炸药条加载圆柱壳的数值模拟（Ⅱ）：解耦分析与实验验证

 根据已报道的二维流固耦合数值模拟结果,建立了经缓冲橡胶整形后的单炸药条载荷模型。将炸药条载荷叠加后直接施加在圆柱壳表面,进行二维解耦模拟,得到了与流固耦合模拟基本吻合的应力结果。在此基础上,对19条炸药条加载Φ265 mm×380 mm圆柱壳进行了三维解耦模拟,并采用相同状态的实验予以验证。结果表明,特征点应变响应吻合较好,验证了炸药条加载圆柱壳解耦数值模拟的有效性,为大量工况数值分析、提高建模和计算效率奠定了基础。     

深水爆炸冲击波作用下圆柱壳动态响应影响因素的数值模拟研究

 运用通用有限元程序ABAQUS,对圆柱壳在深水爆炸冲击波作用下的动态响应进行了数值模拟,研究了圆柱壳所处深度、爆心方位和预应力对于圆柱壳动态响应的影响。研究结果表明：在同样的水下爆炸冲击波作用下,随着深度的增大,圆柱壳的毁伤逐渐加重,而且响应过程中的变形逐渐增大,低频响应阶段的速度曲线趋于平坦;爆距不变时,不同的爆心方位在不同深度上的毁伤效果存在一定差异;预应力的存在使圆柱壳的毁伤加重,并且预应力对圆柱壳动态响应的影响与爆心方位有关。研究结果对于潜体结构的生命力评估具有一定参考价值。     

基于浸入式边界的流固耦合的非定常数值模拟研究

本文针对工程中关心的流固耦合以及复杂边界物体绕流问题,采用算子分裂的方法求解二维不可压N-S方程,采用完全正交的矩形网格,用浸入式边界模拟静止和运动物体的边界.使用这种方法,本文分别对低雷诺数下的光滑平板绕流,圆柱绕流,低KC数下的振荡圆柱进行了数值模拟.计算结果与以往的数值和试验结果吻合得很好,证明了浸入式边界方法和所发展的程序的可靠性.     

模拟X射线作用于圆锥壳载荷的柔爆索加载技术

在软X射线辐照作用下，物体表层瞬时形成大量的能量沉积，使材料受照部分表层发生熔化、汽化，出现物质的反冲喷射现象，产生喷射冲量载荷，使结构发生动态弹塑性变形、动屈曲等，实验室模拟X射线作用下的结构响应是重要的研究方法。在文中小尺寸、圆柱壳柔爆索加载技术的基础上，研究解决了圆锥壳体的柔爆索加载三维载荷设计方法、模拟自由边界的柔爆索加载实施方法、爆炸粒子的有效防护方法、爆炸粒子线动量标定方法和大尺寸锥壳结构的加载等效性等关键技术，发展建立了模拟X射线作用载荷的柔爆索加载三维设计与实验方法。     

碳离子碰撞引起的金L壳层X射线产生截面的实验研究 （原子分子会议文稿）

实验测量了20-50MeV的C离子和Au原子碰撞中Au产生的L 壳层X射线,研究了Au的L各支壳层产生截面的比值σ（Ll）/σ(Lα) 、σ（Lβ）/σ(Lα)、σ（Lγ）/σ(Lα)和总截面的比值σ（Ltotal）/σ(Lα)并将其绘制成与入射离子能量的关系图。利用L壳层的辐射跃迁几率,Croster-Kroning跃迁率和L亚壳层的荧光产额将平面波波恩近似（PWBA）和ECSSR理论计算的电离截面转换为L层X射线产生截面,并与实验结果相比较,结果表明σ（Ll）/σ(Lα) 、σ（Lγ）/σ(Lα)和总截面的比值σ（Ltotal）/σ(Lα)与ECSSR理论预测结果吻合得比较好,σ（Lβ）/σ(Lα)比两种理论预测的值偏小。     

基于流固耦合的压缩机舌簧排气阀数值研究

针对带升程限制器的变转速活塞式压缩机排气阀,利用ANSYS软件流固耦合模块(fluid-structure interaction, FSI)建立了压缩机排气的三维流固耦合模型,得到了排气过程中流体在各个曲轴转角时的压力场、速度场和阀片位移变化曲线。研究表明：气缸内部速度和压力分布不均,阀口处变化程度最大;较小的转速会导致阀片震颤,提高转速后会减小气体波动但会增加压力损失导致阀片延迟开启和关闭,甚至过大的转速会造成排气回流降低压缩机的制冷性能;不同制冷剂对压缩机性能会产生影响。最后,结合对阀片的模态分析得出了该压缩机最佳的运行转速范围,并根据不同制冷剂下阀片的不同状态提出了解决方法。     

部分浸没圆柱壳声固耦合计算的半解析法研究

部分浸没圆柱壳-流场耦合系统的声振分析是一种典型的半空间域内声固耦合问题,其振动及声学计算目前主要依赖于数值方法求解,但无论从检验数值法还是从机理上揭示其声固耦合特性,解析或半解析方法的发展都是不可或缺的.本文提出了一种半解析方法,先将声场坐标系建立在自由液面上,采用正弦三角级数来满足自由液面上的声压释放边界条件;接着基于二维Flügge薄壳理论建立了以圆柱圆心为坐标原点的壳-液耦合系统的控制方程;然后再利用Galerkin法处理声固耦合界面的速度连续条件,推导得到声压幅值与壳体位移幅值之间的关系矩阵并求解该耦合系统的振动和水下声辐射.与有限元软件Comsol进行了耦合系统自由、受迫振动和水下辐射噪声计算结的对比分析,表明本文方法准确可靠.本文的研究为解析求解弹性结构与声场部分耦合的声振问题提供了新的思路.     

转子密封系统流体激振问题的流固耦合数值研究

随着叶轮机械的工作转速越来越高,工程中发生了大量的密封流体激振问题。实验证明,高转速下的流体激振属于自激振动,但采用传统的刚度阻尼线形假设无法模拟出这一物理现象。本文发展了一种高精度的流固耦合计算方法,用这种算法成功地模拟出转子密封系统在高转速下的自激振动,且捕捉到频率锁定的现象,而且发现随着转速的提高,固有频率也增大。另外,本文还得到了压比、预旋度对密封转子自激振动的影响规律。     

三维透平叶片扭转颤振问题的流固耦合数值研究

颤振,尤其是失速颤振是引起叶轮机械安全事故的重要原因之一。由于叶片颤振的复杂性,过去人们一直采用半经验的方法研究叶片的颤振。本文发展了一套更精确的流固耦合计算方法,并用这种算法研究了三维透平叶片的扭转颤振。在模拟大负攻角下的颤振时发现,传播失速响应频率向固有频率靠近是振动发散的一个重要判据。通过计算得出了压比和攻角对颤振影响的特性曲线,它不但可用于判断流体激振的稳定性,而且可以研究颤振的强度。     

柱壳和锥壳结构自由振动特征的数值计算与校验

为了评估柱壳和锥壳结构自由振动特征数值计算的精度,分析不同边界条件、环肋、纵肋以及流体载荷对自由振动特征的影响,计算并校验了典型壳体结构在空气中、浸没以及浸没并充满水情况下的自由振动特征。结果表明,空气中干模态分析在2 kHz内、单面及双面接触水情况下的流固耦合湿模态分析在500 Hz内的计算精度能够控制在10%以内。壳体流固耦合自由振动分析时可以采用实体单元离散也可以采用壳单元离散的方法,前者精度略高,能够有效保证求解收敛的频带范围更宽,但工作量更大。径长比大于0.2时,浸没于水中的自由振动分析可以转换为内部填充水时的自由振动分析,转换时应保证两者流固耦合湿表面积相等,如半浸水和半充满水,能够有效减小计算量;环肋和流体载荷对壳体自由振动特征的影响明显,环肋使柱壳同阶自振频率增加,流体载荷使柱壳同阶自振频率减小且影响幅度更大,两者均会使得柱壳模态振型呈现错序排列;流固耦合效应对无肋柱壳和环肋柱壳自振频率的影响效果相当;柱壳内外有水相对于单面接触水而言,同阶自振频率进一步减小,模态振型基本不变;流体载荷对环肋锥壳的自振频率和模态振型的影响幅度较对环肋柱壳小。     

带支撑装置的CRM-WBH模型流固耦合数值模拟

共同研究模型（common research model，CRM）机翼/机身/平尾组合体构型（CRM-WBH）是第4届AIAA阻力预测研讨会（Drag Prediction Workshop IV，DPW IV）选择的基准构型，DPW IV会议的统计分析结果显示计算结果与试验结果之间存在显著差异.采用CFD方法和流固耦合方法数值模拟了带支撑装置的CRM机翼/机身/平尾组合体模型（CRM-WBHS）的气动特性，主要目的是评估支撑装置和静气动弹性变形对CRM-WBH模型气动特性数值模拟结果的影响.通过与CRM-WBH模型CFD数值模拟结果和欧洲ETW风洞（European Transonic Wind Tunnel）测力、测压和模型变形测量结果的对比分析，表明模型支撑装置导致机翼上翼面激波位置前移，升力系数、阻力系数下降，俯仰力矩系数增加；静气动弹性变形主要影响机翼上表面激波位置和外翼处激波位置前负压，导致升力系数、阻力系数进一步下降，俯仰力矩系数进一步增加.CRM-WBHS模型的流固耦合数值模拟结果更加接近试验结果.      

基于电化学-应力耦合模型的锂离子电池硅/碳核壳结构的模拟与优化

硅基电极材料在应用中的一个主要问题是巨大的体积膨胀,以及由此带来的电极材料破裂、粉化.本文在有限变形假设前提下,基于电化学-力学耦合理论,研究球形Si/C核壳结构在嵌锂过程中的浓度、应力场的演化,并在此基础上讨论了核壳结构的优化设计.计算结果显示:壳层可以很好地保护硅颗粒的膨胀;然而核内产生的较大的径向压缩应力可能导致...     

多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术

建立一种基于重叠网格空间覆盖判断的流固耦合计算技术,把流场计算的Euler多物质流体动力学计算过程和Lagrange结构动力学计算过程相结合以描述流固间的相互作用.介绍该计算技术的具体实现过程,讨论提高几何判断效率、避免耦合遗漏、流固计算时间步协调等处理技术.应用建立的流固耦合计算程序模拟爆炸容器中爆炸流场对容器内部结构、容器壳体的作用过程.计算结果表明其可以反映流场发展过程、流场结构相互作用和结构的运动变形和破坏过程.     

（GdO）3BO3：Eu^3＋的合成及其荧光与结构的关系

以Ｌｉ２ＣＯ３为助熔剂合成了（ＧｄＯ）３ＢＯ３纯物相，并利用多晶Ｘ射线衍射研究了（ＧｄＯ）３ＢＯ３的结构，根据（ＧｄＯ）３ＢＯ３所属空间群中等效点系的对称性及Ｅｕ＾３＋的荧光光谱，推断出Ｇｄ＾３＋在（ＧｄＯ）３ＢＯ３中所处格位的点对称性为Ｃ１，Ｃ２或Ｃ３。     

a—C：H（N）薄膜结构的X射互光电子能谱分析

采用直流－射频等离子增强化学汽相沉积技术制备ａ（Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜，用Ｘ射互光电子能谱研究了混合气体中Ｎ２含量对薄膜成分与结构的影响，ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜中含氮量可达９．０９％，对ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的Ｎｌｓ结合能谱的分析表明ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的结构是由Ｃ３Ｎ４相镶嵌在ｓｐ＾２键结合的Ｃｘ基体组成，其中Ｃ３Ｎ４相中Ｎ和Ｃ原子比接近４：３，不随薄膜中含Ｎ量改变，薄膜中Ｃ３Ｎ４相和ｓｐ＾３碳伯含量随Ｎ     

X射线辐照下BaF_xCl_（2－x）：Eu~（2＋）的热释发光性质

本文研究了在不同温度下，经互射线辐照后ＢａＦｘＣｌ２－ｘ：ＥＵ２＋的热释发光性质．给出了热释发光峰的温度与缺陷种类的关系，讨论了两种温度辐照下，ＢａＦｘＣｌ２－ｘ：Ｅｕ２＋（Ｘ＝０．９０，…，１．１５）热释发光产生差异的原因．     

基于IB-LBFS和绝对节点坐标法的降落伞柔性结构流固耦合数值模拟

在空气动力学、水动力学和生物流体力学领域中,大变形柔性结构的流固耦合现象是一个重要的非线性力学问题.对该系统的数值模拟是分析这一问题的有效手段.将近年提出的一种Descartes流场求解器,即浸润边界-格子Boltzmann通量求解器(immersed boundary-lattice Boltzmann flux solver,IB-LBFS)作为流场求解方法,并引入绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)作为大变形结构分析手段,构建了流固耦合求解器以模拟三维流场中的大变形柔性体运动.使用三维来流中的旗帜摆动算例对该流固耦合求解器进行了验证计算.基于该流固耦合求解器对三维不可压流场中的矩形降落伞和十字形降落伞的展开过程进行了非定常流固耦合数值模拟.     

降低加肋双层圆柱壳辐射噪声线谱的结构声学设计

为降低双层圆柱壳辐射噪声线谱,从控制内壳振动响应和衰减壳间振动传递率进行结构声学设计。采用机械阻抗理论分析了环肋圆柱壳模态响应控制机理;由环肋振动方程推导分析了环肋径向机械阻抗特性;基于阻抗失配、波形转换原理提出一种阻抗加强环肋,分析了振动波阻抑特性;利用阻尼减振技术,综合考虑肋板的刚度、阻尼特性,设计了金属橡胶层叠肋板;结合数值计算实例,分析了设计双层壳模型的声辐射性能。结果表明:设计的双层加肋圆柱壳结构能有效降低辐射噪声线谱,在分析频段内辐射声压线谱平均降低约6.6 dB。研究结果对研制低噪声水下航行器具有良好的工程价值和应用前景。     

非晶态物质径向分布函数的微机程序X－RDF（Ⅲ）

报导了一个通用性好,可信度高的径向分布函数程序,它可以根据X射线衍射数据计算实验径向分布函数,也可根据模型结构计算理论径向分布函数,还可给出结构参数。