磁流变液流变特性的数值模拟分析

建立了微观颗粒的动力学模型,提出了相应的算法,模拟了二维状态下颗粒成链及其剪切流动过程,表明剪切过程中存在旧链断裂和新链形成,得到了流动时磁流变液的剪切应力,并模拟了高剪切速率下微结构的演变过程,发现新链形成速度小于旧链断裂速度,出现了剪应力下降现象.     

钻屑法预测冲击地压的数值模拟研究

RFPA软件可实现对岩石破坏全过程的应力、应变的连续模拟显示,可对比分析不同位置煤岩的应力、位移特征。本文以耿村煤矿的具体地质条件为原形,通过RFPA数值模拟,研究向煤体打钻屑孔过程中应力和位移等变化规律,以预测冲击地压的危险性。     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

滑石冲击破碎三维数值模拟

应用三维ANSYS/LS-DYNA软件实现滑石在落锤冲击过程的数值模拟,再现单颗粒脆性材料在冲击破碎过程中应力变化及崩落现象,符合应力波理论,说明拉应力和内能变化是造成滑石冲击破碎的重要因素。并与二维MCA数值模拟结果进行对比,有较好的一致性。     

声强法声功率测量的数值模拟和试验研究

本文从理论上分析了声强法声功率测量的精度，研究了测点布置对点声源声功率测量精度的影响。结果表明扫描法的测量精度优于离散点测量方法，试验与理论分析结果相吻合。     

椭圆管式间接蒸发冷却器液膜蒸发的数值模拟

通过对椭圆管式间接蒸发冷却器建立三维传热、传质数学模型,并利用CFD技术得出了二次空气入口参数对水膜蒸发量的影响,并预测了椭圆管式间接蒸发冷却器内部的含湿量场,对间接蒸发冷却技术的应用和推广可起到一定的促进作用。     

负压钻井液振动筛气液喷射器性能的数值模拟研究

随着石油钻井技术的发展,传统钻井液振动筛不能满足现有工程需求,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。气液喷射器是负压钻井液振动筛的核心设备,通过它在筛网下方形成负压区域,使钻井液受振动和负压的复合作用,增大钻井液透过筛网的能力,因此其性能直接影响负压振动筛的处理效率。为了提高负压振动筛的工作效率,需要对气液喷射器的结构和工况进行合理设计。运用流体动量守恒方程,推导出恒定流动状态下气液喷射器混合室的动量方程及其性能计算方程。运用计算流体力学方法对气液喷射器内部复杂的两相流动过程进行数值模拟,并通过对比数值模拟结果与理论计算结果来验证数值模型的合理性。对不同引射流体液体体积分数、工作气体压力、喷嘴距和喷管面积比下气液喷射器的喷射效果进行数值模拟,结果表明气液喷射器的工作参数和结构参数对其喷射系数和真空度有极大的影响。根据模拟结果可知,在引射液体体积分数为30%、工作气体压力为300 kPa、喷嘴距为60 mm、喷管面积比为3.484的情况下,气液喷射器的性能达到最佳。研究结果为负压钻井液振动筛中气液喷射装置的设计和现场应用提供了理论依据。     

泡生法蓝宝石不同生长阶段热应力的数值模拟研究

利用计算机模拟对泡生法蓝宝石单晶各生长阶段的热应力进行了分析,发现晶体中最大热应力位于籽晶与新生晶体交界处或靠近固液界面的晶体边缘,其次位于晶体肩部。在此基础上,针对某一生长阶段讨论了加热器位置和坩埚形状对晶体中热应力分布的影响。结果表明:固液界面处的热应力随着加热器轴向中点与熔体轴向中点的距离L的增加先减后增,当L为190mm时,晶体中热应力最小;随着坩埚底部倒角半径的增加,固液界面处热应力呈上升的趋势。     

考虑液体晃荡的部分充液圆柱壳受迫振动分析

充液圆柱壳结构广泛存在于在工程中,在外部激励作用下,圆柱壳会与流体产生耦合振动,且未充满的液面也会产生晃荡,这种耦合振动响应分析在工程中具有重要意义。提出了一种求解考虑内部液体小幅晃荡的弹性圆柱壳振动响应的半解析法。首先分别在壳体建立结构坐标系、在自由液面建立液体坐标系,各自用来描述结构及内部液体的运动。基于Flügge壳体理论建立了圆柱壳的运动控制方程。将液体视为无黏、不可压缩的理想流体,根据线性水波理论和液体自由表面运动边界条件,得出了内部液体的速度势函数。通过流固耦合界面的连续性条件,结合坐标变换推导得到流固耦合系统的运动控制方程。研究了壳体在径向点力激励下振动响应,并得出了对应的液面晃荡响应。和有限元法对比验证了方法的正确性,然后改变相关参数讨论了考虑内部液体晃荡的弹性圆柱壳振动响应特性。     

同心圆桶内电流变液瞬态屈服边界的数值模拟

运用带有调整因子的修正Bingham模型,通过数值方法对圆桶电流变离合器在突加电场情况下的动力学特性进行分析。研究表明电流变液屈服应力公式中参数b对离合器动力学特性具有很大影响,b以0.2为界,当0.2>b时未屈服区粘附于内桶壁,屈服边界始于内桶壁,并逐渐向外桶壁方向移动;当0.2相似文献   

圆柱贮箱液体"平面"晃动波的稳定性研究

应用Floquet-Lyapunov方法研究了作水平横向运动圆柱贮箱中液体"平面"晃动波的稳定性问题.首先利用Narimanov-Moiseev三阶渐近假设关系,推导出描述液体作非线性共振晃动的5维渐近模态系统.根据此模态系统,推导出液体"平面"晃动波的频率响应方程并应用Floquet-Lyapunov方法研究了其稳定性和稳定区间.数值仿真结果表明虽然其频率响应方程与Duffing方程的频率响应方程具有相同的结构,但两者的稳定性范围有明显的不同.此外,当经过某一临界充液比时,液体的"平面"晃动将由"软"弹簧特性转变为"硬"弹簧特性.理论分析结果与实验有很好的吻合.     

水平激励下任意截面柱形储液罐内液体的晃动响应

采用半解析法研究水平激励下任意截面柱形储液罐内液体的晃动响应。基于叠加原理,将液体运动速度势分为两部分：刚体速度势和摄动速度势。满足非齐次边界条件的刚体速度势可解析得到;以自由晃动模态为广义坐标、时间为变量的摄动速度势可由模态叠加法设出。将整个速度势函数代入自由表面波方程,利用模态的正交性得到动力响应方程。结果与有限元非常吻合。     

环形调频液体阻尼器（TLD）的计算模型

本文建立了液体在刚性环形容器内晃动的计算模型，这一模型可以用于调频液体阻尼器（ＴＬＤ）及结构─ＴＬＤ相互作用的研究。为了验证计算模型，进行了一系列的振动台试验，研究液体晃动第一振型的频率和动力反应。用模型计算的结果与试验结果符合良好，计算模型基本合理。     

截面任意形状的柱形和环形容器内液体晃动特性的精确解法

本文研究截面任意形状的柱形和环形容器内液体的晃动特性，利用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数匹配法将液体速度势沿容器壁面展开得频率方程，由行列式搜根法数值计算各阶固有振动频率，结果是精确的，方法具有通用性。     

贮箱内液体小幅晃动的频率和阻尼计算

根据小幅晃动条件下利用速度势函数推导的计算液体晃动频率和内部Rayleigh阻尼的特征值方程,利用简化处理转化为一般的广义特征值问题,并针对这种非对称大型稀疏矩阵采用了Arnoldi迭代方法,求解得到晃动频率和内部阻尼.将利用Stokes边界层理论计算得到边界上的阻尼与内阻尼之和作为晃动的等效阻尼,通过两个算例比较计算结果接近实验结果.这种方法可以计算任意形状贮箱内液体的小幅晃动频率和晃动阻尼.     

液体非线性晃动的同步Hopf分叉现象

针对受俯仰激励作用的圆柱形贮箱中液体非线性晃动,用变分原理建立了液体晃动的压力体积分形式的Lagrange函数;并将速度势函数在自由液面处作波高函数的级数展开,从而导出自由液面运动学和动力学边界条件非线性方程组;最后用四阶Runge-Kutta法求解非线性方程组。计算发现,在一定的激励频率内面外主模态和次生模态发生同步Hopf分叉,并给出了发生分叉的频率区域。     

液体纵荡SPH法模拟中两种不同外激励加载方式的比较研究

液体纵荡是一种复杂的流体运动现象,自由液面的存在使得该现象具有很强的非线性和随机性。在基于SPH法的二维矩形容器内液体纵荡研究中,存在边壁加载和相对加速度加载两种不同的外激励加载方式。该文分别采用这两种加载方式,获得其在不同外激励振幅、不同外激励周期及不同水深下的计算结果,通过对容器内某一截面位置的液面波动曲线及其波动频谱图的分析,同时将上述结果与理论解作对比,探讨了在液体纵荡问题研究中这两种加载方式的异同。分析结果表明:在不同振幅外激励作用下,边壁加载方式较相对加速度加载方式所得结果更接近于理论解;当外激励周期与理论固有周期接近时,边壁加载方式和相对加速度加载方式所得结果比较一致;而当外激励周期与理论固有周期远离时,边壁加载方式所得结果更接近于理论解;在不同水深下,边壁加载和相对加速度加载方式下的计算结果均比较一致。     

钢筋混凝土框架结构破坏性能的离散单元法模拟

离散单元法是模拟结构破坏的一种有效的分析方法.通过引入节点单元和考虑混凝土的非线性对矩形离散单元模型进行了改进,并给出了改进后离散单元模型的破坏准则和基本方程以及弹簧系数等计算参数的确定;改进后的模型采用了双链表技术,提高了模型的计算效率.对在爆炸荷载作用下的钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏过程进行了模拟,结果表明:采用改进后的离散单元法可以有效地模拟钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏过程.     

破冰船在层冰中运动的数值模拟方法

为研究破冰船在层冰中运动的特点与海冰的破坏方式,该文建立了包含冰载荷、敞水阻力、螺旋桨推力与舵力的六自由度动力学方程。考虑海冰的弹性弯曲对破冰力的影响,引入海冰的二次断裂与动态弯曲破坏准则,提出了更加精确、完善的船-冰动态接触模型。在此基础上,对瑞典破冰船Tor Viking Ⅱ在层冰中的直航与回转运动进行了数值模拟,并与全尺寸试验数据对比,验证了数值模拟结果的合理性。结果表明：模拟运动轨迹与真实运动轨迹相符,最大回转直径的相对误差仅为3.32%,因此本文建立的数值模拟方法能够真实地模拟破冰船在层冰中的运动。     

双股液体射流撞击雾化的SPH方法数值模拟

双股液体射流撞击雾化过程存在复杂的界面运动,传统网格法很难处理。运用SPH方法对双股液体射流撞击雾化问题进行三维数值模拟;根据实际的双股液体射流撞击雾化过程提出了合理的简化模型;弱可压缩状态方程中参考压强采用了新的计算公式;利用有限差分与SPH一阶导数相结合的方法处理粘性项中的二阶导数;对人工应力提出了新的参数值选择方案。将数值仿真结果与文献实验结果进行对比,二者比较吻合,表明SPH方法很适合解决射流撞击雾化等复杂的界面运动问题。