Vertical Water-Entry of Bullet-Shaped Projectiles

The vertical water-entry behavior of bullet-shaped projectiles was experimentally and theoretically studied. Particular attention was given to characterizing projectile dynamics, the resultant evolution of air cavity and particularly surface closure before deep closure in the moderate speed. We developed equations for the projectile motion with significant and negligible gravitational effects. Based on the solution to the Rayleigh-Besant problem, a theoretical model was developed to describe the evolution of the cavity shape, including the time evolution of the cavity on fixed locations and its location evolutions at fixed times. The gravitation effects during the initial stage of the impact of the projectile on the water can be ignored, but those during the later stage should be considered, many literatures do not have the report of this aspect. The theoretical predictions were consistent with the experimental observations. The evolution of air cavity had a significant effect on ballistic stability.

厚松散层薄基岩综放面切顶留巷底鼓变形特征及控制对策

基于厚松散层、薄基岩、综放开采条件下沿空留巷底板变形严重的难题,以赵固一矿为背景,理论研究深部切顶留巷底板载荷演化规律,提出卸压、支护的综合防控技术,并进行现场试验。研究表明:留巷底鼓的主因是留巷期间实煤帮与挡矸系统处产生垂直应力集中且底板岩层出现三角形塑性滑移区;提出增加切顶高度、提升顶帮支护结构的稳定性、强化采空区帮柔性挡矸的综合措施;留巷治理前后底板变形分别为724、299 mm,底鼓总量降低58.7%,现场实施效果明显。

桩长6 m~8 m的PHC短桩基础设计探讨

因地质条件的不均匀变化,PHC管桩基础中经常出现桩长6m~8m的短桩情况。目前,国家现行的相关规范都没有对最小桩长做出规定,更没有明确的设计依据和方法。本文对PHC短桩分别采用桩基础及墩基础的计算公式,进行单桩承载力特征值Ra计算,并结合单桩竖向抗压静载荷试验对Ra计算结果进行对比分析。结果表明:采用桩基础的计算公式相对准确,PHC短桩试验Ra均能达到设计要求,PHC短桩的沉降变形能满足规范要求,桩基础埋置深度、桩底入岩深度满足规范要求,且桩底持力层下不存在软弱下卧层的地基中PHC短桩基础的整体稳定性满足要求,PHC短桩基础是安全可靠的。

空气压强对垂直入水空泡影响的数值研究

基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150°锥角头型圆柱体以中等速度垂直匀速入水空泡进行了数值计算.计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面入水问题数值计算.通过与匀速垂直入水理想空泡模型计算结果的对比,验证了本文数值计算方法的有效性.对不同空气压强条件下入水空泡形态的数值计算结果分析,得到了在本文所计算入水工况范围内垂直入水过程中自然空化对入水形态的影响;得到了空泡无量纲闭合时间、空泡闭合瞬间最大无量纲直径、以及空泡闭合方式与空气压强和入水速度之间的关系等.

球体垂直入水空泡实验研究

针对球体垂直入水问题开展了实验研究,分析了入水空泡的形成、发展、闭合及溃灭过程。通过开展不同初始入水速度及表面沾湿状态的实验研究,得到了入水速度及表面沾湿状态对球体入水空泡流场的影响,同时分析了球体在垂直入水过程中的位移、速度、加速度以及阻力因数。结果表明,球体在水下的运动参数具有较强的非线性特性,速度较高、入水空泡深闭合的条件下,球体的运动参数及阻力因数曲线具有明显的波动。

超弹性球体垂直入水空泡流动研究

采用实验与数值模拟相结合的方法,开展了超弹性球体低速垂直入水空泡流动研究。通过入水实验研究发现了超弹性球体入水后特有的球体变形行为和空泡形态。基于径向基函数的变形插值法和虚功原理的力映射法,对超弹性球体的入水过程进行了流固耦合数值模拟,并将入水空泡形态、位移和变形系数的数值结果与实验数据进行对比,验证了本文数值方法的有效性。在此基础上采用数值模拟方法开展了超弹性球体与刚性球体垂直入水流动特性的对比研究,结果表明:超弹性球体入水后由于变形行为及能量的损耗,使得形成的空泡长度比刚性球体小,空泡宽度比刚性球体大;超弹性球体入水后局部绕流与球体变形导致超弹性球体的表面压力变化范围要比刚性球体大。

圆柱体垂直入水空泡形态试验

在不同攻角和不同速度条件下,对圆柱形运动体垂直入水空泡形态进行试验研究.对140°锥角头型圆柱体在零攻角和带攻角条件下进行垂直入水试验,分析了低速垂直入水所引起的入水空泡生成、发展和闭合流动过程以及空泡稳定性等;利用平头圆柱体进行不同速度条件下垂直入水试验,分析了入水速度对空泡闭合方式和形态的影响.研究结果表明:在试验速度范围内均能形成稳定的入水空泡,并经历生成、充分发展、空泡闭合以及最后完全脱落的过程,不同发展阶段具有不同的稳定性,其闭合方式和形态与入水速度密切相关.

垂直入水空泡内部压强分布数值研究(英文)

基于RANS方程,在VOF多相流模型中嵌入水蒸汽和水之间的质量输运模型成功实现了垂直入水空泡流的数值计算。通过与试验结果的对比说明了以上数值方法的可信性,并在此基础之上对带不同锥角头型圆柱体以不同速度垂直撞击自由液面后所生成的空泡内部压强分布进行了深入分析,结果表明:在入水空泡形成阶段,空泡内部压强会出现较大的降低现象,并随着空泡的发展压强值逐渐趋于稳定;空泡形成阶段空泡内部压强随入水物体头部锥角增加而增加;在开空泡阶段空泡内部压强低于环境压强,并随着入水速度增加而呈降低变化趋势,空泡内部压强轴向和径向分布较为稳定,没有较大的压强梯度;在空泡趋于闭合阶段空泡内部压强出现较大的波动,其变化规律与空泡内部空气复杂速度场变化规律相吻合。

直线同步电动机驱动垂直运输系统出入端效应分析

给出了以多台永磁直线同步电动机(PMLSM)为驱动源的垂直运输系统机械设计应满足的要求,分析了单台电机出入端效应及PMLSM垂直提升系统一侧单边双台电机并联工作时对总输出力的影响.得出:在满足一定机械设计精度的条件下,单台电机的出入端效应对电机总输出力不产生影响,整个提升系统可等效为做垂直运动的长定子短动子的永磁直线同步电动机.

立式板坯连铸机结晶器内液面波动的物理模拟

为优化200mm×1300mm立式板坯连铸结晶器浸入式水口，采用1：1水模型模拟研究水口结构参数（侧孔断面．40mm×80mm，40mm×40mm和侧孔角度＋15°和-15°）以及工艺参数（浸入深度-100～130mm，拉速0．45～0．65m／min）对液面波动的影响。结果表明：水口结构参数对液面波动的影响较明显；侧孔断面40mm×40mm，侧孔角度＋15°的2#水口的使用性能相对较好；浸入深度对液面波动量的影响不大；拉速对液面波动的影响与水口结构有关，对拉速变化的敏感程度由大到小的次序是2#水口（40mm×40mm，＋15°），4#水口（40mm×40mm，-15°），3#水口（40mm×80mm，-15°），1#水口（40mm×80mm，＋15°）。

90°锥头弹丸不同速度下垂直入水冲击引起的空泡特性

用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程,全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程,分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律;研究了水幕闭合和近液面空泡收缩上升所形成的射流现象及其相互耦合作用过程,探讨了空泡深闭合后其壁面波动规律。结果表明:随着入水速度的增加,空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合和表面闭合,每种闭合方式对应的一个速度区间;弹头产生空泡的临界入水速度为0.657 m/s;不同水深位置的空泡直径呈现非线性变化;随着水深的增加空泡扩张初速增大,空泡最大直径减小,扩张段缩短,收缩段延长;同一时刻水深越大空泡扩张收缩的加速度也越高;水幕闭合后会产生向上和向下两股射流,向下射流速度较大时会对弹丸运动产生影响;近液面空泡收缩上升时会产生强度正比于空泡体积大小和闭合点水深的射流,并与上两股射流相互耦合形成一股更强的向上射流;空泡深闭合后长度缩短和产生的向下射流使弹丸受力发生改变,弹丸速度因受力产生的变化带动了流体质点速度的波动,进而导致空泡壁面发生波动,壁面波动遵循空泡截面独立扩张原理。

平头弹丸入水空泡闭合实验研究及数值模拟

用高速摄像机记录了平头弹丸低速垂直入水过程中空泡的形成、发展和深闭合、表面闭合等现象,通过动网格数值计算方法,对深闭合空泡和表面闭合空泡进行数值模拟,利用UDF自定义函数输出了表面闭合情况下弹丸的位移、速度、加速度。研究结果表明:弹丸入水过程中,液面上方水幕的闭合会产生向上与向下的两股射流,并且向下的射流在运动过程中与弹丸尾部会产生撞击,弹丸加速度产生突跃性的变化。

不同头型弹丸低速垂直入水实验研究

用高速摄像机记录了平头、90°锥头、圆头、截锥体头弹丸入水过程中空泡的演变过程,比较分析了4种弹丸的入水空泡形态和空泡的闭合方式。结果表明,在垂直入水速度为2.8 m/s时,90°锥头、圆头、截锥体头弹丸入水后空泡均发生深闭合,其中90°锥头弹丸入水空泡最大,截锥体头型弹丸次之,圆头弹丸入水空泡最小,而平头弹丸入水后空泡发生了类面闭合;随着弹丸入水速度的增加,空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合、表面闭合和类面闭合;在闭合点位置以上,空泡最大直径随水深的增加逐渐变小,而在闭合点位置以下,不同水深位置空泡最大直径保持在14.5 mm左右。

纵向分离、进入壁垒与电信行业改革

纵向结构改革是近年来电信行业规制中的热点,中国铁塔股份有限公司的成立标志着中国电信行业规制由过去的横向拆分转变为纵向分离,网络基础设施资源的归属模式也因此发生了根本性变化。纵向分离改革对电信竞争和绩效会产生正反两方面的作用,一方面通过减弱下游业务运营商成本的沉没性及其对于网络基础设施的控制能力,降低了行业的进入壁垒,有效提高了行业的可竞争性;另一方面,也造就了电信行业上游网络基础设施领域的垄断格局,导致效率损失。规制机构应从投资主体多元化、引入上游环节竞争等方面进行规制。

圆柱型后体对圆锥垂直入水空泡的影响

基于VOF(Volume of Fluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对带圆柱后体的圆锥垂直入水空泡进行了数值研究.将球体垂直入水早期空泡形态的数值计算结果与A·May的理想空泡模型拟合结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了数值计算方法的有效性.在此基础之上,进一步研究了带圆柱后体的模型垂直入水空泡生成过程,分析了有、无圆柱后体和不同后体长度对匀速垂直入水空泡的影响.给出了不同长度后体匀速垂直入水空泡内部流场的分布,以及后体对匀速垂直入水空泡闭合和空泡最大直径等的影响和表面闭合时间的影响规律.

半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究

采用流体体积多相流模型耦合连续表面力模型,对具有非对称表面润湿性的半疏水-半亲水球体垂直入水空泡形态发展过程进行数值仿真,分析了半疏水-半亲水球体垂直入水过程中受到的流体动力。研究结果表明:半疏水-半亲水球体垂直入水后,产生非对称入水空泡及"心"型喷溅,同时球体运动轨迹将偏离原竖直运动轨道,由疏水半球一侧向亲水半球一侧偏斜;入水初期,在球体表面形成液体薄层运动,在疏水半球一侧,液体薄层与球体表面分离,导致空气进入形成敞开空泡;在亲水半球体一侧,液体薄层沿球体表面向上运动最终在球体顶点汇聚;液体薄层汇聚后形成楔形流,楔形流在球体顶点与球体表面分离,继续向疏水半球一侧产生的入水空泡壁面运动并撞击,形成"心"型喷溅。

凹头弹丸垂直入水仿真研究

凹头弹丸是一种含有部分中空腔体的结构,在以头部开空腔部分首先冲击自由液面的过程中,空腔内气相-液相两相耦合,与弹丸形成复杂的固相、液相、气相三相运动。为分析凹头弹丸在低速垂直入水条件下弹丸头部形状和内部空腔对入水空泡及弹道特性的影响,采用数值模拟方法研究不同凹腔深度的凹头弹丸入水过程空泡流动变化,并将其与平头弹垂直入水过程进行对比,得到了入水瞬间各弹丸能量耗散程度的规律以及入水后加速度、阻力系数以及速度的变化趋势。结果表明:不同弹丸入水空泡有着较明显的区别;平头弹丸与凹头弹丸运动入水开孔泡阶段,头部压力骤增,形成阶段头部压力减小,表面闭合阶段头部压力又开始骤增。

刚性α/β尖拱体垂直姿态高速入水冲击理论建模与仿真

首先对刚性圆锥体以垂直姿态高速入水这个特殊情况进行理论分析,引入Shiffman的圆锥体流体附加质量,进行相应的简化处理,在理论上,采用动量定理方法分析其单频次高速入水冲击现象;然后重点分析刚性α/β尖拱体垂直高速入水冲击问题,引进与液面隆起有关的沾湿因子以及采用等效液面代替水平自由液面,通过Baldwin等效锥方法进行理论建模,以充分贴合实际的入水冲击现象;最后给出不同初始状态入水冲击的仿真与分析,特别是讨论了液面隆起对α/β尖拱体垂直入水冲击的影响。

厂商的密集性进入与产业链纵向关系治理——基于中国汽车产业的分析

随着产业进入管制的逐步放松,厂商的密集性进入不仅改变了产业链的横向市场结构,也为产业链纵向关系治理模式的重新选择创造条件。面对中国汽车产业发展的这一现状,本文在文献回顾的基础上,通过对一个连续古诺模型的分析,认为下游整车厂商的密集性进入将导致产业链的部分或完全分拆,其具体形式取决于初始状态和上游厂商的数量。最后,结合国际经验以及国内新近产业政策设计和汽车企业的策略实践辅以论证说明。

鱼雷垂直入水瞬间结构响应的数值模拟

垂直入水的鱼雷在短时间内弹道稳定,基于此,针对跨介质鱼雷撞水冲击造成的结构问题展开研究,探究了各舱段壳体和连接部位的轴向运动规律及受力特性,利用任意拉格朗日-欧拉算法及罚函数法建立了流固耦合数值模型,并对其合理性和网格无关性进行了验证。对采用不同连接方式的4种头型鱼雷分别模拟,并与整体式鱼雷进行了对比。结果表明:鱼雷撞水后加速度瞬间升高,头型越尖,所受的冲击越小;由于应力以波的形式向后传递,因此各舱段会依照距离头部的远近依次响应,且强度逐渐减弱;相邻壳体的相对静止状态被打破,运动过程中会不断拉压连接件,使之形状和位置都发生较大变化;壳体相互远离时,雷体外缘产生缝隙,此时连接件应力也达到最大,对连接的稳固性不利。因此,建议工程中增加密封圈或其他固定装置等,以加强对连接部位的保护。