水下大振幅压电纤维致动柔性结构的非线性流体动力特性及实验

水下智能材料驱动柔性结构在机器鱼、水下航行器及精密医疗等领域具有广阔应用前景。本文研究了水下大振幅压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动柔性结构的非线性流体动力特性,建立了流固耦合振动模型,并进行了实验验证。通过参数化的二维CFD分析了不同特征振动频率及振幅下柔性结构周围流场的分布演化规律,发现随着柔性结构特征振幅增大,其周围流场逐渐出现了涡旋脱落及对流现象,且流体阻尼效应的非线性随之增强。提出了由特征振动频率和振幅共同确定的非线性修正流体动力函数解析表达式,分析结果表明:在小振幅情况下,修正流体动力函数虚部也就是流体阻尼效应随着特征振动频率的增大而减小;而当特征振幅增大到一定值后,流体阻尼效应随着特征振动频率的增大却呈现出先减小后增大的变化规律,具有强烈的非线性特性。开展了水下MFC致动柔性结构振动特性验证实验,证实柔性结构在MFC主动激励下的实测幅频、相频特性与理论预测结果基本一致,验证了所提修正流体动力函数表达式及流固耦合振动模型的有效性。

流体动力式喷水室撞击流喷嘴研究进展综述

文章阐述了流体动力式喷水室撞击流喷嘴的研发历程。以研发时间为顺序,介绍了PX离心式喷嘴、撞击流对喷式喷嘴、撞击流靶式喷嘴,详细分析了各喷嘴的产生背景、结构特点、雾化原理与性能参数,旨在为后续相关研究提供参考。

基于电流体动力喷射的多层柔性电路垂直互联结构打印技术研究

柔性可拉伸电子器件在可穿戴电子产品和软体机器人等领域应用广泛。为了实现高度集成,不同层之间的电子器件需要通过垂直互联来连接在一起,因此,实现稳定的垂直互联至关重要。提出了一种可以通过电流体动力喷射直接打印低熔点液态金属立柱的方法,可以实现柔性电路的垂直互联。通过控制打印参数,可以打印出不同高度的金属立柱,以制作出不同高度的垂直互联。为了检测垂直互联结构的稳定性和可靠性,将制作的具有垂直互联通道的电路分别进行拉伸、弯曲检测,检测表明在数百次的弯曲和拉伸循环下,该电路具有稳定的电阻响应。制作了一个基于多层结构的带LED灯的无线感应线圈,以展示电流体动力喷射打印用于垂直互联的能力。

波浪环境下水下航行体高速倾斜出水流体动力与运动特性研究

针对水下航行体跨水空交界面过程,基于CFD方法,结合VOF与DFBI模型,建立了复杂构型航行体穿越波浪环境的高精度数值模拟模型,实现了波浪环境下复杂构型航行体出水过程模拟,完成了造波和跨介质过程的模拟精度验证,得到了航行体出水过程中的流体动力和运动特性,获得了波浪相位、运动方式等对航行体的受力和运动特性的影响规律,为跨介质无人航行体设计提供技术支撑。

基于CFD的并列超空泡射弹高速斜入水流体动力特性研究

在对水下目标连续、密集的打击过程中常常涉及到多体间的运动干扰和空泡非定常耦合等问题,使得流场结构和运动特性变得复杂。为分析并行超空泡射弹高速入水过程中流场的相互干扰规律,采用CFD方法建立并列弹高速斜入水流体动力特性研究数值模型,同时将并列弹与单个弹的计算结果进行对比,明确并列弹高速入水空泡形态和流场分布与单个弹的差异,并进一步给出弹间干扰特性随并列弹轴线间距的变化规律。计算结果表明:较单个弹入水过程,随着轴线间距的减小,并列弹的流体动力特性变化复杂;当轴线间距增大至G=4时,并列弹的流体动力特性与单个弹差异不再显著。并列弹高速入水时,双空泡形态呈现镜面对称特性,内侧空泡受挤压贴近弹体表面,随轴线间距的增加,空泡间的干扰作用逐渐减弱;高压区和低速区主要存在于射弹头部,且轴线间距较小时,出现高压区重叠现象;随着轴线间距减小,内侧空泡压力、速度分布对空泡演化的影响程度在入水深度较深位置更为明显。由于射弹表面内外侧压差的作用,使射弹姿态产生显著变化,表现为弹头相互排斥,弹尾靠拢。

物联网技术在流体动力机械领域的应用研究

随着科学技术的高质量发展,工业物联网技术已经逐步渗透到各个领域。在这个过程中,流体动力机械行业也开始尝试与工业物联网技术进行结合,以实现更高效、更安全、更低碳的生产方式。本文将探讨流体动力机械与工业物联网在安全、环保、低碳、管理、智能化等方面的相关性,分析流体动力机械工业物联网系统的设计方法,并展望其应用前景。

U型减摇水舱的流体动力特性分析及控制系统设计

船舶的减摇控制一直是船舶领域的重要研究方向,减摇水舱利用水舱液体的重力产生抗摇动力,提高船舶的稳定性。常见的减摇水舱包括主动式减摇水舱和被动式减摇水舱2种,被动式减摇水舱没有控制系统,只能借助舱内水体的惯性进行减摇;主动式减摇水舱具备舱内水泵控制系统,可根据外界环境特征,控制舱内水体的运动,具有更好的减摇效果。主动式减摇和被动式减摇水舱的结构以U型结构为主,本文研究主动式U型水舱的流体动力学性能和控制系统,详细介绍了控制系统构成和仿真过程。

超空泡航行体流体动力延迟特性数值模拟研究

由于超空泡形态的延迟效应,超空泡航行体在机动航行过程中的流体动力会展现出极强的非定常特性,给航行体流体动力的获取、运动性能的分析以及控制方案的设计带来了巨大的挑战,因此开展航行体超空泡状态下的流体动力特性和形成机理的研究具有重要的意义。采用动态网格技术,建立了超空泡航行体连续变攻角运动的三维数值模型,并通过水洞试验结果验证了该模型的准确性,仿真研究了不同速度、摆动频率和空化器预置舵角下超空泡航行体非定常空泡发展过程和流体动力特性变化规律。研究表明:超空泡航行体非定常运动状态下的流体动力具有延迟特性,采用常规航行体流体动力计算方法预报结果存在较大误差;空泡延迟效应和附体空泡的动态发展是导致超空泡航行体非定常流体动力延迟特性形成的根本原因;超空泡航行体流体动力延迟特性随着速度的增大而显著增强、摆动频率增大而减弱,空化器预置舵角导致航行体在正负攻角摆动时呈现不同的延迟特性。

惠州凹陷流体动力场研究方法及应用

惠州凹陷深层非常规致密油气藏分布规律不清、顶底界限不明,严重影响勘探开发进程,针对该问题,以测井、试油、高压压汞等资料为基础,综合采用储层物性统计分析和实例剖析法确定研究区浮力成藏下限,采用最小流动孔喉半径法和储层内外势差法确定油气成藏底限,对惠州凹陷自由流体动力场和局限流体动力场进行划分,明确非常规油气藏分布界限。研究结果表明:惠州凹陷浮力成藏下限为3500~4000 m,对应孔隙度为8.50%,渗透率为1.00 mD;油气成藏底限临界孔喉半径为0.0325μm,临界孔隙度为1.72%~2.00%,对应的深度底限为6000~6500 m。研究结果为惠州凹陷开拓新的油气勘探领域,寻找新的油气勘探目标和接替资源指明了方向。

流体动力式次声换能器机电类比分析与试验研究

流体动力式换能器相较于其他形式的换能器在产生低频声音方面具有更大的优势,为了预测流体动力式换能器的声学性能,提出一种基于机电类比的流体动力式换能器等效电路模型。设计并搭建流体动力式换能器试验台,将机电类比模型模拟结果与空气中进行的试验结果进行了比较。结果显示,该机电类比模型在空气中1~4 Hz频率范围内的声源级预报值与实测值的误差低于10%,证明了机电类比分析模型的有效性和可靠性。

自由液面对NACA0012翼型流体动力特性影响研究

跨介质航行器在跨越水空介质运动时,自由液面对航行器机翼有较大的影响,为总体设计和航行控制带来挑战。为了探究机翼从空中和水下远场接近自由液面过程的流体动力特性变化,以NACA0012翼型为例,采用计算流体动力学方法,基于流体体积多相流模型建立机翼从空中和水下接近自由液面的流场数值仿真模型,验证了模型的可行性,研究了机翼工作在自由液面附近时的流体动力特性。结果表明:机翼以正攻角从空中远场接近自由液面的过程中,阻力系数逐渐减小,升力系数和升阻比都逐渐增大;机翼从水下远场接近自由液面的过程中,升力系数和升阻比均逐渐减小,当距离超过10倍弦长时,阻力系数因兴波作用逐渐增大,当距离小于10倍弦长时阻力系数则迅速减小。研究结果可为跨介质航行器的总体设计和航行控制提供参考。

搭载拖曳线列阵声呐航行器流体动力仿真

利用商用CFD软件STAR-CCM+12.06对航行器线形与推进性能的关系及其阻力特性进行数值仿真研究,针对搭载拖曳线列阵声呐的小口径航行器进行流体动力仿真,详细分析了影响航行器航行品质的因素和有效减阻的方法,为优化结构布局提供初步的理论参考依据,仿真与试验结果符合较好。

燕山大学重型机械流体动力传输与控制实验室

燕山大学重型机械流体动力传输与控制实验室的前身为东北重型机械学院液压实验室,始建于1977年。2005年,实验室成为河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,2006年成为国防重点学科实验室,2007年成为机械工业流体动力传输技术重点实验室。实验室现有固定研究人员34名.

燕山大学重型机械流体动力传输与控制实验室

燕山大学重型机械流体动力传输与控制实验室的前身为东北重型机械学院液压实验室,始建于1977年。2005年,实验室成为河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,2006年成为国防重点学科实验室,2007年成为机械工业流体动力传输技术重点实验室。实验室现有固定研究人员34名,其中教授13人(含博士生导师10名),副教授9人。实验室拥有长江学者1名,国务院特殊津贴获得者2名,国家有突出贡献的中青年专家1名,河北省省管优秀专家2名.

半潜航行器纵平面流体动力数值计算与试验研究

半潜航行器因航行深度介于水面航行器和潜器之间而得名。为预报半潜航行器纵平面流体动力性能,开展数值仿真与风洞试验。研究航行器不同攻角、不同舵角下受力情况,计算速度系数、舵角系数以及耦合系数,并与风洞试验数据进行对比。针对耦合工况中舵效降低的情况进行了流场分析。仿真和试验结果表明:CFD仿真结果与试验结果吻合较好,具有较高预报精度;增加航行器攻角会影响前、后舵板贴体端稍涡的形成,迫使稍涡向上偏移,在吸力面形成一个直径与舵板弦长相当的涡。研究结论可指导航行器运动控制和前后舵布局优化。

翼型的流体动力研究

由于翼型的升力原理,翼型广泛应用航空航天以及各种叶片式流体机械当中,机翼和翼型叶栅是飞行器和叶片式流体机械的重要元件。气体的流动状态决定翼型的升阻比——升力系数与阻力系数的比值,翼型的升阻比是翼型应用中的关键因素。对于叶片式流体机械,流体流经叶栅流道时所发生的能量转换过程的优劣(效率的高低)完全取决于其中的流动状态。本文用流体力学的原理和方法来研究翼型的升力原理,以及流体作用于翼型及叶栅上的力的计算方法。

弹性流体动力润滑中的粘度楔理论

经典的弹性流体动力润滑 (弹流 )理论体系已经较完善的建立 .然而在实验和理论研究中 ,一些同经典的弹流理论相悖的现象被证实 ,使非经典弹流粘度楔理论的建立成为必然 .介绍了粘度楔理论建立的学术背景 ,综述了国内外相关机构的研究成果 。

鄂尔多斯盆地延长组超低渗透岩性油藏成藏流体动力系统特征及其意义

目的研究鄂尔多斯盆地延长组长6—长8发育大型特低渗、超低渗岩性油藏的成藏流体动力特征,揭示低渗透油藏的成藏规律。方法通过测井声波时差曲线,分析最大埋深阶段的泥岩欠压实作用及过剩压力分布特征,结合岩性和物性特征划分成藏动力系统。结果延长组长6—长8油层组为超压成藏流体动力系统,通过成藏流体动力分布特征分析,可以进一步划分为西南成藏流体子系统和东北成藏流体子系统。西南子系统由于构造上倾方向储层变得更加致密,油气以纵向运移为主,东北子系统内油气既可以纵向运移,又可以沿着层状输导体横向运移。结论西南子系统内,过剩压力差低值区或高压差区内相对低值区为油气成藏的有利地区;东北子系统内,平面上过剩压力低值区为油气运聚的有利地区。

水下超空泡航行体流体动力设计原理研究

在对航行体超空泡生成、流型和稳定性水洞模型实验研究的基础上 ,从航行体运动力学原理出发 ,研究了超空泡航行体流体动力设计需要解决运动平衡、稳定性与可控制等基本问题 ,给出了超空泡航行体流体动力设计原理、方法与实现途径 ;并提出了一种流体动力设计原理方案 ,设计加工了实验模型 ,在水洞中进行了验证实验。实验获得的航行体超空泡流型照片和流体动力曲线表明提出的超空泡航行体流体动力设计原理是正确的 。

计入热变形影响的内燃机主轴承热流体动力润滑分析

根据动载滑动轴承热流体动力润滑理论,结合热变形矩阵法,提出一种考虑热变形因素影响时的内燃机主轴承热流体动力润滑分析方法,阐述该方法的基本理论和控制方程,探讨热变形因素对主轴承工作时的轴心轨迹、润滑油流量、最大油膜压力和最小油膜厚度等状态参量的影响情况。结合一主轴承实例进行数值仿真分析,仿真分析结果发现,计入热变形影响因素后,同未考虑热变形影响时分析得到的结果相比,轴心运动轨迹发生了很大变化,平均润滑油流量和一个载荷周期内的最大油膜压力均明显增加,一个载荷周期内的最小油膜厚度明显减小,润滑油平均温升则稍有减小。内燃机主轴承在工作时受各种热源因素的影响会产生热变形,在主轴承设计以及内燃机润滑系统供油量设计过程中考虑这种变形因素的影响是很有必要的。