水中有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射影响因素研究

本文以水中有限长纵向加肋圆柱壳体为研究对象,推导了水中有限长纵向加肋圆柱壳体的声固耦合振动方程,其中纵向肋骨的作用表现为在基本圆柱壳体声固耦合振动方程中增加相应的附加阻抗,因此壳体的振动和声辐射由壳体机械阻抗、辐射阻抗和纵向肋骨附加阻抗决定。通过数值仿真算例对外力激励下有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射影响因素进行了研究。结果表明纵向加肋对水中圆柱壳体的辐射声功率影响不大,但壳体表面平均振动速度明显降低,而材料损耗因子对几乎所有频段内水中圆柱壳体的辐射声功率和表面平均振动速度都有明显抑制作用。     

两端用圆板封口的环肋柱壳振动声辐射性能分析

研究两端用圆板封口的环肋圆柱壳结构在流场中的振动声辐射特性,着重分析了由环肋圆柱壳和端部圆板所围空腔的内部声场对整个系统结构振动和声辐射的影响.基于扩展的Rayleigh-Ritz法,利用Hamilton变分原理推导出圆柱壳与圆板的耦合振动方程.考虑了静水压力的影响,环肋圆柱壳与端部圆板之间采用二自由度弹簧模拟弹性连接的等效刚度.环肋圆柱壳声辐射的研究中,用Helmholtz波动方程和流固交界面上的速度相容条件求得壳体表面辐射声压的表达式,该表达式对有限长圆柱壳进行Fourier积分变换得到壳体外表面辐射声压的解;用Green函数法来求解环肋圆柱壳和端板所围空腔的内部压力场.     

加肋圆柱壳结构的FE-BE算法网格尺度划分原则研究

研究结构有限元耦合流体边界元算法(FE-BE算法)中结构湿表面的网格尺度划分原则具有十分重要的意义。以有限长加肋圆柱壳为研究对象,采用波数谱分析方法分离出结构主振型分量(携带能量最多的振动模式)。根据分析结果提出FE-BE算法中结构湿表面的网格尺度划分原则,并采用FE-BE算法验证了该原则的有效性。     

基于传递矩阵法分析ACLD圆柱壳振动控制问题的一种完全力电耦合模型

目前在ACLD薄壳结构的动力学分析中,通常采用一种忽略压电约束层面内电场强度,仅考虑在厚度方向为常量分布的法向电场强度的简化力电耦合模型。文中首先从理论上分析了简化力电耦合模型的局限性,进而提出了一种新的完全力电耦合模型,以此为基础导出了该模型下ACLD圆柱壳的一阶常微分矩阵状态方程,并结合传递矩阵法和齐次扩容精细积分法求解该方程。相对于传统三维模型方法,所建立的新模型和求解方法不仅大幅度简化了计算,而且适用于分析部分覆盖和任意支承条件下ACLD圆柱壳的振动控制问题。最后通过数值算例对完全力电耦合模型和简化力电耦合模型进行了比较,结果表明：简化力电耦合模型仅适用于低频分析;完全力电耦合模型具有更宽的频率适应性     

空气中钢筋混凝土圆柱壳声辐射特性研究

简支于空气中钢筋混凝土环肋壳的声固耦合问题,由于加强钢筋及环肋的作用使壳体的振动变得更为复杂,解析解解决此类问题存在困难。利用有限元软件ANSYS,分析了无肋及加肋壳体的声辐射特性,计算结果表明,采取合理的加肋措施可降低结构的辐射声压级。     

复合材料格栅圆柱筒稳定性数值仿真与试验

作为一种典型的航空航天结构,复合材料格栅圆柱筒的轴压稳定性决定了航天器结构的极限承载能力。现有的均匀化等效法和梁-壳有限元法模拟均存在一定的不足。考虑到肋条的局部应力和稳定性问题,将肋条等效为壳单元,提出了全壳有限元法。结合某型号飞行器复合材料格栅承力筒,分别采用这3种方法进行了轴压稳定性研究,同时设计了全尺寸轴压破坏试验。对比数值计算和试验结果得知两者的一致性较好,并且验证了该型号飞行器设计的合理性。均匀化等效法、梁-壳有限元法和全壳有限元法得到的结果与试验值的偏差分别为14.9%、9.5%和5.2%。全壳有限元法精度最高,并且能准确预测结构破坏位置,为同类结构的设计提供了参考。     

声波作用下的单圆柱绕流及传热特性数值研究

为了研究声波对单圆柱绕流流动和传热特性的影响,建立了流场、声场、对流传热多物理场耦合的二维数学模型,并利用有限元软件COMSOL进行数值模拟。结果表明:(1)当频率f=50 Hz、声压级L_SP=123～149 d B时,斯特劳哈尔数Sr随声压级增大而减小,圆柱表面压力系数C_P随声压级增大而增大;(2) L_SP=143 d B、f=20～80 Hz时,斯特劳哈尔数Sr、压力系数C_P均随频率f增大而增大;(3)对比f=50 Hz、L_SP=143 d B声波作用与无声波作用的情况,阻力系数C_DF和升力系数C_DL都呈周期性变化,但有声波作用时振幅增大;(4)声波作用会促进圆柱表面热量传递,但当L_SP>143 d B,圆柱表面局部努塞尔数Nu_θ开始减小。该研究结果为强化圆柱绕流传热提供了理论研究基础。     

An investigation of the hydrodynamic similarity of single-spout fluidized beds using CFD-DEM simulations

The applicability of the hydrodynamic similarity criteria (scaling law) introduced by Glicksman (1988) was investigated using fully coupled Computational Fluid Dynamics and Discrete Element Method (CFD-DEM) simulations for single-spout fluidized beds. Four test cases were performed to investigate the scaling law in a pseudo-2D spouted-fluidized bed. In addition, the applicability of Glicksman’s scaling law for simulating 3D fluidized beds was studied. In all simulations, characteristic dimensionless groups, i.e. the Reynolds number (Re), Froude number (Fr), particle-to-fluid density, bed initial height to particle diameter and bed width to particle diameter were kept constant for the both base and scaled cases. Comparing the time averaged particle velocities, gas velocities and volume fractions between the base and scaled cases indicated a very good overall hydrodynamic similarity for all test cases. A minor discrepancy observed between the simulation results of the base and scaled cases was explained by a force analysis.An advantage of the scaling approach, i.e., reducing computational time, was also presented in the last four test cases, including a large-scale simulation, showing that this approach can be considered as a promising way to simulate large-scale spouted-fluidized beds.     

极化码在OFDM水声通信中的应用研究

极化码(Polar code)因其高可靠性、实用的线性编、译码复杂度和理论上唯一可达香农极限等特点,成为信道编码领域新的研究热点.其编、译码方法的研究扩展至多种信道类型和应用领域,但在水声信道中的理论证明和应用研究相对较少且滞后.针对具有显著多途、多普勒扩散和有限带宽等复杂特性的水声信道,文章提出了与之相匹配的极化码信...     

基于Green函数的两种STSF算法的比较

k-空间抽样格林函数法是目前基于Neumann边界条件空间声场变换技术格林函数的主要有限离散化算法。然而,该条件下的实空间积分格林函数法却很少应用在相关的课题研究中。所以对于该算法的重构特性以及这两种算法在空间声场变换中的优劣是人们一直普遍关注的问题。本文通过计算修正了该算法在Neumann边界条件下的计算参数,并通过数值仿真分析了实空间积分格林函数的相关特性,最后通过仿真计算给出了这两种方法在不同重构参数下的误差分析。这些分析结果可为进一步的工程实践提供参考。