固-液耦合试验材料的研究

在固体模型材料研究的基础上,研制了“固-液”两相模型材料,从而解决了固体模型材料遇水崩解的问题,同时也解决了不同介质材料相似比的耦合以及水沙溃流的试验可视性问题。对富水风积沙层下采煤进行了模拟试验研究,证明所研制的相似材料是可行的。而且通过不同配合比和不同成型压力,可得到变化幅度较大的模型材料,此方法可用于更广泛地模拟不同的岩石基础。

流体输送管道的固-液耦合特性

用有限元法推导流体输送管道固 -液耦合振动方程 ,得到反对称的固 -液耦合阻尼矩阵和对称的固 -液耦合刚度矩阵 .用QR法计算管道的前四阶固有频率 .分别讨论了流体流速、压强变化以及固 -液耦合阻尼和刚度对管道固有频率的影响 ;给出了不同边界条件管道的临界速度和管道前四阶固有频率 -流速曲线 .这对于火箭发动机燃料馈给管道、水轮机供水管道、城市集中供热干管、输水母管、石油集输管线等的研究与设计都有参考意义 .

固-液耦合Timoshenko管道的稳定性分析

根据Ｈａｍ ｉｌｔｏｎ 原理推导了Ｔｉｍ ｏｓｈｅｎｋｏ 管道的固液耦合振动微分方程。用幂级数法计算了Ｔｉｍ ｏｓｈｅｎｋｏ 管道的固有频率和临界流速。给出了管道前三阶固有频率流速的关系曲线，分析了转动惯量对该输流管道的稳定特性的影响。计算结果表明，转动惯量对两端简支的固液耦合Ｔｉｍ ｏｓｈｅｎｋｏ 管道的静力失稳没有影响。

高速电主轴水冷系统固-液耦合传热仿真分析

依据计算流体力学与数值传热理论,利用Fluent软件对电主轴水冷系统中的流体流动和温度分布进行仿真,并对比分析不同冷却水初始温度、不同水道截面尺寸条件下的电主轴温升,为降低电主轴温升、优化水冷系统设计提供了一定的理论依据。

输液管路弯头固-液耦合动力学研究

研究一种新型输液管路弯头,对其固-液耦合动力特性进行了数值计算,分析了导流器不同结构参数对其导流特性的影响,并校准了输液管路弯头的强度与刚度要求。研究结果表明:原始弯头的内部总压差为29 506.27 Pa,最大变形量为2.068 9×10-5m,其变形方式是两侧拉长,中间向里凹,呈双椭圆形,对弯头具有"拉直"效应;当导流器按黄金比例排列,片数N为2,横截面弯曲半径R为200 mm,出口延长度L为40 mm设计时,其内部总压差为10 707 Pa,比原始弯头减小了63.71%,该优化结构的最大变形量为3.303 9×10-4m,亦能满足强度与刚度要求,由于导流器弧度的存在使得导流器向外侧偏移而变形。

固-液耦合系统的广义变分原理

采用变分原理的一种新方法———变积方法。

有限变形下固-液耦合渗透固结问题的数值分析

基于多相连续介质力学的理论,把土体抽象为叠合连续体,建立了有限变形下固-液耦合渗透固结问题的数学模型。基于IFEPG有限元自动生成系统,编制了有限变形和小变形的计算程序。通过实例对有限变形和小变形理论下的压力场、位移场和应力场等进行了分析。

压电致动微雾化器的压电-固-液耦合特性分析

针对微雾化器存在的多能域能量耦合问题,建立了压电微雾化器的固-液-声耦合模型,对其耦合特性进行了数值计算,并着重分析了液体层厚度对耦合性的影响,得到了液体层厚度对系统的结构振动、声压力波特性的影响规律。结果表明,由于液体层与固体的耦合作用,压电振子振动的同时,喷孔膜也产生振动,并且两者间存在相位关系;液体层的厚度直接影响结构的耦合性、谐振频率大小及背膜与喷孔膜的相位差,并且存在最佳的设计参数,当液体层厚度为500μm时,谐振频率最大约是38kHz,此时,可产生较大的声压力波及较大的流量。微雾化器设计时只考虑压电振子的振幅是不全面的,必须同时考虑喷孔膜的振动及与背膜的相位关系,新的设计原则可为微雾化器的优化设计提供指导依据。

发动机冷却系统气-液-固三相整场耦合传热研究

该文针对混动强化型发动机在车辆运行过程中受到外界流动空气冷却的影响,提出一种将发动机受到的外部气流与内部水套联合冷却耦合的计算模型,即风冷-水冷联合冷却系统,其通过气-液-固三相整场耦合传热,更适用于分析发动机冷却及换热。通过检测转速为6 000 r/min的发动机缸盖火力面鼻梁区的温度,以此为基础对比三相耦合模型与单水冷两相耦合模型的缸盖温度值发现,三相耦合模型在高温区域的温度偏差与测试值更接近,外部气流的流动减小了水套内部液体汽化产生的气阻,发动机外部气体流动对发动机散热具有积极影响。

汽车动力总成液阻悬置液-固耦合非线性动力学仿真

液阻悬置是一种先进的隔振元件,广泛应用于汽车动力总成的隔振系统中。目前对液阻悬置动特性的仿真均采用集总参数模型,模型所需的物理参数主要由液阻悬置相应的元件进行试验得到。以惯性通道-解耦盘式液阻悬置为研究对象,建立了其性能分析的液-固耦合有限元模型;利用该模型对其静、动特性进行了仿真,并和试验值进行了对比。计算分析了液阻悬置的-些内部特征参数的变化规律,其结果与液阻悬置的工作机理或试验结果相符合。利用液-固耦合有限元模型对液阻悬置进行仿真时,只需橡胶材料的应力-应变关系、液体的性能参数和液阻悬置的几何参数。应用该法可以在液阻悬置的设计开发阶段较精确地预测产品的性能和进行优化设计,有利于提高产品设计质量、缩短开发周期。

考虑液-固耦合的大型超高压换流变压器地震响应研究

针对大型超高压换流变压器的地震响应问题,以一超高压±800kV换流变压器为研究对象,考虑其本体中油与箱壁的相互作用建立三维有限元分析模型,采用LS-DYNA分析换流变压器的自振特性、地震作用下的动力响应规律以及换流变压器的薄弱部位。研究结果显示,对于大型超高压换流变压器,本体中油与箱壁的相互作用对结构动力响应有一定的放大作用,进行自振特性和地震响应分析时应考虑;套管体系的薄弱部位为套管的底部和中间部位,在这两个位置拉应力和压应力最大值交替出现;换流变套管体系在地震作用下的位移较大,套管顶部的导线应设置足够大的伸缩距离。

盐矿水溶开采固-液-热-传质耦合数学模型与数值模拟

由于盐类矿物易溶于水的特性 ,对盐类矿床的开采普遍采用水溶开采的方法 .盐矿水溶开采过程是一个固体变形、流体运移、矿物溶解、传质传热的复杂的物理化学过程 .文中在对上述复杂过程进行理论分析的基础上 ,建立了盐矿水溶开采的固、流、热、传质耦合数学模型 .利用此模型 ,采用有限元方法 ,对盐矿双井对流水溶开采过程进行了数值模拟 .模拟结果表明 ,该模型科学合理 ,对指导工程实践具有一定的实际意义和应用价值 .

基于液-固耦合有限元分析方法的气-液型减振器补偿阀性能研究

通过实验和有限元模拟,对比分析了轿车悬架双筒式气-液型减振器的两种典型结构的油液补偿阀工作性能的差异。利用ADINA有限元分析软件分别建立了两种补偿阀的结构动力学模型和流体动力学模型,进行了油液补偿阀的液-固耦合动态响应计算分析,得到了两种补偿阀的非线性节流特性、流场特性以及补偿阀阀片的动态响应特性。分析表明,两种补偿阀的节流孔结构不同,导致二者的补偿能力具有较大的差异,从而使得此二种减振器的空程性畸变临界速度点具有较大差异。当流量较大时,节流孔的节流作用对补偿阀的性能影响较大,通过合理设计节流孔结构,可以有效地提高双筒式气-液型减振器的空程性畸变临界速度点,提高减振器的高速工作性能。

钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合晃动——弹性底板

针对小幅晃动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数。针对Winkler弹性地基的情况,应用能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动频率的计算公式。为便于工程应用,给出了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的计算公式。结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、基床系数、液体密度和底板的相对厚度等对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的影响,从而为以后工程结构中钢筋混凝土矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据。

生物芯片压电微流体泵液-固耦合系统模态分析

对压电微流体泵粘性流体周期流动进行厚度积分平均近似,得到包含粘性的,非线性浅水波动方程,并采用有限元法得到微泵液体压强矩阵方程.液体压强矩阵方程和压电硅片振动有限元方程耦合,得到一个包含微泵进出口扩散管的液-固耦合系统振动方程.液-固耦合系统的模态分析结果表明,微泵液-固耦合系统的自然频率比不耦合的硅片振动自然频率低很多.随着微泵厚度的减少,液体附加质量和粘性阻尼对耦合系统自然频率的影响更加明显.同时发现,对应的压电片振型函数在液-固耦合前后没有明显变化.还给出硅片一阶模态的振幅-频率特征曲线.对薄型无阀压电微流体泵,浅水波模型合理地表达了微泵液体流动和压电硅片振动的相互作用,以及液体附加质量和粘性阻尼对微泵液-固耦合系统动力特征的影响.

液压衬套集总参数模型动态特性液-固耦合有限元分析

以车辆底盘系统中应用最为广泛的新型隔振元件——径向型液压衬套为研究对象,采用双向液-固耦合非线性有限元分析技术辨识液压衬套动力学性能分析的集总参数模型中的主要物理参数,并结合集总参数模型和非线性有限元法计算分析了液压衬套的动态特性。计算结果与实验结果及数值预测结果对比分析表明,有限元分析技术在液压衬套集总参数识别及动力学性能分析方面的可行性和准确性。对于液压阻尼特征产品设计优化,有限元技术是一种高效经济的开发手段。

考虑强液-固耦合效应的发动机液阻悬置动态特性仿真研究

以某轿车发动机液阻悬置为研究对象,运用INTESIM强液-固有限元方法建立了其动态特性分析的强液-固耦合有限元模型,仿真分析了其静、动刚度特性,并和实验结果进行了对比,验证了仿真研究结果的有效性,说明利用INTESIM强液-固耦合有限元方法可以有效地仿真液阻悬置的动态特性。

钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动

针对微幅振动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数.通过能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合振动频率的计算公式.为方便工程应用,给出了带有弹性顶盖的钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合振动基本频率的计算公式.结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、液体密度、顶盖的相对厚度、液体高度、长宽比对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合振动基本频率的影响.

考虑固-液耦合效应的飞机多功能扰流板动态特性分析与振动疲劳寿命估算

采用密度相同的不可压金属材料实体单元模拟飞机多功能扰流板作动器中的液压油,并设置液压油实体单元与作动器简体和活塞杆四面体单元的接触对,建立了考虑固-液耦合效应的多功能扰流板有限元分析模型,计算了多功能扰流板自由振动的六阶固有频率及其模态振型。在此基础上,计算了多功能扰流板在标准随机激励下的振动疲劳应力,采用线性累积损伤理论的频域表示法,估算了多功能扰流板的振动疲劳寿命。分析结果表明,多功能扰流板满足相应的设计要求。

压电微流体泵液-固耦合系统流动特性

该文采用厚度积分平均的浅水模型和有限元法,得到压电微流体泵液体-硅振动片动力耦合振动方程。液-固耦合系统的模态分析给出硅片一阶模态自然频率和振型,以及硅片振幅-频率关系曲线。在模态分析基础上,加入压电效应,计算压电-硅片在外加电场作用下的振动响应。文中采用有限体积法计算微流体泵周期流动,得到微泵流量-频率的特征曲线,以及泵腔周期流动规特征。数值结果表明,在给定外加电压时,可以确定一个使微泵流量最大的工作频率。