三参量模型粘弹性圆柱体运动微分方程的建立

从粘弹性圆柱体的微单元出发,通过分析微单元的受力情况,运用D’Alembert原理,建立轴向流动中粘弹性圆柱体的运动微分方程。然后引入三参量模型的微分算子,得到了轴向流动中三参量模型粘弹性圆柱体的运动微分方程,最后再分别引入无量纲量,将三参量模型的微分方程化为无量纲方程。     

粘弹性圆柱体运动微分方程的建立

通过对轴向流动中粘弹性圆柱体微单元的受力分析,运用D＇Alembert原理建立了其运动微分方程。然后引入Kelvin模型的微分算子,得到了轴向流动中Kelvin模型粘弹性圆柱体的运动微分方程,最后再分别引入无量纲量将Kelvin模型的微分方程化为无量纲方程。     

粘弹性材料降噪性能的圆柱壳体噪声实验与仿真

针对粘弹性材料影响圆柱壳体的减振降噪特性进行实验与仿真研究.首先采用实验方法初步研究粘弹性材料对圆柱壳体减振降噪特性的影响;然后建立圆柱壳体的仿真模型,并以模态频率为指标比较圆柱壳体的数值计算和理论分析的结果,验证仿真模型的正确性;最后在此基础上,采用仿真模型研究圆柱壳体敷设不同敷设率与敷设厚度的粘弹性材料的降噪特性.研究表明:粘弹性材料对抑制结构振动和降低中高频噪声效果良好;粘弹性材料敷设率的增加有助于材料降噪特性的提升,尤其对中高频噪声的抑制效果显著;在敷设率相同时,降噪量随着材料比重率的增大而增加;材料的单位面积降噪量随着材料厚度的增加而增大,而单位质量降噪量随着厚度的增加而减小.     

污染物横向扩散在变态模型与河流中的相似性

鉴于天然明渠与实验水槽中的横向无量纲扩散系数不一致的情况,探讨了变态模型实验中污染物扩散的相似规律。根据水中污染物质输移扩散方程式导出了污染物质在变态模型实验中污染物扩散所需要遵循的相似准则：无量纲横向扩散系数在变态模型与原型中的转换关系式与模型的变化有关,αyp=αym·λl/λh,即与垂向比尺成反比,与水平比尺成正比。通过对某河段原型与模型实验数据的分析表明,所得结论可以用于指导水中污染物在二维横向扩散状况下的变态模型实验。     

T形截面悬臂柱自重下弯扭屈曲无穷级数解与FEM验证

以自重作用下的T形截面悬臂柱为研究对象,研究其屈曲模态及屈曲荷载。基于板-梁理论和能量变分原理,建立了位移和转角的变形曲线为三角函数无穷级数形式的T形截面弯扭屈曲总势能方程。根据悬臂柱的边界条件、势能驻值原理,并引入无量纲参数,获得了T形截面悬臂柱在自重作用下的弯扭屈曲无量纲无穷级数解。运用ANSYS有限元分析软件计算了长细比≥50的6组T形截面悬臂柱在自重荷载下的特征值屈曲解,并与位移函数取50项的精确理论解对比,最大误差为1.45%;且随着长细比增大,误差越来越小。     

幂律流体在螺旋管内的流动特性分析

能源开采利用过程中所涉及的流体绝大多数为非牛顿幂律流体,分析幂律流体在螺旋管内的流动特性,可为工业生产提供理论参考。文章选取6种尺寸螺旋管模型,以幂律流体黄原胶溶液为介质,对绝热边界条件下管内流动特性进行数值模拟,对比分析不同工况下沿程阻力系数λ的变化趋势,探讨多个因素对流动特性的影响规律。结果表明:螺旋管内流体层流流动时,λ随雷诺数增加而减小,其减小的趋势随着雷诺数增加逐渐趋于平缓;螺旋管内流体湍流流动时,λ随相对粗糙度增加而增加,在相对粗糙度较小时,λ值先随雷诺数增加而减小,后随雷诺数增加而增加;相较于无量纲螺距,螺旋管曲率变化对流动阻力的影响更明显;矩形截面螺旋管道中,幂律流体层流、湍流流动所产生的λ均远大于当量直径相同的圆形截面螺旋管道。     

具有粘弹性本构关系的有限长细杆冲击问题的研究

有限长细杆冲击问题的分析由于引入了粘弹性本构关系而变得比较复杂。针对三参量模型研究了一个端部受冲击载荷作用的有限长细杆的动力学响应问题，并提出了一种新的基于振动和拉普拉斯变换相结合的全解析解法。     

离心机锥形转鼓与法兰连接处接应力的有限元分析

碟片式离心机和螺旋卸料式离心机锥形转鼓和法兰连处会产生边缘应力。运用有限元分析方法,采用无量纲理论对锥形转鼓和法兰连接处的应力进行分析。通过定义三个无因次量：边缘处应力系数β1、边缘处峰值应力系数β2和厚度系数α。考察α、螺栓预紧力、圆角半径、物料密度、液池深度、转速和半锥角等参数的变化对β1和β2的影响。研究结果表明：β2随着α、圆角半径和半锥角的增大而减小,随着螺栓预紧力、物料密度以及液池深度的增加而增大,几乎不受转速变化的影响;β1随着α和半锥角的增大而减小,随着物料密度和液池深度的增加而增大,而受圆角半径、转速以及预紧力变化的影响不明显。给出了离心机锥形转鼓与法兰连接处有关应力系数β1和β2计算的数据图并进行了举例计算,为工程实际中的锥形转鼓计算提供了有价值的计算依据。     

回填红粘土地层微型CFG桩复合地基现场足尺试验

为了获得广西桂林红粘土地层微型CFG桩复合地基设计时的参数合理取值,进行了室外足尺试验,获取不同桩长微型CFG桩复合地基桩间土强度提高系数α、桩间土强度发挥系数β、单桩承载力发挥系数λ以及桩土应力比n.结果表明:采用冲击振动挤密成桩,桩间土强度提高1.28~1.56倍;复合地基破坏时,桩间土强度能得到有效发挥,发挥系数为0.90~0.98;单桩承载力发挥系数比规范推荐值0.8~0.9大,可达1.12~1.56,且随着桩长的增加而减小;桩土应力比在试验荷载范围内随着荷载的增加而增加,但增加趋势逐渐减缓.桩长在2~5 m时,α取1.2~1.5,β取0.9~1.0,λ取1.1~1.5.     

线粘弹性回转体的扭转

应用线载荷积分方法,相应原理和拉氏变换,求得点圆力偶作用于粘弹性回转体的基本解．再将问题归结为一个Ｆｒｅｄｈｏｌｍ第一种积分方程．给出了三参量固体模型的数值算例     

厚壁面湍流边界层对圆柱脱涡影响的实验研究

在风洞中,用热线风速仪和压力传感器进行嵌入湍流边界层内的圆柱脱涡实验研究.测量了尾涡脱落频率和平板表面压强脉动,目的是分析当圆柱嵌入空气湍流边界层的情况下,间隙比值对尾涡脱落频率及壁脉动压强的影响.实验结果得到了尾涡无量纲频率S t随间隙比及雷诺数的变化情况,壁脉动压强周期性成分的变化规律,还得到了在一定雷诺数下,圆柱对边界层速度的影响范围,为今后的工作和研究提供了实验依据.     

错流型多级雾化旋转填料床传热性能的试验研究

采用空气冷却热水方式,对错流型旋转填料床进行传热性能试验.试验结果表明,比表面积、体积传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数均与雾化次数有显著关系,二次雾化比一次雾化增加21%,三次雾化比二次雾化增加18%,而与液流量无关.传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数不随雾化次数和液流量变化,基本上保持在0.52 kW·m-2·K-1,0.122 kg(m2·sΔH)-1.从而揭示出错流型旋转填料床强化气液传热的机理是由于将液滴雾化,极大地增加了传热面积,而不是提高了传热系数和以湿度为基准的气相体积传质系数.错流型旋转填料床经过三级雾化后,体积传热系数可达98 kW/(m3·K),结构更紧凑.     

恒热流工况下螺旋管内层流换热性能数值模拟

在恒热流工况下,数值模拟雷诺数为200～1000,无量纲螺距为0．1～0．2,曲率为0．1～0．3的螺旋管内不同截面上的温度场分布和速度场分布以及雷诺数、曲率和无量纲螺距对轴向不同截面上平均努谢尔特数、平均摩擦系数以及总熵产的影响规律。结果表明,随着转角增大,二次流作用加强,且垂直于轴向截面的最大速度向管的外侧移动,而温度分布出现两个Dean涡胞;轴向截面平均努谢尔特数和摩擦系数以及总熵产随雷诺数、曲率和螺距的变化呈现不同的规律;与曲率相比,螺距对热力性能的影响程度相对较小;且流动引起的熵产和传热引起的熵产相比可忽略不计。     

山区航道机动船消滩水力指标的无因次表达及计算

消滩水力指标一般是指某船舶在额定载重、额定主机功率条件下能够自航上滩的最大航线流速和比降的组合,是判定船舶能否自航上滩的临界水流条件,是急滩整治效果分析的参照依据。分析现有确定急滩消滩水力指标的方法存在的缺陷,指出了现有综合消滩水力指标表达式存在的关键参数选择不合理、影响因子与主变量的关系不明确等不足。基于水流阻力与流速、坡降阻力与比降的基本关系,依据船舶推力与航行阻力平衡的基本原理,从克服现有消滩水力指标计算和表达等不足的角度出发,导出了无因次消滩水力指标的简要表达式和预估公式。应用澜沧江500 t级船舶静水航速实船试验成果,获得了螺旋桨实际转速与额定转速之比随进速系数的变化规律,计算消滩水力指标时,螺旋桨转速不宜取额定转速。分析结果表明,兹万科夫公式计算的水流阻力与船舶推力存在较为明显的偏差,并绘制了阻力修正系数随船舶佛汝德数的修正曲线,指明兹万科夫水流阻力计算公式需根据实船试验成果进行适当修正。分析计算了澜沧江多种机动船型的消滩水力指标,检验了无因次消滩水力指标简要表达式的合理性,采用无因次项的抛物线曲线描述消滩水力指标中流速、比降的关系甚为恰当。基于因次分析原理,通过澜沧江多种机动船消滩水力指标的数值回归分析,建立了无因次综合消滩水力指标与船舶基本参数无因次功载比、方形系数之间的关系式,明显提高了消滩水力指标的计算效率,可在缺乏船型详细资料的情况下预估消滩水力指标。     

方柱流致横向振动的CFD数值模拟

为对弹性支撑方柱的流致横向驰振与涡激振动现象进行研究,利用Fluent软件求解Re=500下的粘性不可压流场,方柱振动模型简化为质量-弹簧-阻尼体系,将Newmark-β方法写入用户自定义函数(UDF)来求解柱体运动方程,方柱和流场之间的非线性耦合作用通过动网格实现.考虑了质量比和折合阻尼对方柱振动的影响,结果得到了低频率比下方柱的驰振现象,方柱的最大驰振位移达到2.5倍边长,观察到方柱由驰振到涡激振动的转化.详细分析不同频率比下柱体的升阻力系数、横向位移特征值和尾流涡结构,获得"拍"和"相位开关"等现象.工程中对自振频率较低的方形结构进行设计时需考虑驰振作用的影响,优先采用不易发生驰振的截面形式.     

液压缸式收送料机构的设计与分析

介绍了自动化生产线中的液压缸式收送料机构设计,包括机械系统的动力学建模、分析和液压系统的设计计算.给出FORTRAN软件计算程序的流程图,计算了等效质量、惯性阻力系数、传动机构的效率和速比、油缸的工作推力.给出收送料构件的位移、速度变化规律.提出液压缸式收送料机构的机械系统与液压系统的整体设计,程序分析结果与试验结果基本符合.所设计的液压缸式收送料机构执行动作准确,运动平稳.     

望远镜主镜支撑用液压缸研究与设计

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用，而支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术，液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计，并在考虑存在残留空气的情况下，分析了液压缸轴向刚度，得到了此种情况下液压缸的轴向刚度理论表达。发现存在残留空气会显著降低液压缸的轴向刚度，而提高初始压强则会提高液压缸的轴向刚度，在实际应用中0.5MPa初始压强可以保证液压缸刚度达到10N/μm。     

Modeling and parameter estimation for hydraulic system of excavator＇s arm

A retrofitted electro-hydraulic proportional system for hydraulic excavator was introduced firstly. According to the principle and characteristic of load independent flow distribution（LUDV） system,taking boom hydraulic system as an example and ignoring the leakage of hydraulic cylinder and the mass of oil in it,a force equilibrium equation and a continuous equation of hydraulic cylinder were set up. Based on the flow equation of electro-hydraulic proportional valve,the pressure passing through the valve and the difference of pressure were tested and analyzed. The results show that the difference of pressure does not change with load,and it approximates to 2.0 MPa. And then,assume the flow across the valve is directly proportional to spool displacement and is not influenced by load,a simplified model of electro-hydraulic system was put forward. At the same time,by analyzing the structure and load-bearing of boom instrument,and combining moment equivalent equation of manipulator with rotating law,the estimation methods and equations for such parameters as equivalent mass and bearing force of hydraulic cylinder were set up. Finally,the step response of flow of boom cylinder was tested when the electro-hydraulic proportional valve was controlled by the step current. Based on the experiment curve,the flow gain coefficient of valve is identified as 2.825×10^-4 m^3/（s·A） and the model is verified.