFUSION AND EFFECTIVE DRAG COEFFICIENT OF A BROWNIAN PARTICLE IN A PERIODIC POTENTIAL

We study the stochastic motion of a Brownian particle driven by a constant force over a static periodic potential. We show that both the effective diffusion and the effective drag coefficient are mathematically well-defined and we derive analytic expressions for these two quantities. We then investigate the asymptotic behaviors of the effective diffusion and the effective drag coefficient, respectively, for small driving force and for large driving force. In the case of small driving force, the effective diffusion is reduced from its Brownian value by a factor that increases exponentially with the amplitude of the potential. The effective drag coefficient is increased by approximately the same factor. As a result, the Einstein relation between the diffusion coefficient and the drag coefficient is approximately valid when the driving force is small. For moderately large driving force, both the effective diffusion and the effective drag coefficient are increased from their Brownian values, and the Einstein relation breaks down. In the limit of very large driving force, both the effective diffusion and the effective drag coefficient converge to their Brownian values and the Einstein relation is once again valid.