微流体对中心开孔圆盘的阻尼特性

由缝隙流和挤压流动控制方程得到了滑流边界条件下的粘性修正的流动解.分析了圆盘的运动阻尼与缝隙大小、中心孔径以及圆盘厚度的关系,给出了设计滑膜和压膜合成阻尼的解析表达式.微流体对圆盘的阻尼与圆盘面的表面特性相关.通过修正动量协调系数可得到合适的等效粘度,以计算微流体对运动物体的阻尼力.算例表明,用本文中提出的解析方法得到的结果与有限元方法的数值解吻合.

规则波作用下开孔圆盘阵列绕射效应研究

在势流理论和线性波理论的假设下,运用特征函数展开法和贝塞尔函数加法理论,研究了规则波作用下开孔圆盘阵列的绕射效应。阵列中每个圆盘都是刚性、开孔的,固定在静水面以下,其厚度相对于入射波波长可以忽略,且通过其表面的流体运动满足达西定律。根据推导出的速度势,进一步得到圆盘的垂荡力和流场的自由表面高程解析表达式。利用该解析解与已发表的孤立圆盘计算结果进行验证;分析了四盘阵列在各种波浪和结构参数下的绕射现象。研究表明:当圆盘开孔率、吃水深度及入射波波长在一定范围内时,圆盘阵列内部将发生显著的相互作用现象,主要表现为迎浪侧圆盘对背浪侧圆盘的遮蔽效应。在特定的入射波波数下,选择适当的四盘阵列圆盘间距,最大可将背浪侧圆盘垂荡力降低至迎浪侧圆盘的76%。同时还发现,四盘阵列中,迎浪侧圆盘上可能发生波能聚焦现象,引起自由表面高程的急剧增大,但这种波能聚焦现象会随着圆盘开孔率的增大而逐渐减弱。

数值模拟带裂纹中心开孔巴西圆盘的K因子公式

文章采用有限元方法对纯Ⅰ型单边裂纹及双边裂纹的中心开孔巴西圆盘应力强度因子(K因子)进行了数值模拟,运用量纲分析法,在大量算例的基础上总结其规律,拟合出纯Ⅰ型的K因子公式。该公式具有试样不受尺寸大小限制、适用范围广、精确度高等优点。在单边裂纹及双边裂纹的中心开孔巴西圆盘纯Ⅰ型试验中,当相对裂纹长度a/(R-r)为0.10～0.80,内外圆半径比a/R为0.05～0.60,拟合公式求得的数值和有限元模拟得到的数值误差在3%以内。通过对比相同条件下,双、单边裂纹中心开孔巴西圆盘K因子之间的比值关系,分析了单、双边裂纹相对长度及内外圆半径比对中心开孔巴西圆盘K因子影响的相对大小。