复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(Ⅱ)——车体结构性能数值模拟试验

以参数化磁悬浮列车车体有限元模型为基础，在各种载荷和边界条件下开展数值模拟试验，研究各种运营环境中车体结构的静力学和动力学性能。在Siemens NX中完成车体在各种典型载荷工况下的结构静力学和动力学性能模拟试验，包括车体结构载荷变形、车体主要连接部件结构力学性能、车体频率及振型、车体结构线性屈曲性能，以及车体动力响应性能等。数值模拟结果认为给定的复合材料磁悬浮列车车体设计可行，同时验证参数化车体有限元模型的有效性。     

多类型特征量的油水两相流流型识别算法

本文以收敛型微通道中油水两相流的流型识别为对象,将高速摄像法与神经网络算法相结合,提出了高效的、可视化的、智能化的两相流流型识别方法。该方法采用了包含图像纹理参数和流型无量纲参数的多类型特征量,更精准区分6种流型的不同特点,流型识别的收敛速度和准确率更高。BP神经网络的识别率为92. 5%,Elman神经网络的识别率为93. 7%,Elman神经网络在收敛速度与准确率方面优于BP神经网络。     

虚拟多维内连结键模型(VMIB)在岩石类材料单轴破坏中的应用

应用虚拟多维内连结键模型对岩石类材料的单轴压缩破坏机理进行了分析,并推导出了包含损伤演化信息的非线性本构方程。VMIB模型认为:固体材料在微观尺度上是由离散的随机分布的质点(带有质量的微粒)组成。质点与质点之间由一组虚拟的切向键和法向键连结。岩石类材料在受压破坏过程中,宏观上局部刚度的降低是在微观尺度上虚拟键分布密度衰减的结果。根据虚拟键的密度衰减机制,唯象地提出了虚拟键密度演化方程,并将该演化方程直接嵌入到了VMIB模型本构方程中。微观上法向键和切向键的密度衰减分别决定着材料不同的宏观全过程破坏特征。最后通过数值模拟和试验验证,说明VMIB模型能够有效地再现岩石类材料的单轴压缩破坏过程。由于VMIB模型兼顾了连续介质力学和分子动力学的特点,这使得材料破坏的数值模拟变得更为简单和高效。     

驱替过程中重力舌进特征的核磁共振可视化实验

重力舌进是一种岩心驱替实验中常见的由于重力作用导致驱替剂沿岩心上缘或下缘突进的现象,其直接影响驱替剂的应用效果。由于在驱替过程中无法对岩心内部进行直接观察,因此对重力舌进现象没有直观的认识。利用油藏数值模拟方法模拟了重力对水驱油过程中流体流动形态的影响,并利用基于核磁共振成像技术的岩心驱替可视化实验方法研究了重力舌进产生的条件及影响因素,同时提出了一种获得产生重力舌进特征临界密度差的新方法。研究结果表明,驱替流体与被驱替流体的密度差是产生重力舌进现象最直接的原因;当实际的密度差大于临界密度差时,则产生显著的重力舌进现象;驱替介质的黏度和驱替流量对重力舌进特征的影响并不明显;在实际生产过程中,可以根据地层流体性质优选驱替液的密度,减少重力舌进对驱替效果的影响。     

二维湍流外力尺度影响的格子Boltzmann方法研究

该文基于格子Boltzmann方法,研究系统外力尺度kmax/kf对二维湍流的能谱和统计行为的影响。考虑了两种系统外力(高斯力和Kolmogorov力)和三种外力尺度max/fk k。在不存在线性摩擦力情况下,验证了描述二阶涡量结构函数与能谱关系的Benzi理论。研究表明:当外力尺度kmax/kf逐渐增大时,Kolmogorov外力情况下的二阶涡量结构函数与能谱之间的关系逐渐符合Benzi理论。在存在线性摩擦力情况下,出现能谱双能级。随着外力尺度kmax/kf逐渐增大,Kolmogorov外力情况下的直接惯性区能谱逐渐接近Kraichnann理论。在两种系统外力情况下涡量场和速度场的概率分布函数(PDF)具有指数尾迹,与Falkovich和Lebedev理论预测的结果一致。PDF随着kmax/kf增加有更大的峰度(Kurtosis),这意味着在直接级联惯性区具有更强的间歇性。     

应用声测法辨别车流状态的可行性研究

采用交通流理论中的优化速度模型并推导出简化的噪声预测公式,基于模型数值模拟以捕获每辆车的信息并根据噪声预报公式计算点噪声声压级。通过比较,时停时走车流在路旁一点产生的噪声声压级随时间变化规律与设置路段的车流状态随时间变化规律有相似性;发现在探测路段,车流量－时间曲线与探测点声压级－时间曲线变化特征相吻合,证明应用声测法来区分部分路段车流状态的可行性。     

内压下角向型膨胀节端力分析方法研究

分析影响金属波纹管轴向刚度的主要因素,在考虑这些因素的前提下,提出一种内压作用下角向型膨胀节端力(端面弯矩、径向力)的简化计算方法。利用二维轴对称有限元模拟波纹管的拉伸和压缩,并折算成等效弯矩,得到克服刚度产生的端力矩。内压和弯曲产生的附加径向载荷对端力的贡献由梁模型获得。综合效果与三维有限元直接模拟相吻合。     

羟基植物油脂肪酸的合成及其润滑性

在石油醚溶剂中 ,以摩尔比为 1∶3的不饱和植物油脂肪酸 (芥酸或油酸 )与浓硫酸为原料 ,在 <10℃的温度下进行了加成反应 (硫酸化反应 ) ,采用蒸馏反应的工艺技术 ,加成产物在水解的同时将溶剂石油醚蒸馏离开反应体系 ,水解介质的硫酸与水等体积。最后用乙醇重结晶提纯分别得到了 13(14) 羟基廿二酸和 9(10 ) 羟基十八酸 ,纯度高达 97% ,收率约为 75 %。采用熔点测定、热重分析、元素分析和红外光谱分析确证了产物的结构。此外 ,本实验用四球机探索性研究了两种羟基酸的润滑性 ,结果表明 ,合成得到的两种羟基酸具有一定的抗磨减摩性 ,长碳链羟基酸的润滑性优于短碳链羟基酸的润滑性     

In situ observation of lithium dendrite on the electrode in a lithium-ion battery

锂离子电池尽管已成为便携式电子设备的主流电源,也是电动汽车、混合动力汽车等电源的主要选择之一,但依然存在使用过程中因形成锂枝晶而发生内短路的安全隐患。本文设计了一个宏微观实验研究商业用锂离子电池电极材料的充放电循环性能。在常温小电流充放电条件下,实时原位地观测锂枝晶的产生、生长、消融以及死锂残留等过程。实验结果揭示了锂枝晶不仅仅只是大电流过充或低温充电状态下的产物,常温常态小电流充电条件下依然能够生成锂枝晶。实验发现：锂枝晶出现在充电后期,随后直线伸长,尖端区域形貌保持不变;放电时,锂枝晶逐渐消融,尖端区域形貌依然不变,放电结束后电极上有死锂残留。     

应力释放槽对钻杆接头力学性能的影响

钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使von Mises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。