二层密度分层流体重力流的数值模拟

从RANS方程和RNGk-ε湍流模型出发,采用流体体积法(VOF)来模拟密度分层流动,对盐水和淡水因密度差异导致的分层重力流动现象进行了数值模拟.文中报道了平底水槽重力流、狭孔交换流的数值模拟结果,分层重力流锋面运动速度的计算值与现有的半理论半经验公式一致.为了揭示地形变化对分层重力流的影响,对设有缓变潜堤的水槽内分层重力流动的形成过程进行了数值模拟,给出了重力头推进速度和局部流场的计算结果,并讨论了分层流界面、流量和锋面附近的流速分布特征.     

水面舰船尾流电导率信号分布规律的研究

在舰船尾流区与非尾流区之间存在显著的速度差和盐度(或密度)差,利用电导率探头可获得对应于这些差别的尾流电导率信号。在水槽中形成了与海洋环境类似的盐度分层流场,由双螺旋桨自航水面船模产生尾流,分别在盐度分层流场和非分层均匀流场中测量了尾流电导率信号的横向分布,并对盐度分层流场中水面舰船尾流的纵向速度分布进行了数值计算。结果表明:在盐度分层流场和非分层均匀流场中水面舰船尾流的电导率信号沿其横向近似呈高斯分布;尾流速度对其电导率信号的影响比盐度梯度的影响大得多;尾流的无量纲纵向速度亏损的数值计算结果与尾流的相对电导率信号横向分布的实测结果具有很好的一致性。     

激光散斑照相放大技术和夹层散斑法

本文研究了激光散斑照相放大技术和夹层散斑法及其错配技术。前者适用于应变集中区的面内变形的测量;后者适用于测量处于加载过程中的位移和应变分布。     

测量低密度气流速度和运动激波马赫数的火花放电法

本文在讨论了各种测量气流速度的方法,特别是Miller的放电法基础上,提出了一种测量低密度流场气流速度和运动激波马赫数的改进方法。本方法采用双曝光技术,有助于提高测量精度;在结构上和电路上的改进,克服了低密度流场中漏电问题。该方法适用于气流速度1200m/s以上,密度约0.05kg/cm~3的高速瞬态流场中的气流速度和运动激波马赫数的测量。     

高超声速高焓条件下的内嵌式温敏漆测量方法

热流密度点测量结果并不能完全反映详细的热流分布特征, 尤其是针对热流梯度较大、热流分布复杂的区域, 需要热流密度场测量技术以获取全场精细的热流分布特征. 应用温敏漆测量热流密度场的方法得到了广泛应用, 但实验条件来流总温较低, 与真实飞行环境存在明显差异, 真实飞行条件下的辐射效应严重限制了温敏漆技术的应用. 针对高超声速高焓条件下缺乏热流密度场测量方法的难题, 提出了内嵌式温敏漆测量方法, 基本思想是利用温敏漆测量内壁面温度的变化历程结合热传导反问题的求解确定热流密度. 本文详细介绍了内嵌式温敏漆测量方法的测量原理、测量系统构成、数据处理方法、设计原则及该测量方法的优势. 针对高超声速风洞实验中常见的阶跃、线性和局部突变等热流密度分布进行了数值验证, 验证了内嵌式温敏漆测量方法的可行性, 并分析了风洞实验温度测量精度及噪声对测量结果的影响. 内嵌式温敏漆测量方法可用于测量高超声速真实飞行环境下细致的气动热特征, 扩展了温敏漆测量方法的应用范围, 解决了高超声速高焓条件下缺乏热流密度场测量方法的难题.      

纤维金属板层分层尺寸的测量方法研究

导出了纤维金属胶接层板双面裂纹搭接剪切（ＤＣＬＳ）试样分层尺寸和柔度之间的线性关系式，提出了ＤＣＬＳ试样分层尺寸的柔度测量法，并与用光测法测得的分层尺寸进行了对比。结果表明，用柔度法测定ＤＣＬＳ试样的分层尺寸，不仅测量结果准确，而且简单易行，避免了光测法的诸多麻烦和精度低的缺点。     

分层流体中运动源生成的内波研究进展

针对两类密度分布模型------连续分层流体和间断分层流体, 综述了在运动潜体生成的Kelvin型和非Kelvin型内尾迹研究方面的现状, 内容侧重于运动源生成内波的解析理论和分层拖曳水槽中内尾迹实验方面的研究成果. 介绍了在连续分层流体中运动源生成的Kelvin型非线性内波的一般方程和在间断分层流体中Kelvin型内波的势流分析的一般方法; 概述了运动源诱生的先锋内孤立子、代数孤立子和平孤立波3类特殊非线性内波的研究进展, 其中运动潜体生成的平孤立内波被作者实验证实是一类极限孤立波, 并首次建立了共轭流动模型予以描述; 综合分析了在密度线性分布流体中潜体运动生成内波的动力学过程多样性特征, 其中包括内尾迹近场和远场的时空结构、不稳定结构、涡旋与湍流耦合结构以及湍流与内波相互作用结构等.      

云纹干涉法瞬态应变分析

本文将单光束错位云纹干涉法应用于动态测量,获得了一种可独立求解全场瞬态应变分量,不受材料限制的动态测量新方法。文中应用该方法对一个受冲击载荷的带也孔方板的动态应变传播过程及对称面上的动应变分布进行了研究,得到了比较理想的结果。     

岩体不连续间距数学模型的一个修正函数

不连续间距对岩体性质具有十分重要的意义。基于无限长测量线得到的岩体不连续间距的负幂指数分布是最重要的一种概率分布密度, 为纠正因用有限长测量线而带来的不连续间距的分布误差, 本文提出了一个封闭形式的修正函数。结果表明, 该法可显著减少不连续间距的相对误差, 从而可以采用较短的测量线来测量岩体的不连续间距。     

粒子法中自由表面粒子识别

针对移动粒子半隐式法MPS（Moving Particle Semi-implicit Method）基于粒子数密度来判断自由表面会出现将内部粒子误判为自由表面粒子的问题,提出了一种结合几何法和体积法的自由表面粒子判定方法。通过对溃坝问题进行数值模拟,结果表明,全新的自由表面粒子判定方法对流体平稳运动以及剧烈运动两种工况,都能准确地判断出自由表面粒子,解决了基于粒子数密度判断方法因粒子分布稀疏产生误判的问题。[JP2]这种全新的自由表面粒子判定方法对今后采用MPS方法计算两相流问题时,两种介质在界面处的传热传质计算有重要意义。     

水中悬臂圆柱附连水质量的简化计算方法

采用解析方法研究了部分浸入水中的圆形悬臂柱的附连水质量分布,给出了无量纲的质量分布系数,通过对质量分布系数的数值拟合分析,附连水质量效应可最终表达为结构的等效质量密度,在振动计算中只需将浸入水中的悬臂柱密度用等效密度替代即可。采用试验方法测量了部分浸入水中的悬臂柱湿频率,简化附连水质量方法计算的湿频率结果与试验测量值吻合很好,表明本文的附连水质量简化公式可很好地描述附连水的质量效应。     

残余应力测定的围箍压痕法模拟

本文从同工量测方法得到启发，提出了一种新型的残余应力测试方法－围箍压痕法。采用轴对称弹塑性有限元计算模拟了围箍压痕法测量结构残余应力的力学过程，得到了围箍压痕时不同残余应力程度下材料的变形，塑性区和接触应力分布。     

粒子法中自由表面粒子识别

针对移动粒子半隐式法MPS(Moving Particle Semi-implicit Method)基于粒子数密度来判断自由表面会出现将内部粒子误判为自由表面粒子的问题,提出了一种结合几何法和体积法的自由表面粒子判定方法。通过对溃坝问题进行数值模拟,结果表明,全新的自由表面粒子判定方法对流体平稳运动以及剧烈运动两种工况,都能准确地判断出自由表面粒子,解决了基于粒子数密度判断方法因粒子分布稀疏产生误判的问题。这种全新的自由表面粒子判定方法对今后采用MPS方法计算两相流问题时,两种介质在界面处的传热传质计算有重要意义。     

膜结构找形方法——改进力密度法

在膜结构找形中,力密度法引入了"力密度"的概念,使问题简化.但力密度法需要多次试算后才能确定合适的力密度取值,很大程度上依赖个人经验,给找形过程带来一定困难.本文针对力密度法的找形过程进行改进,避开其中"力密度"的概念,直接引入膜面应力和索拉力作为初始条件,以节点不平衡力作为控制误差,避免了传统力密度法需要反复试算力密度取值的弊端,使找形计算过程简洁高效.据此编制找形程序,通过复杂算例验证了该算法的正确性和普适性.     

旋转盘弹塑性应力分析的光贴片法研究

本文研究了用光弹性贴片法进行旋转盘弹塑性应变测定及应力分析的理论及实验技术,并对两种形式的平面盘进行了弹塑性应变分布的实际测量。     

SIMPLIFIED CALCULATION METHOD FOR DEALING WITH ADDED WATER MASS FOR IMMERSED CANTILEVER CYLINDER 1)

采用解析方法研究了部分浸入水中的圆形悬臂柱的附连水质量分布,给出了无量纲的质量分布系数,通过对质量分布系数的数值拟合分析,附连水质量效应可最终表达为结构的等效质量密度,在振动计算中只需将浸入水中的悬臂柱密度用等效密度替代即可。采用试验方法测量了部分浸入水中的悬臂柱湿频率,简化附连水质量方法计算的湿频率结果与试验测量值吻合很好,表明本文的附连水质量简化公式可很好地描述附连水的质量效应。     

汽油机燃烧室内温度场测量的激光剪切干涉法

采用激光剪切干涉法测量了汽油机燃烧室内的温度场,并分析了剪切干涉法测温的基本原理,推导出利用干涉条纹图求解温度分布的关系式。在一台二冲程火花点火发动机上设置石英窗和信号同步系统,建立了适合高速摄影的激光剪切干涉测量装置。通过改变剪切干涉量,测取发动机燃烧室内干涉条纹图,从而获得缸内燃烧的二维温度场。结果表明,激光剪切干涉法抗振性强,光路简单可靠,可以进行高速摄像,是研究内燃机燃烧过程的有效方法。从温度场可以看出,燃烧过程中缸内大致可分为三个区,即已燃区、未燃区和燃烧区,具有不同的温度分布和温度梯度。燃烧区温度最高,温度梯度大;已燃区温度次之,梯度较小;未燃区温度最低,但梯度较大。     

云纹干涉法测量灵敏度与精度分析

本文分析了限制云纹干涉法测量灵敏度和影响测量精度的主要因素，并提出了相应的改进措施，对提高云纹干涉法的测量灵敏度和精度具有一定指导意义．     

后掠机翼低速流动转捩位置的升华法测量

报导了在西北工业大学低湍流度风洞中采用升华法测量后掠翼上表面流动转捩位置及其随攻角变化而改变情况,并参照后掠翼压力分布的实验结果进行分析.本文涉及的升华法,是根据边界层的层流区和湍流区流态差别来判断边界层转捩的一种测量方法.升华法的测量结果表明:在小攻角范围内,转捩位置逐渐提前,当达到某一攻角时,转捩快速接近前缘.这一结果和压力分布的实验结果相吻合,说明升华法能够较准确地显示转捩线位置.由于影响后掠翼转捩位置的因素较多,诸如边界层内横流的不稳定性、壁面的干扰、后掠翼的三维流动效应等,致使出现了攻角为4°时转捩位置呈现出一条斜线的现象.     

采用交替分层法的河口海岸三维z坐标水流模式

利用河口三维水流数值模式平面变量空间配置的交替网格方法,设计并发展了速度与水位的交替分层法,成功地解决了垂向等平面z坐标模式将实际海底变为台阶状的问题.在ccost-2d水动力模式的基础上,发展了采用垂向z坐标模式而又能保证实际海底底边界模拟的三维水动力数值模式ccost-3d.以珠江西四口门网河和海区的整体计算模拟为算例,求解得到三维流场,水平表层速度分布和口门河道纵向剖面速度分布计算合理.