锥形阀消力池淹没射流的大涡结构及特征

结合盘石头水库输水洞模型试验 ,应用现代紊流理论 ,对输水洞下游锥形阀消力池内的复杂流动结构进行了观测试验和定性分析 ,并从紊流力学的角度对耗散作了机理性分析 .认为锥形阀消力池内流态的显著特点是锥底存在较大范围的卷吸区 ,流态具有强三维性 ,大尺度涡拟序结构对池内的流速分布、压强分布及消能起主导作用 ,为进一步进行锥形阀消力池内流态及消能的定量计算奠定了基础     

可调刚度弹性机器人关节研究与设计

为了实现腿式奔跑、跳跃机器人在高速运动中的变速无源运动和提高机器人运动能效性,提出了一种可调刚度弹性被动机器人旋转式关节设计方案.关节采用平面非接触涡卷弹簧作为弹性元件,由小功率伺服电机驱动支撑杆调节平面非接触涡卷弹簧的有效工作长度,最终实现改变关节的旋转刚度.对平面非接触涡卷弹簧进行了有限元弹性大变形仿真分析,并制造出实验样机.试验表明:所设计的可调刚度弹性被动机器人关节性能良好.     

影响不对称支撑圆形钢天线风致疲劳寿命的因素

在求得结构不同风向、风速下风致响应以及结构所在位置处的风速风向联合分布函数的基础上,基于经典的疲劳累积损伤理论,对一实际不对称支撑圆形截面钢结构进行风致疲劳寿命估计。通过实例分析的结果,讨论了风向、结构表面粗糙度、涡激共振以及平均风速等重要因素对结构风致疲劳寿命的影响。计算结果表明：1）风向对结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在出现概率大的风向区间内造成的疲劳累积损伤较大;2）结构表面粗糙度对结构的风致疲劳寿命影响也较大,疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而减小;3）涡激共振对结构的疲劳寿命有一定的影响,在计算结构的风致疲劳寿命时,不应该忽略涡激共振的影响;4）平均风荷载对结构的风致疲劳寿命影响较小。     

下游圆柱涡致振动的升阻力特性及涡脱落模态分析

采用分块耦合方法结合任意拉格朗日欧拉法数值求解非定常二维不可压缩NS方程和Poisson
方程，分析了下游圆柱涡致振动的涡脱落模态以及升阻力特性。圆柱振荡频率比值为0.30～1.49。分析了
各种模态之间相互转化的跃迁点、升力与振幅间相位和模态间转化的关系，以及初始涡量形成的差异与模
态间转化的关系，研究了当涡脱落向下游移动时的演化和重组现象。研究发现，涡的横向和流向间距以及
涡街的大小随频率比的变化而变化；存在3种典型的涡脱落模态，即2P、2S 和 P+S模态，各种模态之间相
互竞争从而促进了流体与结构间相互作用的发展。     

基于MRT-LBM大涡模拟的桥梁气动参数数值仿真

为有效模拟桥梁结构的高雷诺数绕流及拓展格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method,LBM）在桥梁抗风中的应用,将动态Smagorinsky亚格子涡黏性模型嵌入到多松弛时间格式的LBM中。在LBM中,亚格子涡黏性通过网格滤波和检验滤波两次滤波求得,网格滤波以LBM的格子网格为滤波尺度由LBM的局部非平衡矩直接完成,检验滤波在更大尺度上采用有限差分求解。利用亚格子涡黏性修正LBM的运动黏性,构造了一种可以模拟钝体高雷诺数绕流的LBM大涡模拟方法—MRT-LBM-DSM。采用MRT-LBM-DSM结合LBM的移动边界技术对苏通大桥主梁断面的静力三分力系数和气动导数进行了仿真计算。数值模拟结果证明MRT-LBM-DSM可以准确预测湍流流动,可以用于桥梁主梁断面的高雷诺数绕流仿真和计算主梁断面的气动参数。     

混流式水轮机偏工况运行的大涡模拟方法验证

为更准确地预测混流式水轮机在偏离最优工况时的内部流动特性和外特性,采用大涡模拟方法(LES)对其进行数值研究,针对LES方法,对比单相流计算和空化模型计算的结果.结果表明:基于空化模型的LES预测混流式水轮机内部流场比单相LES更为精确,偏工况下,多相流LES计算能捕捉到更准确的叶道涡结构和尾水管涡带结构.对比模型实验结果表明,LES计算能更好地预测水轮机的外特性,包括流量曲线和效率曲线.基于非定常的水轮机内部流动的LES,使用Q方法提取转轮区的空化叶道涡和尾水管涡带,研究叶道涡的高频运动和涡带的低频演化规律,在活动导叶开度10 mm、单位转速64.9 r/min工况下,叶道涡演化频率为转频的15倍,而涡带演化频率为转频的0.4倍,和实验结果相符合,验证了在复杂三维流动中LES方法的准确性.     

双幕墙建筑通风性能的数值模拟研究

为研究廊道式和箱体式两种双幕墙体系的通风性能,以及外层幕墙通风百叶倾角对通风效果的影响,利用计算流体力学中的数值风洞模拟双幕墙建筑的通风状况,并与风洞试验结果相比较;采用多种倾角工况和不同来流风向对通风口百叶进行建模计算.分析结果表明,采用大涡湍流模型中的动力亚格子尺度(SGS)模型能很好地模拟双幕墙体系的实际风场;在满足建筑通风要求的前提下使用箱体式来代替廊道式幕墙能获得更加良好的居住环境;通风百叶在一定程度上起到导风板的作用,在45°倾角附近具有最佳的通风效果.     

“河性行曲”力学机理之边壁泥沙的临界起动条件

在借鉴水流紊动相干结构研究成果的基础上,深层次揭示了紊流紊动涡体猝发、喷射、清扫的过程中对边壁泥沙颗粒的抽吸、挖掘的力学机理;系统概括了河道岸壁泥沙颗粒从起动,到进入水体,促使顺直河道发育成犬牙交错的边滩,并逐步演变为弯曲性河道的全过程;进而在对边壁泥沙颗粒受力分析的基础上,运用涡能理论,提出了边壁泥沙起动的临界条件;并根据黄河的实际情况进行了分析,认为河流边界的糙率、水深等数值越大,泥沙越容易起动。     

NSD-A型地下水流向仪的研制和应用

在水利工程、农田水利和各种水文地质勘探中,地下水的流向测定十分重要。1963年Arsenal研究所的J.Mairhofer最早提出了利用放射性同位素方法在单独钻孔内确定地下水流向(俗称“单孔定向”)的方法,并进行了一些室内外试验。随即许多国家开展了这方面的研究。有的还研制成同位素地下水流向仪,获得了实际应用。 自1973年以来,我院利用研制的NSD-A型地下水流向仪,作了测定地下水流速流向的室内试验,并在几个大中型重点险库现场试用,配合其他同位素示踪法观测资料,为水库大坝渗流安全分析与除险保坝加固工程提供了科学依据。     

俄罗斯粉末冶金高温合金研制新进展

介绍了俄罗斯近几年用于ПС90А2、АИ222和Д27航空发动机的ЭП741НП粉末高温合金盘件的性能及使用情况,以及ЭП962НП和为第5代以及第5代半(俄罗斯划分)航空发动机设计的ВВП系列(ВВ750П、ВВ751П、ВВ752П、ВВ753П)粉末高温合金的研制最新进展。俄罗斯采用等离子旋转电极工艺(PREP)制粉+直接热等静压(As-HIP)成形制造粉末高温合金盘件。使用粒度为<100μm的粉末,为ПС90А2发动机研制的4个ЭП741НП合金盘件,其性能优于АЛ-31Ф发动机上使用的ЭП741НП合金盘件性能。为АИ222航空发动机研制的3个ЭП741НП合金盘件以及为Д27航空发动机研制的4个ЭП741НП合金盘件,其性能达到了技术文件的要求。俄罗斯装配АИ222-15С发动机的Як-130教练机通过了飞行试验,并已交付使用。ВВП系列粉末高温合金的抗拉强度、650℃下的持久强度以及低周疲劳性能均优于ЭП741НП合金,但韧性比ЭП741НП合金低。ВВ752П和ВВ753П合金盘件目前处于试制阶段,用于航空发动机涡轮和压气机的ВВ751П、ВВ750П合金盘件已开始工业试验批生产。