四缸发动机冷却系统设计及发动机温度场分析

为评估某四缸发动机冷却系统设计的合理性,采用计算流体力学分析方法对该发动机冷却系统的布局设计、系统流量确定、冷却系统流场和发动机温度场开展了研究。针对缸体水套冷却液流速差异较大的问题,提出了在缸体水套添加节流缺口的优化方案。结果表明：各缸缸体水套冷却液流速均匀性明显改善,各缸套壁面温度可降低1～3℃。发动机转速12 000 r/min时,热平衡测试结果显示缸温最大差异约为4℃。机油温度约为129℃,温度可控(小于140℃),表明该四缸发动机冷却系统设计合理,可保证四缸发动机各缸冷却均匀及机油的冷却。     

基于神经网络的燃烧室壁面冷效预测方法

现代重型燃气轮机燃烧室的研发过程中,产生了大量的数值模拟和试验数据。其中,燃烧室火焰筒采用了先进发散冷却技术。该技术中,壁面冷效受发散孔型、主流/冷气压损等参数影响,难以建立基于理论模型和经验关联式的方法进行回归预测。针对工业研发产生的壁面冷效数据集,该文提出了基于人工特征选择、小批量化和归一化的数据预处理技术,建立反向传播(back propagation, BP)神经网络和径向基核函数(radial basis function, RBF)神经网络2种优化的神经网络模型,并通过交叉验证与网格搜索对算法模型进行超参数寻优,最终实现燃烧室壁面冷效的高精度场重建和高精度预测,场重建精度达90%,预测精度达85%,满足了工业燃烧室设计迭代中的实际工程需求。     

两边连接内加劲双钢板剪力墙抗剪承载力研究

为研究两边连接内加劲双钢板剪力墙的抗剪承载力,采用ABAQUS程序进行36个不同宽高比、不同高厚比的两边连接内加劲双钢板剪力墙的有限元分析. 分析结果表明,采用厚板或宽高比较大的钢板均可以使钢材达到较高的平均应力水平;峰值平均剪应力与屈服平均剪应力的比值随高厚比或宽高比变化的规律不明显,强屈比随高厚比变化介于1.17~1.21之间,随宽高比的变化介于1.16~1.21之间,平均值均为1.19;给出了宽高比为0.33~2.00、高厚比为200~750的两边连接内加劲双钢板剪力墙屈服平均剪应力计算公式;采用结构力学位移计算原理推导的理论计算公式可准确计算内加劲双钢板剪力墙的初始刚度和初始等效剪切模量. 建立了两边连接内加劲双钢板剪力墙的等效交叉杆模型,验证了等效交叉杆模型可以精准地模拟不同宽高比、不同高厚比两边连接内加劲双钢板剪力墙的屈服平均剪应力和初始刚度,表明可以采用等效交叉杆模型简化两边连接内加劲双钢板剪力墙的设计与分析.     

有限水域水下载器推力模型实验壁面效应研究

推力模型实验是水下机器人推进系统设计的重要基础,但是推进系统实验通常伴随壁面效应产生回流,影响推力模型测试结果。为解决静水水池壁面对推进器推力模型测试的影响,通过理论分析建立水下机器人推进器的静水推力模型,通过实验方法,探究水池后壁面距离对推进器推力模型的影响,使用MATLAB对提取的实验结果进行非线性数据拟合,并给出了考虑壁面效应的推进器推力模型修正方法及水池设计的尺寸估计方法。研究发现,由于后壁面的存在,推进器的推力模型被严重低估。本文研究成果对静水实验水池设计及壁面效应下的水下推进器推力模型测试具有重要意义。     

混合长度理论教学中的拓展性讨论

本文针对流体力学中混合长度理论的教学现状,以壁面剪切流动为对象,提出了对该理论进行拓展性讨论的教学方案,包括近壁面黏性和流向压强梯度效应,壁面粗糙度效应,以及波纹型壁面效应三个方面。通过拓展性的讨论,以期帮助学生建立对混合长度理论全面深刻的理解,使之具备准确选用该理论分析实际流动的能力。

     

壁面催化对再入飞行器等离子体鞘套及电磁参数的影响

针对超高声速流动中的高温真实气体效应,采用数值模拟求解考虑化学非平衡的三维Navier-Stokes(N-S)方程,研究了壁面催化对典型再入飞行器等离子体鞘套及电磁参数的影响规律.研究发现:(1)完全催化壁条件下等离子体密度计算结果与飞行试验符合较好;(2)完全催化壁条件下,离解原子在壁面的复合导致波后气体可压缩性增强...     

薄壁箱梁约束扭转剪应力计算

为了合理计算薄壁箱梁约束扭转剪应力,基于乌曼斯基第二理论,根据总扭矩平衡条件和翘曲位移连续性条件,导出了薄壁箱梁约束扭转剪应力的2种计算公式,并论证了2种公式的等价性.在公式推导过程中,对箱梁悬臂板进行了考虑.针对2种公式中广义扇性静矩计算的繁琐性,进一步导出了其实用简化计算公式,并举例说明了其具体应用.数值算例表明:有悬臂板的薄壁箱梁发生约束扭转时,全截面最大剪应力出现在腹板内,在悬臂板内也存在较大的剪应力;顶板和底板内的剪应力非均匀分布程度显著,其中部区域内剪应力很小.如果近似按自由扭转理论计算剪应力,求得的腹板剪应力只有实际最大剪应力的69％,严重低估了腹板内的实际剪应力大小,表明不能忽略翘曲约束效应对剪应力的影响.     

空间曲梁单元的扭转修正系数研究

三维空间曲梁有限单元模型是模拟曲梁结构的有效数值方法,可以考虑曲梁的弯扭耦合特性,最为符合曲梁的几何和受力特征.由于有限元法采用梁理论的平截面假定,空间曲梁单元上的扭转剪应力分布与实际曲梁截面上的扭转剪应力不同,从而会导致扭转刚度和扭转变形的计算失真.本文基于剪切应变能等效原理,推导了不同长宽比的矩形截面空间曲梁单元的...