激波加载单双圆柱非稳态曳力的数值研究

采用Fluent软件对激波诱导单双圆柱模型绕流场进行二维数值计算,深入研究马赫数为1.14的激波与直径为40mm的单、双圆柱模型相互作用时绕柱流场的非稳态曳力的形成机理。结果表明:单、双柱模型(H=1.5)的曳力系数Cd曲线都存在明显的波峰和多个波谷结构,并以波幅不断减小的方式逐渐趋于某个稳定正值,其中波峰峰值远大于稳态值;相比于单柱情形,由于双柱空间位置的限制,使得环绕每柱的激波结构可以发生相互干涉,从而影响了环绕圆柱的压力以及剪切应力分布,导致单双柱曳力系数曲线波动变化的差异。     

激波加载固定单双球模型有效阻力测量

提出利用动态压力测量确定激波加载固定颗粒群有效阻力的新测量方法,针对单、双球模型推导了有效阻力表达式,构思了颗粒群模型固定方法,设计了动态压力固定装置和模型球间距可调的可视化实验段.通过膜片材质与厚度、驱动气源等的选择对气相参数实现精确控制,利用细金属丝、笼状支架的连接方式实现颗粒群有效阻力向动态压力信号的转换,通过动态压力P的测定,利用有效阻力表达式最终确定颗粒群有效阻力.为深入开展激波与颗粒群相互作用机理研究和建立更合理的颗粒群阻力系数模型,攻克了后续深入研究的关键难题.     

基于J积分的高严寒峡谷地区斜坡天然气管道断裂力学研究

建立了单裂纹斜管模型与多裂纹干涉模型,基于弹塑性断裂力学,考虑风与低温的共同作用,分析单裂纹在不同低温条件下J积分的变化,以及通过裂纹相互干涉作用因子,研究附属裂纹对主裂纹前缘各点J积分的干涉影响。结果表明,外界温度越低,J积分越小,但当管道内外温差越大,J积分越大;在平行共线条件下,主裂纹靠近附属裂纹一侧的近表面点受附属裂纹尺寸的变化影响最明显;在平行共轴条件下,干涉效应在主裂纹的最深点与表面点影响最为显著;随裂纹间距增大,平行共线裂纹与平行偏置裂纹相互干涉效应很小,达到一定间距后可将多裂纹简化为单裂纹分析。     

惯性力对挤压油膜阻尼器支承转子的响应的影响

分析了挤压油膜阻尼器的流体惯性力对柔性转子的非线性双稳态响应及非协调响应的影响。研究表明，惯性力的影响越大，挤压油膜阻尼器的刚度力越小，阻尼力越大，从而导致系统稳态响应的峰值转速降低，振幅减小。流体惯性力对系统在亚临界及超临界的双稳态响应及非协调响应具有明显的抑制作用。惯性力越大，产生双稳态响应或非协调响应的转速范围越小，非协调谐波分量越小，但有时惯性力太大也会引起新的非协调响应。     

带活门轴对称变截面管道中强激波的传播特性

研究了核爆炸环境下带活门轴对称变截面管道中非理想气体激波的传播特性,并讨论了在其传播过程中电离和离解效应的影响．通过利用TVD格式和时变非均匀网格对模型进行的数值模拟表明,在理想模型中波前压强的变化不会对无量纲结果产生影响,但在非理想模型中却会导致无量纲结果的较大变化,而且入射激波的波峰越陡,到出口处波峰被抹平的幅度越大,活门的消波效果理想．通过对一维和二维计算结果的比较指出了一维计算的缺陷所在,而数值计算和近似估算结果的比较验证了近似估算公式的正确性．     

带活门轴对称变截面管道中强激波的传播特性

研究了核爆环境下带活门轴对称变截面管道中非理想气体激波的传播特性,并讨论了在其传播过程中电离和离解效应的影响．通过利用TVD格式和时变非均匀网格对模型进行的数值模拟表明,在理想模型中波前压强的变化不会对无量纲结果产生影响,但在非理想模型中却会导致无量纲结果的较大变化,而且入射激波的波峰越陡,则到出口处波峰被抹平的幅度越大,活门的消波效果理想．通过对一维和二维计算结果的比较指出了一维计算的缺陷所在,而数值计算和近似估算结果的比较验证了文中近似估算公式的正确性．     

空气背衬条件下水中夹芯复合空腔结构吸声特性影响因素分析

夹芯复合结构是集承载和声隐身于一体的新型吸声结构形式,空腔谐振能够显著改善其低频段吸声性能。针对空气背衬条件下水中夹芯复合空腔结构,采用有限元计算方法,对比分析了芯材材料参数、空腔几何参数、水层厚度等对谐振峰值、峰值频率、吸声带宽的影响规律,为样机声学设计和模型试验提供了输入。结果表明:芯材模量越小,泊松比越大,密度越大,空腔间距越小,直径或体积越大,距迎声面越远,谐振吸声峰值频率向低频移动,带宽越窄。     

乙烯非稳态对冲火焰碳烟前驱体生成研究

研究了不同速度频率和不同掺氢比对乙烯非稳态对冲火焰碳烟前驱体(PAHs)生成的影响。结果表明,频率越高,PAHs峰值的振幅越小,且不同频率PAHs峰值的振动存在着明显的相位差。非稳态条件下,PAHs生成的量要比稳态条件下的多,频率越高,均值与稳态值越接近。且PAHs分子越大,振动关于均值的不对称性越明显。随着苯(A1)的反应速率降低,振幅明显变大,且不同反应对苯(A1)的振幅影响也不同。而随着掺氢比的增加,平均峰值温度略微增加,PAHs的平均峰值减小,并且PAHs分子越大,下降速率越快,同时,苯(A1)和萘(A2)的振幅降低,蒽(A3)和芘(A4)的振幅升高。     

变坡度变雨强下坡面流阻力特性时空分布

为了研究坡面薄层水流阻力特性规律,以室内人工降雨试验数据为基础,通过基于物理概念的水文数值模型试验,虚拟了150种工况,在大坡度范围（5°~55°）和大雨强范围（30~240 mm/h）内,以Darcy-Weisbach阻力系数为研究对象,研究阻力系数的时空分布规律,定量分析雨强和坡度对阻力系数的影响,从黏性底层厚度和能量的角度分析原因,根据试验结果回归得出考虑空间位置的阻力系数公式.研究结果表明：在坡度和雨强一定的前提下,在时间上,坡面阻力系数随着时间的增加呈减小趋势,在空间上,向下游出口处,阻力系数沿程递减;坡面流阻力系数受雨强影响显著,在一定坡度下,雨强越大,阻力系数越小;在一定雨强下,阻力系数与坡度基本呈正相关关系,且雨强越大,坡度对阻力系数的影响越弱.     

树脂基复合材料固化过程中的温度和热应力场三维瞬态分析

建立了热固性树脂基复合材料固化过程温度和热应力场分析的数学模型,采用有限元方法,进行了三维非稳态数值求解。通过与已有实验结果的比较,验证了数学模型和计算方法的正确性。获得了3234/T300层合板固化过程中内部温度及热应力分布,分析了保温时间、升温速率、铺层设计等对温度、内部热应力的影响。数值计算结果表明:预固化时间越长,层合板内温度梯度越小,热应力峰值越低;升温速率越大,层合板内温度梯度越大,热应力峰值越大;采用对称铺层可降低层合板内部温度梯度和热应力。     

双液滴撞击液膜的界面追踪法数值模拟

使用界面追踪法(FTM)模拟了双液滴-液膜撞击系统中液膜卷吸气体生成气泡以及中心射流破碎发展成二次液滴的过程,分析了气泡生成以及射流破碎的机制。研究了不同We数与无量纲液滴间距的影响,得出双液滴撞击液膜系统中能发生气泡卷吸的We数范围是30～276,并且随着We数和无量纲液滴间距的增大,卷吸气泡的成型时刻越早,其体积也越大。对于中心射流的破碎,研究发现,We数越大,中心射流就会越早发生破碎,无量纲液滴间距越大,中心射流发生破碎时的We数阈值就越小,并且形成的二次液滴与碰撞轴线的距离越远,但是体积会越小。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱延性分析

基于纤维模型法非线性分析程序,利用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,模拟带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力-变形全过程,计算与实验结果吻合.研究表明,约束拉杆间距越小,直径越大,钢管壁厚越大,钢材强度越小,偏压短柱的延性指标越大;混凝土强度和截面宽厚比越大,偏压短柱的延性指标越小;双向偏压短柱的延性指标在0°和90°方向达最小,在截面角区方向达最大;各参数对双向偏压短柱截面延性系数-荷载角曲线的影响类似.     

三重介质低渗油藏非达西非稳态渗流研究

针对低渗透油藏不再符合线性达西定律的情况,考虑启动压力梯度和动边界共同影响,建立了带井筒存储和表皮效应的三重介质低渗油藏非达西非稳态渗流模型.鉴于数学模型的非线性和非齐次性,通过引入新定义的无量纲压力线性化压力扩散方程,采用Laplace变换结合Ste-hfest数值反演方法,研究了启动压力梯度、溶洞窜流系数、基质窜流系数、裂缝储容比和溶洞与基质储容比之比等敏感参数对无量纲井底压力和压力导数曲线的影响规律.结果表明:无量纲启动压力梯度为0时,压力导数具有无限大外边界的水平径向流特征,随着无量纲启动压力梯度的增大,压力导数曲线中后期上翘幅度越大.     

结构参数对凸轮激波滚动活齿传动重合度及齿形特性的影响

推导了凸轮激波滚动活齿传动的重合度公式,分析了结构参数对重合度、中心内齿轮工作齿形及齿顶曲率的影响.分析表明,重合度及齿顶曲率均随传动比的增大而增大;激波凸轮长短半轴相差越大,重合度越大,齿顶曲率越小;长短半轴越接近,中心内齿轮工作齿形越平缓,改变长短半轴之差的大小较改变长短半轴尺寸对中心内齿轮工作齿形及齿顶曲率的影响更为显著.     

下潜深度对火箭深弹中部补气减阻的影响

利用Fluent软件研究下潜深度对火箭深弹阻力特性以及中部补气减阻效果的影响,通过对下潜速度和通气量两个影响因素的分析,得到下潜深度在0 ～ 200m范围内火箭深弹的阻力计算结果.结果表明,相同速度下,下潜深度越大,火箭深弹的阻力系数和表面空泡形状越小;下潜深度对中部补气的减阻效果影响较小;增大通气量,可有效地增大中部补气的减阻效果.     

竖直U型地埋管群传热特性模拟

为了探究不同因素对竖直U型地埋管管群传热特性的影响,以竖直U型地埋管周围土壤为研究对象,建立三维非稳态传热物理数学模型。在试验验证和单井的研究基础上,以1 a为研究周期,分析了地埋管管群排列方式、热泵蓄取功率比以及土壤类型对竖直U型地埋管管群周围土壤温度场分布的影响。研究表明：钻井间距一定时,地埋管排列方式对地埋管管群周围土壤温度场分布的影响很小;在热泵运行时间一定时,土壤热扩散系数越大,钻井间土壤温度重叠区域越大;土壤导热系数越大,土壤温度波动幅度越小;蓄取功率比越小,土壤热失衡越严重;对于冬季热负荷较大的地区,可以适当地提高热泵蓄取功率比。所建模型得出的土壤温度值与试验值吻合度较好,其最大误差为14.2%。     

无阀微泵非稳态特性及整流效率仿真

根据能量耗散和压强降低原理,分别研究了扩张/收缩管无阀微泵所处非稳态情况下流量变化与总压损失和压强损失之间的关系.为获得扩张/收缩管组件内流体流动在谐波压强下的非稳态响应特性,利用有限元软件在不同Womersley数以及压强幅值分别为10、30、50 kPa条件下对扩张角为7.0°、9.8°、13.0°的扩张/收缩管组件进行数值模拟.仿真结果显示,Womersley数越大,流量变化相对于压强的滞后越大,压强幅值越大,流量变化相对于压强的滞后越小.当压强幅值为30、50 kPa,Womersley数相对较小时,在扩张管组件内会有流量峰值随Womersley数的增加而递增的现象出现.随着驱动频率的变化,整流效率存在一峰值,且压强幅值越大整流效率的峰值以及峰值处对应的Womersley数也越大.     

部分连通交叉断层的特征参数及对典型曲线影响研究

鉴于目前对非封闭断层的研究并没有同时考虑两条交叉的非封闭断层的影响,通过引入"特殊传导率"的概念,在点源函数的基础上通过镜像反映法建立了存在两条以不同角度交叉的部分连通断层试井模型,利用计算机编程绘制了典型曲线,并在此基础上分析部分连通交叉断层的特征参数及其对典型曲线的影响.结果表明:断层的"特殊传导率"越小,断层的连通性越差;夹角θ主要影响压力导数曲线第三个水平段的高低,θ越小压力导数曲线则越靠上;Y值越大,井到第二条断层的距离越远,压力导数曲线出现再次上翘的时间越晚;渗漏系数R越小,断层的连通性越好.     

喇嘛甸油田二类B油层聚驱渗流特征研究

喇嘛甸油田目前注聚对象已全面转向二类油层。与二类A油层相比,二类B油层非均质性严重、渗透率低,已投产的二类B油层聚驱开发效果不理想。为此,开展二类B油层聚驱渗流特征研究。结果表明,随着岩心渗透率的升高,聚合物驱相对渗透率曲线等渗点向右移动,两相跨度增大;提高聚合物相对分子质量和注入质量浓度可使曲线右端点右移,开发效果更好;聚合物驱阻力系数、残余阻力系数随着聚合物溶液质量浓度的上升而增大,随岩心渗透率的降低、相对分子质量的增大而增大;聚合物驱阻力系数与分流率有较好的对应关系,阻力系数出现峰值时,分流率出现峰值,之后高渗透层分流率上升;聚合物相对分子质量越大、溶液质量浓度越高、渗透率级差越大,高渗透层分流率上升越早。     

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.