状态空间法分析叶片振动问题

基于离散的方法,建立了圆盘和叶片的动力学方程,该方程中包含有陀螺阵,并且陀螺阵和刚度阵是时变的矩阵,文中采用状态空间转移矩阵法对系统的稳定性进行了分析,最后对该方程进行了稳定性的数值仿真.     

层状岩石强度特征及其数值实现

为了实现层状岩石横观各向同性的数值描述,首先通过理论分析得到层状岩石的强度特征以及层理面处于极限应力平衡状态时,主应力满足的条件;然后,应用相应数值实现方法,对比理论分析结果与数值计算结果。结果发现,单轴压缩和三轴压缩情况下,对于不同的层理面倾角,数值计算与理论分析的结果基本相同,差别在2%以内,说明所引入的数值计算方法能够较好地描述层状岩体的破坏特征。     

板料成形数值模拟中摩擦的处理及应用

针对板料成形过程中工件与模具不同的接触条件,采用常摩擦模型,提出相应的摩擦应力的处理方法．在此基础上,通过实际的模拟分析,证明了该处理方法的可行性．同时探讨了摩擦对成形结果的影响．模拟结果表明,板料与凹模和压边圈之间的摩擦阻碍了金属向凹模内流动,对板料拉深成形是不利的,而增大凸模与板料之间的摩擦则可以有效限制制件侧壁的变薄,这对成形是有利的．     

基于带状热源的摆动焊接温度场数值模拟

在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20.钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线.模拟结果表明:摆动焊接过程中,当热源接近时,焊缝附近节点的温度瞬时上升至1000℃以上,热源经过后,温度又降至200℃以下;与焊接方向垂直截面处节点的最高温度值随节点远离焊缝中心而逐渐降低;焊缝附近节点温度为200℃以下时,升温速度平缓,200℃以上则升温速度明显增大;摆动焊接过程中,焊件上形成宽而短的近似于圆形的熔池.     

微细直管内甲烷/氧气燃烧的实验和数值模拟

为了解微小燃烧室的工作特点,建立了微细直管的实验系统,采用氧气和甲烷气体进行了2个混合比的燃烧实验,实时采集壁面的温度分布。同时考虑微细直管内的燃烧、流动,以及与外界的换热,采用三维数值模拟方法对该微细直管燃烧室进行了数值计算,数值模拟结果与实验结果比较一致。研究结果表明,微细直管的内径较小,充分燃烧需要很长的微细直管;微细直管与外界的换热量很大,占总燃烧放热的40%左右,其中辐射换热量最大,占总换热量的70%,燃烧室需要采用低发射率的材料来减小辐射散热损失。     

层状云人工催化物理效应的数值模拟

对于自然云催化过程的数值模拟可以再现人工催化后云的宏微观物理响应特征,有助于提高对人工催化机理的科学认识,优化人工催化方案。在天气研究与预报(weather research and forecasting, WRF)模型Thompson微物理方案中加入碘化银人工催化过程,对2018年河北省一次层状云催化过程开展数值研究。数值模拟结果表明,采用与实际催化过程相似的催化剂量,层状云降水个例催化后冰晶含水量及地面降水显著增加。该次降水个例自然云中冰相粒子较少,自然云中冰相过程不活跃,数值模拟结果再现了降水个例催化后从过冷却到冰、雪晶含量明显增加的转变。相同催化剂量下,催化层厚度的减少提高了播撒率,进一步优化了催化效果,可见,应该在云中过冷水含量丰富的云区开展冷云催化作业。人工催化过程增加的冰晶通过凝华过程增长并自动转化为雪晶,雪晶增长下落过程中以凇附过冷云水增长为主。催化过程导致地面降雪显著增加。     

张量对称类上诱导线性算子的数值半径

设V是一个n维线性空间,V_x~m(G)为V上的张量对称类.A为V的线性算子T的矩阵,K(A)为V_x~m(G)上的诱导线性算子K(T)的矩阵.本文从K(A)的数值半径Υ(K(A))和可分数值半径Υ_x(K(A))定义出发,研究了Υ(K(A))、Υ_x(K(A))与范数||A||_p(1≤p≤2)、广义矩阵函数d_x~G(A)的关系,得到了它们之间的两个不等式.     

Direct numerical simulation methods of hypersonic flat-plate boundary layer in thermally perfect gas

High-temperature effects alter the physical and transport properties of air such as vibrational excitation in a thermally perfect gas,and this factor should be considered in order to compute the flow field correctly.Herein,for the thermally perfect gas,a simple method of direct numerical simulation on flat-plat boundary layer is put forward,using the equivalent specific heat ratio instead of constant specific heat ratio in the N-S equations and flux splitting form of a calorically perfect gas.The results calculated by the new method are consistent with that by solving the N-S equations of a thermally perfect gas directly.The mean flow has the similarity,and consistent to the corresponding Blasius solution,which confirms that satisfactory results can be obtained basing on the Blasius solution as the mean flow directly in stability analysis.The amplitude growth curve of small disturbance is introduced at the inlet by using direct numerical simulation,which is consistent with that obtained by linear stability theory.It verified that the equation established and the simulation method is correct.     

固液混合装药热传导特性对其安全性影响的计算研究

固液混合装药物理参数是影响装药安全性的主要因素之一,利用混合炸药计算物理参数的方法,计算了几种典型配比装药的物理参数,根据能量守恒方程对不同物理参数的装药进行数值模拟。计算得到:在温度载荷相同的条件下,不同的物理参数对其温度响应有较大的差别,说明分析固液混合装药安全性时,应考虑装药不同比例对其安全性的影响,才能真实反应热点能量演化过程,为分析固液混合装药的安全性提供一定的理论依据。     

竖直U型地埋管传热性能数值模拟

对土壤源热泵系统在制冷季中垂直U型地埋管的传热性能进行数值模拟,揭示U型管入口水温、入口流速和回填材料导热系数对地埋管传热性能的影响规律.计算结果表明:在30~60°C的入口温度范围内,当雷诺数从3 000提高到11 000时,会使地埋管热流量增大10~23W,但会导致流体进出口温差降低0.2~1.34°C,在工程应用中流体进口流速要控制在一定范围内.水的入口温度和雷诺数分别为45°C和7 000时,回填材料导热系数从0.5 W/m·K增大至2.5 W/m·K,U型地埋管的热流量增大了将近2倍,也就是说在工程应用中,如果在回填土中掺混一定比例的保水材料将会增强埋管换热,并防止埋管长期运行时由于土壤本身保水性差使得土壤板结从而导致埋管失效.模拟结果与实验数据进行对比吻合较好.