低雷诺数开缝圆柱绕流尾迹流场特性

为了揭示开缝对圆柱尾迹流场的影响,采用数值模拟方法对低雷诺数无限大流场中开缝圆柱绕流进行研究,以相对缝宽(即缝宽/圆柱直径)和开缝角为变量,斯特劳哈尔数、阻力系数和升力系数为特征参数,分析不同开缝条件下旋涡脱落和圆柱受力的演化过程。研究结果表明:圆周压力分布受相对缝宽和开缝角的影响较小,圆周压力最小点位置随相对缝宽和开缝角的增大而后移;当相对缝宽为0.1时,最大后移幅度为6.11°;边界层分离点随开缝角增大而后移,而边界层分离点随相对缝宽的变化则因开缝角范围不同而不同;随着开缝角增大,开缝圆柱所受阻力减小,当相对缝宽为0.1、开缝角为90°时,可减阻14.63%,升力先增加后减小,旋涡脱落频率增大。     

山谷环流的二维数值模拟

建立一个采用地形跟随坐标系,能适用于复杂地形的边界层数值模拟的二维静力平衡大气模式．模式只需要单点探空资料及高层地转风资料作为初始条件．利用该模式对祁连山引起的山谷风环流进行模拟研究,试验结果表明在早晨有较强的下坡风,厚度为１０００ｍ;而在下午表现为谷风,厚度为８００ｍ．     

限制水域二维浮体水动力特性试验研究

通过试验获取在限制水域中作非定常运动的浮体剖面的附加质量系数；结果表明：这种水域中浮体的附加质量系数与半无限流场中附加质量系数有明显的区别，给出试验记录和附加工线，并对附加质量系数所呈现的现象给以理论上的解释。     

非圆柱壳体静动力特性分析

基于板壳理论,用有限元法对非圆柱壳体静动力特性进行了分析,比较了不同结构形式和结构参数的非圆柱壳的庆力分布和承载能力,对圆柱壳部分提供了解析式,为便于工程设计使用,探讨了简单算法,并比较了三种算法的结果;通过模型实验,进一步验证了理论分析的可靠性。     

非圆柱壳体静动力特性分析

基于板壳理论,用有限元法对非圆柱壳体静动力特性进行了分析,比较了不同结构形式和结构参数的非圆柱壳的应力分布和承载能力;对圆柱壳部分提供了解析式;为便于工程设计使用,探讨了简便算法,并比较了三种算法的结果;通过模型实验,进一步验证了理论分析的可靠性．     

二维楔形体初期入水的水动力特性初探

结构物入水是当今航空、水中兵器、船舶和海洋工程领域研究的难题之一,其产生的冲击和砰击现象十分复杂,无论是在理论分析、物理试验还是数值计算研究方面都有一定的难度.为了能够模拟二维楔形体的初期入水问题,基于Fluent的k-ε模型以及动网格方法,通过编写用户自定义函数(UDF),采用VOF和DOF方法追踪自由液面及楔形体轨迹,研究了楔形体初期入水过程的自由液面运动轨迹、速度场分布、压力场分布以及入水过程中楔形体的速度、压强变化.通过与其他学者的类似研究成果进行对比分析,结果表明:利用Fluent的k-ε模型能够比较准确的模拟二维楔形体初期入水的水动力特性.     

具有二维间隙非线性的全动舵面动力特性研究

由于存在不同方向的间隙非线性因素,在飞机全动舵面GVT试验中发现:激励点不同,测试得到的模态结果有较大差异。通过分析全动舵面操纵系统各个环节对间隙的影响,在特定的激励点采用渐进加力法进行GVT试验,研究了旋转和弯曲二维间隙对旋转和扭转模态的影响。运用MSC.NASTRAN软件建立FEM模型进行了模态分析,研究间隙对其动力特性的影响,并与试验结果进行对比。研究结果表明,GVT试验与FEM模型分析结果有较好的相关性,并给出了不同方向的间隙非线性对全动舵面固有振动特性的影响。     

变截面悬臂空心圆柱的冲击动力特性

变截面悬臂空心柱是一类在工程中有着广泛应用的特殊结构。为了研究其在冲击荷载作用下的动力特性,通过准静态极限分析与冲击动力学理论,对其在等厚度与变厚度两种情形下的冲击响应展开研究。定义了荷载位置参数与塑性铰位置参数,并根据荷载位置参数给出了塑性铰位置的判定条件。利用动量定理与动量矩定理推导了悬臂端加速度的表达式以及塑性铰位置参数的控制方程。根据分布惯性力与剪力的微分关系以及剪力与弯矩的微分关系分别推导了剪力和弯矩的表达式;分析了荷载位置参数对塑性铰位置参数与悬臂端加速度的影响,以及塑性铰位置参数对悬臂端加速度的影响。算例结果表明：悬臂端加速度与塑性铰位置参数的本文解与数值解吻合良好;塑性铰位置参数随荷载位置参数的增大而增大,且二者关系几乎呈线性;悬臂端加速度随荷载位置参数、塑性铰位置参数的增大而减小。可见当冲击荷载明显超过固定端的静态极限荷载,且荷载位置参数小于临界荷载位置参数时,变截面悬壁空心柱将在柱中产生塑性铰。因此,出于结构可靠性考虑,工程中应对此类问题予以重视。     

锥面二次包络圆柱蜗杆传动特性分析

以微分几何与空间啮合理论为基础，推导了锥面二次包络圆柱蜗杆幅传动齿面方程和主要啮合性能指标的数学表达式。通过实例计算得出这种蜗杆幅在砂轮半径（r=60-200）一定的变化范围之内，其接触性能和传动啮合性能变化不大，并且分析了砂轮的半锥角变化对于蜗杆齿形的影响。由此得出加工蜗杆时，对砂轮半径要求比较自由，半锥角要求比较严格。同时把它与阿基米德蜗杆副进行了对比分析，找出采用它的优越性。     

二维圆柱绕流有限元与边界元解法

该文简述有限元法与边界元法概况，由二维圆椎绕流解的算例表明：边界元法比有限元法计算速度快，精度高。对于Ｓｔｏｋｅｓ流动，文中通过高阶拉普拉斯算子基本解变换，将区域积分变成完全边办积分，减少计算时，充分发挥边界元法的优越性。计算结果非常接近分析解。     

二维方腔环流计算的变步长超松弛法

用变步长ADI方法求解方形空腔环流会遇到迭代一次时间过长的问题.用等步长超松弛法在网格较密时,除了遇到迭代一次时间过长之外,还会遇到收敛到稳定解所需的迭代次数大大增加的问题.本文设计了一种变步长超松弛格式,使上述矛盾得以解决.此外,还探讨了将本亚明变换和FTCS格式结合起来,应用于方腔环流的计算.     

二维圆柱层流绕流及其控制数值模拟

采用有限体积法求解二维N-S方程,通过改变时间、空间计算参数,对雷诺数100的二维圆柱非定常流场进行了数值模拟,将所得结果与实验数据以及已有的计算结果进行了对比.并对在尾部多个位置加入不同长度阻隔板控制流动的圆柱流场进行了考察.结果发现:在合适的位置放置阻隔板,可以有效抑制尾迹中涡脱落的形成.     

圆柱坐标系内二维双曲型导热的数值模拟

将矩阵特征值转换和高阶TVD(total variation diminishing)格式相结合,提出了圆柱坐标系内二维双曲型导热方程的数值计算方法,得到了数值振荡极小的解.数值计算结果与有关分析解和Fourier解进行了比较,吻合很好,从而验证了该数值计算模型是可靠的.最后,运用此模型研究了圆柱形生物组织中的二维双曲型导热.     

二维圆柱超材料隐身罩的设计和测试

基于坐标变换实现隐身的设想,以方形开口谐振环(Split-Ring Resonators,SRRs)为微元主体,设计构造了二维圆柱形隐身超材料罩.利用CST Microwave Studio软件在8.75 GHz下对不同层超材料的结构单元的尺寸进行了优化设计,实现并加工制作了二维圆柱超材料隐身罩样品,通过自行设计的平面波导系统测试了其隐身效果.测试结果表明:利用所设计的超材料制作的隐身罩具有较好的隐身效果.该项研究具有一定的应用价值和实际可行性.     

静止方柱和圆柱绕流的二维数值分析

运用流体计算软件CFX模拟了静止方柱和圆柱在不同雷诺数条件下（层流区、亚临界区、超临界区）的绕流问题.采用层流和SST湍流模型,基于二维纳维斯-斯托克斯方程（N-S方程）,计算得到了相应的绕流参数：斯托罗哈数St和阻力系数Cd.将绕流参数与现有文献的绕流结果进行比较,验证了该数值模拟方法的正确性.分析了雷诺数Re对绕流参数的影响,获得了方柱和圆柱的St、Cd随Re的变化规律.通过对比方柱和圆柱的绕流参数,发现较大雷诺数时方柱的斯托罗哈数远低于圆柱的斯托罗哈数,但同时其阻力系数却高于圆柱的阻力系数,而在圆柱绕流中明显存在的阻力危机现象在方柱绕流中并不明显.     

二维正方圆柱光子晶体带隙的FDTD模拟

利用时域有限差分方法研究二维光子晶体传输函数理论,计算了各种情况下二维正方圆柱光子晶体的透射率即光传输函数随频率的变化.计算结果表明,对于一定的入射方向,某些频率的光不能在光子晶体中传播即出现所谓的带隙,带隙的宽度与入射光的偏振、圆柱的折射率、有无缺陷等因素有关.     

二维磁流变液的动力学特性

采用朗之万分子动力学,数值模拟研究了二维磁流变液系统的动力学特性.模拟结果表明,磁场会使系统出现链状结构,且随着磁场强度的增加,短链增长,束链出现,与实验结果一致;最大静摩擦力随着磁场强度的增加而减小,但随着无序点钉扎强度的增加而增大.此外,随着外加驱动力的提高,运动系统的链状结构更加明显,束链增多,表明粒子之间的关联会随着外加驱动力的增加而增强.点钉扎无序会破链状结构,破坏程度随着点钉扎强度的增加而增强.     

二维小波变换方向的特性

为了分析信号的方向特性,根据二维小波理论和小波变换方法,分别研究了二维Marr、Morlet、Cauchy小波变换在方向性选择方面的特征,并通过仿真试验分别探讨了它们在方向检测中的应用.数值计算结果发现：二维Marr不是方向性小波,二维Morlet和Cauchy小波是方向小波,而二维Cauchy小波比二维Morlet小波在方向性选择方面更具有优越性,因此采用二维Cauchy小波变换能够很好地分析信号的方向特征.