方柱绕流横向驰振及涡致振动数值模拟

对Re=250下弹性支撑方柱绕流进行数值模拟.流场计算采用基于任意拉格朗日欧拉（ALE）描述的不可压流体N S方程，对流项与扩散项分别采用三阶迎风紧致格式与四阶紧致格式进行差分离散，利用分块耦合生成正交性较好的结构化网格，模型简化为弹簧阻尼质量系统，柱体运动采用经典龙格库塔方法求解.模拟了方柱的驰振和涡致振动，捕捉到了驰振到涡致振动的转变，捕获了涡致振动的“锁定”、“拍”、“相位开关”等现象.验证了该计算方法的可行性，计算结果为工程实际提供了依据.     

圆柱绕流涡致振动的平面湍流数值模拟

为了研究工程中存在的湍流涡致振动问题,应用平面湍流k-ε模型和重整化群k-ε模型,结合分块耦合方法及任意拉格朗日欧拉法（ALE）数值模拟了圆柱绕流涡致振动,求解基于非交错网格系统, 其中包含满足连续性方程的压力泊松方程解法.计算了湍动能、湍流耗散率、湍流黏性系数及柱面涡量的变化情况.结果表明,当雷诺数为5 000～2×105时计算所得的阻力系数与实验数据吻合良好.研究发现,在涡致振动情况下的湍流耗散率比固定圆柱涡脱落情况下小得多,湍流黏性系数与雷诺数呈对数律增长.     

圆柱的涡激振动估算

本文通过对流体力的分析修正了计算圆柱体涡激振动的相关模型,得到考虑流体阻尼力影响的共振响应解式;经数值计算得到一组圆柱形简单梁的共振响应图线族.按照文中给出的方法步骤,应用该图线族可以比较方便地确定出弹性圆柱体的共振响应峰值.     

完全湍流剪切层对圆柱涡激振动特性的影响

为研究完全湍流剪切层(2×10~4~4×10~4Re1×10~5~2×10~5)下雷诺数对涡激振动动态响应的影响,在OpenFOAM平台下采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用二阶范德波尔方程描述二维圆柱体涡激振动,对完全湍流剪切层下的圆柱绕流涡激振动进行数值计算,分析涡激振动的振幅、频率特性,并在Williamson-Roshko(W-R)图谱中分析旋涡尾迹脱落模式.结果表明:在相同折减速度下提升雷诺数时,圆柱振幅会显著增大,最大振动振幅值高于自由剪切层过渡旋涡区结果及修正Griffin图谱结果.雷诺数对提高圆柱的涡激振动振幅和同步区的范围具有决定性作用,在完全湍流剪切层中,当提升阻尼参数(α≥0.38)时,涡激振动的上部分支消失,振动频率出现"阶跃".     

波浪流中圆柱杆的涡街发放和涡激振动

本文回顾了波浪流中圆柱体涡街发放和涡激振动研究所取得的一些成果.归纳总结了实验研究中的一些重要结果,对现有的部分理论模型进行了概要的介绍.在综合分析有关资料的基础上,对涡激振动研究中的若干问题提出了相应的建议.     

圆柱形涡致振动压电能量收集阵列的仿真分析

对内嵌压电悬臂梁的柔性圆管串列结构进行流固耦合和压电耦合数值模拟.圆管排列方式采用刚性圆柱作为阻流体,沿来流方向在阻流体后面串行排列两个内嵌压电梁的柔性圆管作为能量收集阵列,通过数值模拟分析涡致振动下的能量收集阵列振动状态和产生的电压情况.通过控制流速从0.4 m/s增加到1.4 m/s,分组仿真研究柔性圆管顶端最大形...     

圆柱涡诱导振动响应频率计算方法

结构涡诱导振动问题在工程中较为常见,有效的结构涡诱导振动响应动力学行为预测是工程设计和安全生产的基础.研究表明,位于锁定区内结构涡诱导振动响应频率依赖于结构、流动及振动的相关参数,但振幅却与决定响应频率的附加质量之间表现出较小的相关性.结合强迫振动实验得到的响应频率、振幅与附加质量的关系分布规律,给出了一种简单实用的圆柱结构涡诱导振动响应频率计算方法.该方法对小同流动与结构参数下响应频率的计算结果有较高的精度,同时其可较为方便地推广到三维结构响应频率计算.     

扭曲圆柱绕流特性的大涡模拟

为了有效抑制涡激振动对海洋平台和立管的破坏,需要对圆柱尾涡绕流特性进行进一步研究.本文采用大涡模拟方法对雷诺数Re=28 712时不同扭曲角度α的扭曲圆柱湍流流动进行了数值模拟.通过与光滑圆柱计算结果对比得知,α=40.时扭曲圆柱对阻力与升力的抑制效果最好,相应的涡形成长度显著增大,同时圆周表面最小压力系数要大于光滑圆...     

基于RANS的圆柱风致涡激振动的CFD数值模拟

采用基于RANS方法的SST湍流模型对圆柱涡致振动进行了数值模拟.2D模型建立和网格划分通过专业前处理软件ICEM-CFD实现.保持圆柱的频率不变,通过改变风速来研究圆柱涡致振动的特性.研究结果表明,当约减风速处于4.9—5.1时可以观测到锁定现象,圆柱位移峰值出现在约减风速等于5.023.而且在非锁定区域圆柱的位移反应中可以观察到“拍”的现象.将计算与试验得到的锁定区域进行比较,得到二者结果接近;同时将计算得到的圆柱振动幅值与经验公式和实验数据进行比较,得到了比较满意的结果.     

沉箱码头地震液化任意拉格朗日欧拉方法大变形分析

为解决传统UL方法在大变形分析中由于网格畸变出现分析中断的问题,基于水土二相混合理论和算子分离技术,开发了一种解耦合任意拉格朗日欧拉方法(ALE方法),并将其用于松砂地基沉箱码头地震液化大变形分析。ALE方法能够在UL方法失效时完成强震作用下松砂地基沉箱码头的地震响应分析,保证网格整体质量并提供误差较小的数值解。此外,将ALE方法用于松砂地基沉箱码头地震液化减灾措施评价,为松砂地基下沉箱码头优化设计提供了一种途径。结果表明：松砂地基条件下,加密置换区土体能显著减小沉箱结构的位移和沉箱趾部前端隆起;对于置换区不加密的情况,加密回填区土体能减小沉箱结构的位移,但对置换区加密的情况,加密回填区土体对沉箱结构的位移无明显减小作用;置换区和回填区均存在临界有效加密范围,超过此范围,沉箱结构的位移响应无明显变化;碎石桩结合置换区和回填区加密措施能进一步减小沉箱结构的位移响应,并提高沉箱结构的抗液化潜能。     

绕流中颗粒与柱体碰撞和磨损的直接数值模拟

为了研究圆柱近壁区颗粒与柱体的碰撞和磨损问题，采用高精度有限差分的方法对圆柱绕流进行了直接数值模拟.在获得高精度计算流场信息的基础上，采用Lagrangian方法追踪了颗粒在圆柱近壁区的运动.利用非弹性碰撞模型的壁面磨损量经验公式，进行了壁面磨损量的计算，详尽考察了不同粒径的颗粒与壁面的碰撞磨损情况.研究发现，随着颗粒粒径的增大，颗粒与壁面的碰撞频率变高；局部碰撞频率的曲线较为特殊，粒径较大颗粒的碰撞多发生在与来流方向平行的中心轴线处，而小粒径颗粒的碰撞则要外移一定的位置.还发现颗粒对壁面的磨损率也是随粒径的增大而增大.颗粒的冲击角对壁面的磨损同样起着至关重要的影响，对于塑性材料，冲击角为20°～30°时，壁面的磨损率最大.     

三维气固圆柱绕流颗粒扩散的直接数值模拟

为了考察颗粒在圆柱尾流中扩散的运动机理，对气固两相圆柱尾迹流动进行了高精度紧致差分方法的三维直接数值模拟.在对气相流场进行高精度模拟的基础上， 采用了Lagrangrian方法来追踪颗粒场的运动.比较了不同颗粒Stokes数为0.01、1、10和不同Reynolds数为180和200下颗粒的扩散函数，考察了三维圆柱尾迹流流场中气相场的运动对颗粒相扩散的影响.模拟结果表明：当气相流场由二维特性向三维特性转变时，由于受到气流场展向涡的影响，颗粒的展向扩散函数有相当程度的增大.颗粒在横向上扩散函数随着粒径的增大而增大，而在展向上颗粒扩散函数则随着粒径的增大而减小.     

活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑机理的任意拉格朗日-欧拉法有限元模拟

针对活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑问题,采用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)有限元法建立了追踪润滑油晃动的数学模型。利用非线性有限元求解器LS-DYNA仿真了润滑油晃动的自由液面形状与压力云图,直观地显示了非光滑微坑中润滑油晃动的整个动态过程。对半球形、圆锥形与楔形非光滑贮油微坑的润滑能力进行了对比数值模拟。结果表明,楔形微坑的润滑效果最好,与实验结果吻合。     

离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究

基于势流理论, 利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱（OWC）波能转换装置相互作用的边界值问题. 借助FLUENT软件及其用户自定义函数（UDF）,建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型. 从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽度以及墙体厚度对波能转换效率的影响,解析解和数值结果吻合较好.依靠数值模型,模拟波高变化对OWC装置工作效率的影响. 研究表明：OWC装置吃水深度的增加会导致高效频率带宽变窄,峰值向低频区移动;墙体厚度的增加会导致高频区波能转换效率下降,但对低频区影响较小;气室宽度的增大会导致高效频率带宽变宽,峰值向低频区移动;波高的增大会导致波能转换效率下降,在共振频率附近尤为明显.     

双相机速度粒度同场测量方法

提出了一种基于双目视觉和粒子图象灰度差分法同场测量喷雾速度场和粒度场的方法。搭建了硬件测试平台,开发了相应的软件系统,进行了初步的验证实验研究。利用两台数字相机对同一喷雾流场区域进行拍摄。根据自相关方法进行速度测量。根据灰度差分法进行粒子粒度分布的计算。本文对该方法进行了模拟数据验证和实验数据的验证。验证结果表明,本方法能够实现自相关速度测量并消除速度方向的二义性。利用本方法能够较为准确地实现流场的速度和粒度同场测量。     

Chemical component analysis of volatile oil in drug pair Herba Ephedrae-Ramulus Cinnamomi by GC-MS and CRM

Active volatile components in drug pair(DP)Herba Ephedrae-Ramulus Cinnamomi(HE-RC),single drug HE and RC were analyzed by gas chromatography/mass spectrometry(GC/MS),chemometric resolution method(CRM)and overall volume integration.By means of CRM,the two-dimensional data obtained from GC-MS instruments were resolved into a pure chromatogram and a mass spectrum of each chemical compound.In total,97,62,and 78 volatile chemical components in volatile oil of HE,RC,and DP HE-RC,were respectively determined qualitatively and quantitatively,accounting for 90.08%,91.62%,and 89.76% total contents of volatile oil of HE,RC,and DP HE-RC respectively.It is further demonstrated that the numbers of volatile components of DP HE-RC are almost the sum of those of two single drugs,but some relative contents of them are changed.Some new components,such as 1,6-dimethylhepta-1,3,5-triene,tetracyclo[4.2.1.1(2,5).0(9,10)]deca-3,7-diene,globulol and(E,E)-6,10,14-trimethyl-5,9,13-pentadecatrien-2-one are found in DP HE-RC because of chemical reactions and physical changes during decoction.     

Propagation and Coalescence of Blast-Induced Cracks in PMMA Material Containing an Empty Circular Hole Under Delayed Ignition Blasting Load by Using the Dynamic Caustic Method

In this paper, dynamic caustic method is applied to analyze the blast-induced crack propagation and distribution of the dynamic stress field around an empty circular hole in polymethyl methacrylate (PMMA) material under delayed ignition blasting loads. The following experimental results are obtained. ① In directional-fracture-controlled blasting, the dynamic stress intensity factors (DSIFs) and the propagation paths of the blast-induced cracks are obviously influenced by the delayed ignition. ② The circular hole situated between the two boreholes poses a strong guiding effect on the coelesence of the cracks, causing them to propagate towards each other when cracks are reaching the circular hole area. ③ Blast-induced cracks are not initiated preferentially because of the superimposed effect from the explosive stress waves on the cracking area. ④ By using the scanning electron microscopy (SEM) method, it is verified that the roughness of crack surfaces changes along the crack propagation paths.