轴流式模型水轮机压力脉动试验与数值计算预测

本文将利用RNG κ-ε湍流模型对轴流式模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测模型水轮机的压力脉动性能.同时,本文对轴流式模型水轮机进行了压力脉动试验,通过对模型水轮机压力脉动试验结果与数值计算结果的对比,以验证数值计算预测压力脉动性能的准确性和可行性.     

热加工过程中动态再结晶现象的多相场研究

金属热加工过程中的动态再结晶引起的组织演化难以通过实验实时观察, 本文基于Ginzburg-Landau动力学方程, 构造多相场法与位错密度计算相耦合的物理模型, 模拟了热加工过程中的动态再结晶现象.研究了不同温度和不同应变速率下的动态再结晶过程, 阐述了应力-应变曲线由单峰形式转变为多峰形式的原因.此外, 本文利用多相场法对多阶段变形过程进行了系统模拟, 研究了静态回复对动态再结晶过程的影响, 分析了不同的热加工参数对动态再结晶动力学的影响, 发现在变形间断过程中, 晶粒尺寸不断增大, 较高的变形温度和较低的应变速率可以加速动态再结晶过程.     

对旋轴流水轮机的非定常数值模拟研究

为了研究采用对旋转轮的新型轴流式水轮机的非定常性能,应用三维非定常数值计算方法,对该新型水轮机进行了数值模拟研究.数值计算中,采用了全三维全流道的数值计算方法,基于DES(Detached Eddy Simulation)方法获得了对旋轴流水轮机的非定常流场和能量性能.计算结果显示,该新型水轮机在一个转动周期的不同时刻,其内部流场存在显著的非定常特性.     

开敞式蜗壳轴流式水轮机湍流计算及性能预估

本文在进行模型水轮机试验的基础上,完成了开敞式蜗壳轴流式模型水轮机的全流道三维定常湍流计算。计算程序以雷诺时均连续方程和N-S方程作为控制方程,选用标准κ-ε双方程湍流模型使方程组封闭。数值求解通过CIMPLEC算法实现速度、压力的分离求解,离散差分格式具有二阶精度。通过计算获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的能量性能,并与试验结果进行了比较。     

基于遥测技术的风力机叶片动态应变特征实验研究

采用旋转机械应力应变无线遥测技术,在直流式低速风洞开口段对风力机叶片运行状态中的应力应变特性进行了实验研究,结果表明:在相同尖速比下,叶片各截面沿展向向外位置增加应变值逐渐减小,随着风速的增加,压力面的应变值增加幅度大于吸力面,叶根处应变增加幅度大于叶尖,并在0.55R到0.75R段应变拟合曲线略微凸起,主要是气动力在该截面区作用的效果;在相同风速下,叶片各截面沿展向向外位置增加应变值逐渐减小,且各截面的应变值随着尖速比的增加而增大,叶根较叶尖增加幅值更明显,叶根部位所受离心力增加较快;相同翼面处前缘点的应变值大于后缘点的应变值。为开展大型风力发电机组叶片动态应变检测积累了可鉴借的经验。     

基于冰颗粒增强的冻土细观动态本构模型

为了直观地描述冻土在冲击加载下的动态力学性能和应力-应变关系,从细观出发,将冻土视为冰颗粒增强的复合材料,建立了基于冰颗粒增强的冻土细观动态本构模型。根据土相在冲击作用下层层破坏的特点,假定冲击层的动模量因冲击损伤而发生变化,在模型中引入了应变率项。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对冻土进行冲击加载实验,通过改变温度和应变率,获得了冻土在不同实验条件下的动态冲击应力-应变曲线。实验结果表明,冻土具有明显的温度效应和应变率效应。模型计算结果与实验结果符合良好,验证了所建立的动态本构模型的合理性和适用性,具有很强的工程应用价值。     

基于小波变换的离心压气机旋转失速先兆时频分析

本文采用连续小波变换的方法,对跨音离心压气机机壳壁面动态压力及叶片应变信号进行了时频分析。结果表明,在失速前的先兆阶段存在着两种特征截然不同的先兆成分。即连续增强成分和间断扰动成分。间断扰动成分和间断失速段的失速团具有相近的特性．压力信号中间断失速段的失速团频率比在连续失速段的失速团频率高,而叶片应力信号中则相反,并计算得出连续失速段的失速团比间断失速段的失速团数目少。在间断失速段,压力信号的频率阶跃以及叶片应变信号的频率衰减现象,对应于扰动能量聚集而使失速团数目减少的过程。     

基于多铁纳磁体的择多逻辑门三维磁化动态特性研究

建立了多铁纳磁体择多逻辑门的三维磁化动态模型,并施加应变时钟(应力或电压)对多铁择多逻辑门的择多计算功能进行了动态仿真,同时分析了应变时钟工作机制以及它与择多逻辑门可靠转换之间的关系.仿真结果表明所建三维动态模型准确地描述了择多逻辑门的工作机制,在30 MPa应力作用下,择多逻辑门接受新输入实现了正确的择多计算功能.研究还发现对中心纳磁体和输出纳磁体依次撤去应变时钟时,提前撤去输出纳磁体上的应力会降低择多逻辑门的正确计算概率,而延迟撤去输出纳磁体上的应力会降低择多逻辑门的工作频率.研究结果深化了人们对多铁择多逻辑门动态特性的认识,可为多铁逻辑电路的设计提供重要指导.     

沿时间逐步求解应力的拉格朗日分析方法研究

拉格朗日分析方法是通过测量各个拉格朗日位置处的物理量历程来分析材料内部该位置处的其他物理量的变化,进而认识材料的动态力学性能.但现有的拉格朗日分析方法在已知粒子速度情况下,求解方法仍有不足.针对这一情况,提出了沿时间逐步求解方法,该方法能够在不做任何假定的情况下求解出应力,从而从根本上解决了只测量粒子速度这一物理量时求解应力的困难.并利用该方法对一组混凝土在冲击作用下的实验数据进行了处理,计算得到了相应的应变波形、应力波形以及加、卸载全过程的应力-应变曲线,进而揭示出混凝上材料与应变率相关的弹-塑性本构关系的特征.     

1.5T关节超导核磁共振成像主磁体电磁机械特性分析

本文设计了用于关节成像的1.5T超导核磁共振成像(MRI)主磁体的电磁结构与机械支撑结构.首先计算了主磁体成像区域及磁体周围的电磁场分布.在此基础上,采用电磁-结构耦合方法计算了主磁体与支撑结构中的应力、应变分布情况.同时分析了不同的支撑材料对磁体应力/应变的影响.给出了1.5T超导MRI主磁体支撑结构的设计标准.