Effect of noncircular orifice plates on the near flow field of turbulent free jets

In this paper, we experimentally investigate the near-field flow characteristics of turbulent free jets respectively issued from circular, triangular, diamond, rectangular, and notched-rectangular orifice plates into air surroundings. All the orifice plates have identical opening areas or equivalent diameters（De） and their aspect ratios（AR） range from 1 to 6.5. Planar particle image velocimetry（PIV） is used to measure the velocity field at the same Reynolds number of Re = 5 × 10^4,where Re = Ue De/ν with Ue being the exit bulk velocity and ν the kinematic viscosity of fluid. The mean and turbulent velocity fields of all the five jets are compared in detail. Results show that the noncircular jets can enhance the entrainment rate, reflected by the higher acceleration rates of mean velocity decay and spread, shorten the length of the unmixed core,expedite the increase of turbulent intensity compared with the circular counterpart shortened unmixed core, and increase turbulent intensity comparing to the circular counterpart. Among the five jets, the rectangular jet（AR = 6.5） produces the greatest decay rate of the near-field mean velocity, postpones the position at which the 鈥榓xis-switching鈥檖henomenon occurs. This supports that axis switching phenomenon strongly depends on jet initial conditions. In addition, the hump in the centerline variation of the turbulence intensity is observed in the rectangular and triangular jets, but not in the circular jet, nor in diamond jet nor in notched-rectangular jet.     

压电激励圆形曲梁的静态响应及位移控制

研究压电激励圆形曲梁的静态位移响应及位移控制的参数特性。将压电夹层圆形曲梁等效为单层结构,基于一维小曲率曲梁理论,建立其控制方程。在集中弯矩和径向集中力以及电载荷作用下,分析了带压电激励器的圆形悬臂曲梁的静态响应。与有限元结果比较表明:本文的理论模型能够模拟压电激励的小曲率圆形曲梁的静态响应。压电夹层圆形曲梁在任意位置的径向集中力载荷作用下,控制其自由端径向位移响应为零,求得控制电压的解析表达,数值分析表明:随着集中力载荷的位置变化和梁长的变化,最优控制电压将出现峰值和反号。     

圆形刚性夹杂双周期分布的反平面问题

研究含双周期分布的圆形刚性夹杂在无穷远受纵向剪切的弹性平面问题，遵循复合材料中各夹杂相互影响的重要条件。采用复变函数方法。构造相应模型的复应力函数。通过坐标变换，同时满足夹杂边界位移条件，再利用围线积分将求争方程组化为线性代数方程组。导出了圆形刚性夹杂双周期分布的界面应力解析表达式。算例给出了界面应力最大值与夹杂间距的变化规律。求出了刚性夹杂的合理间距问题，本文发展的分析方法为研究夹杂材料的细观机理探索了一条有效的分析途径。     

基于改进西原模型巷道围岩流变参数反演分析

当应力达到一定水平时,岩石经过衰减和稳定蠕变过程之后会发生加速蠕变破坏,但是传统西原体模型无法更有效地反映该加速蠕变阶段。为了解决这一问题,引入一个非线性流变元件,并将其串联在西原体模型上,组成一个新的六元件模型,该模型可充分反映岩石蠕变的三个阶段。基于改进的西原体模型本构方程,应用Laplace变换,得到了盾构圆形巷道围岩的径向位移变化规律;根据巷道围岩收敛变形现场实测数据,反演得到了岩石黏弹塑性蠕变参数;由巷道围岩径向位移计算结果和实测数据对比分析表明:两者吻合较好;当t25 d时,巷道围岩处于加速变形阶段,其径向位移变化速率随时间的增长而不断增加,当t 25 d时,巷道围岩进入稳定变形阶段,随时间的推移,其径向围岩位移变化速率逐渐趋于稳定。     

圆形手性多胞管轴向冲击下的耐撞性分析

提出了不同几何结构的新型圆形手性多胞管,开展了其在相同壁厚、相同质量条件下的耐撞性分析。研究结果表明：与传统圆管相比,圆形手性多胞管具有更好的耐撞性能;相同壁厚条件下,比能量吸收和冲击力效率比传统圆管最高分别高出66.19%和49.11%;吸能效果最好的CCMT7-20（肋板数量为7、内圆直径为20 mm）与耐撞性能最差的CCMT4-40（肋板数量为4、内圆直径为40mm）的圆形手性多胞管相比,比能量吸收和冲击力效率分别高出30.83%和22.87%。肋板数量、内圆直径和壁厚对结构耐撞性的参数化研究表明：能量吸收、初始峰值力均随着肋板数量增加而增大,比能量吸收随着肋板数量的增多变化并不明显。能量吸收、比能量吸收和冲击力效率均随着内圆直径增大而减小,管壁增厚会提升结构的能量吸收,但其初始峰值力也会相应增大。     

合成孔径激光成像雷达的二维匹配滤波成像算法

提出了一种合成孔径激光成像雷达(SAIL)的二维匹配滤波成像算法,对利用单频本振激光与线性调频信号光外差接收得到的SAIL目标回波信号同时在距离向、方位向进行相位二次项匹配滤波以实现目标成像。给出了单频本振信号外差接收情况下的单一分辨单元的二维数据收集方程,并对SAIL二维匹配滤波成像算法进行了数学描述,具体分析了矩形和圆形天线孔径下的成像分辨率,给出了此算法对模拟SAIL回波信号的成像处理结果。     

矩形巷道围岩弹性变形能积聚特征分析

煤矿冲击地压主要发生在巷道中,其主要原因之一是巷道围岩积聚了大量的弹性能。为得出矩形巷道围岩弹性变形能积聚特征,降低巷道支护成本,推导了巷道冲击破坏失稳能量准则,并建立了矩形巷道围岩能量积聚计算模型,理论分析了采深、巷道断面尺寸和煤层厚度对矩形巷道围岩能量积聚影响规律,得出:矩形巷道积聚的弹性能随采深的增加而增大,采深越深,巷道积聚的弹性能增长速率越快。巷道围岩积聚能量随巷道断面尺寸增加而增大。当煤层厚度小于巷道影响范围时,巷道积聚能量随煤层厚度增加而增大。在实际工程中,尽可能减小巷道断面尺寸,尽可能沿顶、底板布置巷道。研究结果为冲击地压巷道布置和降低巷道支护成本提供了理论依据。     

幂函数拟合研究LED圆形阵列光斑的发散特性

利用LED照度公式推导出LED圆形阵列的光斑半径和发散角公式,建立了研究LED圆形阵列光斑发散特性的数值计算方法.在此基础上利用拟合方法得出了LED圆形阵列的光斑半径和发散角随m值、随目标距离、随阵列半径变化的幂函数公式,这些幂函数拟合公式能够很好地与数值计算结果吻合.利用这些公式能够十分方便地对LED圆形阵列的光斑发散特性进行解析研究,为研究LED圆形阵列的光斑发散特性建立了一种新方法,弥补了数值计算方法不能对LED圆形阵列的光斑发散特性进行解析研究的缺陷.     

基于非关联流动法则的圆形隧洞滑移线解答

圆形隧洞的滑移线方程早在20世纪中期苏联学者已给出解答,并在国内广泛应用．推导过程中假设滑移线与速度矢量方向夹角为45°-φ/2是错误的,理论上滑移线与速度矢量方向的夹角与采用的流动法则有关．该文分别从关联流动法则和非关联流动法则出发,推导了圆形隧洞的滑移线方程和水平方向破裂体深度的表达式．通过与模型试验结果进行对比,对岩土材料应采用基于非关联流动法则的滑移线解答.     

矩形区域不等圆形随机堆放的数值模拟

将若干待堆放的圆形堆放到一个给定矩形区域,是一类特殊的Packing问题。针对这一具有NP难度的困难问题,提出一种快速的数值模拟方法以及模拟力学检验的方法。该方法将圆形堆放的力学平衡规律化为几何形体相互接触的几何条件,把大量的圆形按级配及分布律等约束条件,随机堆放形成空间区域。按此方法得到的圆形堆体,在不加外力的情形下即可保持自身的稳定。使用该方法,在边长为15cm的正方形区域内,取圆形的直径范围为0.5cm~4cm,模拟了孔隙率小于25%(面积比)的圆形堆体。最后,将所模拟的圆形堆体试件进行了有限元网格划分及力学加载试算,结果表明该堆体是稳定的。为进一步在细观层次研究圆形堆体提供了一个快速的数值模拟方法。