不同湍流模型对水平轴风力机三维粘性气流特性的影响

对某水平轴风力机叶片附近的三维湍流流场进行了数值模拟,其中在7、15、25m/s 3种不同工况下分别采用S-A、Standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω4种湍流模型。计算结果表明:随着来流速度的逐渐增大,叶片吸力面的分离流沿叶根向叶尖方向逐渐发展,且由于三维旋转效应使得展向流动逐渐增强。和相关实验结果比较,选择不同的湍流模型对数值模拟结果有明显影响,其中RNG k-ε和SST k-ω两种模型可以获得较好的压力分布计算精度。综合考虑压力分布、功率系数和推力系数在不同工况下与实验结果的比较,选择SST k-ω湍流模型较适合模拟该水平轴风力机周围复杂的三维湍流流动。     

N80钢在地层水中的应力腐蚀行为研究

分别在空气和地层水两种环境中进行了不同应变速率下N80钢的慢应变拉伸(SSRT)实验,并进行了断口电镜扫描分析.研究发现,N80钢在空气中断口为均匀的韧窝,呈韧性断裂;而在地层水中,出现了晶间断裂,显示出应力腐蚀断裂(SCC)的敏感性,力学性能明显降低,并受到应变速率与温度的共同影响.试片腐蚀率实验结果表明,在应力作用下的N80钢腐蚀速率比无应力状态下高12%,而添加适当的缓蚀剂可以减缓N80钢的应力腐蚀,缓蚀率为38%~43.2%,同时力学性能有所改善.     

单流道泵内部非定常流动特性

将叶片和蜗室作为一个整体,对单流道泵内部三维非定常流动特性进行研究,经分析提出了单流道泵内部三维非定常势流流动和三维非定常湍流流动的数值模拟方法,分别计算了单流道泵内部的速度场、压力场和叶片表面的压力分布,对进一步研究单流道泵内部流动具有重要意义。在此基础上计算了叶轮所受的径向力及其变化趋势,为提高单流道泵运行稳定性提供了理论依据。此外还计算了扬程、平均水功率和效率,并与试验值作对比。尽管忽略粘性使得势流计算得到的速度场在蜗壳的局部区域出现反方向流动,从而导致叶片压力面压力沿展向波动变化,但其性能曲线与试验值变化趋势一致,粘性计算结果与试验值相比,精度较高。     

抽油杆柱与油管偏磨机理及偏磨点位置预测

结合油田生产实际,对抽油杆柱与油管系统的磨损介质类型和磨损机理进行了分析,建立了抽油杆三维力学综合分析模型,利用VisualBasic6.0语言和Matlab6.0语言开发了相应的仿真分析软件系统,并进行了三维井眼轨迹对抽油杆柱受力变形的影响研究。利用该软件系统,可以确定抽油杆柱与油管严重偏磨点的位置。使用新型抗摩擦接箍,可使定向井抽油杆柱偏磨的程度大幅度下降,从而节省修井时间并提高油井寿命。     

轴向运动梁横向受迫振动多尺度分析及DQM验证

用近似解析方法分析轴向运动黏弹性梁横向非线性受迫振动并通过微分求积方法(DQM)进行数值验证.基于外部存在简谐激励的有限小变形细长梁的非线性模型,用多尺度法建立谐波共振时的可解性条件,进而导出稳态周期响应的幅值及其稳定性.稳定稳态周期解的幅值随外激励幅值的增大而增大,随黏弹性系数或非线性系数的增大而减小.采用微分求积法数值求解描述梁横向运动的非线性偏微分方程.计算结果定性验证了近似解析方法预测的相关参数对稳定稳态周期响应幅值的影响,定量比较表明解析结果有较高精度.     

弹性动力学的相似边界元法

讨论了弹性动力学边界元法中边界单元相似时单元之间的一些矩阵关系,建立了相似边界元法的公式。在一组相似单元中,只要求得一个单元的相应矩阵,通过比例关系即可求得其它单元的相应矩阵,然后通过迭加建立代数方程组系数矩阵。与通常的每个单元都各自进行积分计算相比,本文方法可大幅度减少计算量。     

变密度旋拧射流的线性稳定性分析

用正则模方法研究了变密度无粘旋拧射流线性稳定性特征。对于离心稳定的基本流速度剖面,在解析地得到色散关系之后,分析了不同参数情况下各种失稳机制在流场中的作用,考察了表面张力、旋拧、密度比等因素对扰动增长率的影响。     

三维编织复合材料理论研究进展

有关三维编织复合材料的理论分析研究归纳为:基于细观结构几何模型的物理性能研究和力学性能研究两部分.纤维体积分数是物理性能研究的最主要参数,力学分析以复合材料的弹性性能为主.合理的几何模型决定了力学性能分析与试验结果的一致性.建立在代表性体积单元尺度的几何模型应用最为广泛,得到了力学性能的试验验证.三维编织复合材料的力学性能的数值仿真主要以有限元方法为主,然而仅仅依赖于对其弹性性能的研究结果还远远不能满足三维编织复合材料作为关键结构部件的使用要求,建立完善的断裂准则是编织复合材料大量使用的理论依据.特殊形状的一次性编织复合材料的力学性能研究有待进一步深入.     

基础不均匀沉陷诱发车-桥耦合动力学建模与分析

探讨基础不均匀沉陷条件下车桥系统的动力学建模问题。利用傅里叶级数将沉降三角坑分解成一系列谐波激励函数,导出由沉降差所致轨道不平顺的力学激扰模型,考虑系统轴向力的影响,应用达朗贝尔原理和振型分解方法建立车-桥系统耦合动力学方程。数值分析了基础沉陷量、桥梁轴向力、车速和结构动力参数等对系统动力学特性的影响。研究表明：沉陷量越大,系统响应的振动幅值越大,过大的局部沉陷量还会伴随着明显的动力冲击,在许多情况下桥梁轴向力对系统横向振动的影响不可忽略。     

轴向受载粘弹性Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁横向自由振动

用复模态分析方法研究了在两端简支和固支边界下,轴向受载粘弹性Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁自由振动的固有频率、衰减系数和模态函数的特性,给出了模态函数的正交性条件。通过数值算例,讨论了长宽比、轴力和粘弹性系数对梁的固有频率、衰减系数和模态函数的影响。数值结果表明增加轴力使梁的固有频率变大、模态函数幅值变小,但衰减系数变化不明显;粘弹性系数的增大对梁的固有频率与模态函数幅值影响较小,而衰减系数明显增大。