微粒捕集器微元管内流场的CFD分析

壁流式陶瓷微粒捕集器是柴油机上一种有效的过滤微粒措施,根据其结构对称性和内部流动数学模型,分别建立边长为2.4 mm、2.0 mm、1.6 mm的相邻微元管的三维模型,研究其静压力分布、速度分布、炭颗粒浓度分布规律,结果表明2.4 mm边长的模型效果最好,仿真计算的结果能反映过滤体内部流动规律。CFD数值模拟方法能缩短周期,便于改变模型参数,是研究颗粒捕集器流场的有效方法。

微元管催化燃烧过程中燃烧特性分岔分析

运用分岔理论对微元管催化燃烧过程进行了详细的分岔分析,采用了一种比较理想的简化模型——短体蜂窝状模型(SM模型),同时微元管中气体流动采用了层流模型.分别以径向Thiele数及滞留时间为分岔参数对微元管催化燃烧过程中混合气的着火与熄火特性进行了详细分析,同时,详细讨论了B、P、Lef及s对混合气燃烧特性的影响.结果表明当以径向Thiele数为分岔参数时,随着Lef减小或B、P增大,主体气流与催化剂表面混合气的着火点与熄火点之间的非稳定区域将变宽;当以滞留时间为分岔参数时,随着s及B减小或Lef增大,催化剂表面混合气的着火点与熄火点之间的非稳定区域将变窄.

基于塑性元件微元化的重塑黄土黏弹塑性本构模型

基于塑性元件微元化和无穷级数的思想,通过加、卸载条件的三轴蠕变试验建模并通过动力三轴试验验证,建立了重塑黄土的黏弹塑性本构模型,并获得了相应的参数指标。研究表明,该模型可以很好地描述重塑黄土的蠕变、静力和动力特性,且能更加合理地解释卸载条件下回弹曲线的变化特征。塑性元件微元化的处理方法弥补了以往黏弹塑性本构模型中塑性变形不易描述的缺点,相比其他的黏弹塑性本构模型,该模型应用更加简单且适用范围更广。

MATLAB实现微元过程的可视化——以3人相遇问题为例

如何让学生清晰地“看”到物理过程,比如一些变速曲线运动.借助MATLAB编程可以将比较复杂的物理过程可视化.以物理中的经典3人相遇问题为例,借助MATLAB编程对相遇过程无限分割,微元处理和累加,并给出轨迹图.另外还分析了MATLAB在中学物理教学中的价值,希望抛砖引玉,能看到更多的应用.

针对精密车削微元进给的断屑方法研究

自动化设备车削加工过程中,切屑状态是影响其连续加工最重要的因素。当切屑连续不易断屑时,往往会缠绕在工件上,对其表面造成划伤且对下一道工序的装夹造成影响,导致废品率升高和效率降低。通过与啄钻工艺进行类比,提出了在车削过程中等距加入反向进给使切屑折断的微元进给断屑方法。从断屑效果、刀具磨损、表面形貌三个方面评价了该工艺的优缺点。结果表明:采用新方法的断屑效果和表面质量均优于传统工艺,且采用切削油润滑时刀具寿命表现最佳。

基于弹性微元的拖曳系统动力学研究

针对水下拖曳系统的水动力特性分析问题,提出一种全新的数值求解平台.该平台将求解过程分为拖缆和拖曳体两部分.通过增加微元内部阻尼,提升拖缆求解过程的瞬态计算稳定性,然后用力耦合方法将两部分耦合.与现有试验结果进行对比,验证本平台的有效性,分析拖曳速度、拖缆长度及海流扰动多种因素影响下的系统响应情况.结果表明,拖曳速度增加会减小拖曳体的沉深;拖缆长度增加在增大拖曳体深沉的同时会影响拖曳体纵倾角度的变化;相较于定常来流,在频率为1.57的非定常海流条件下,拖曳体的平均沉深减小0.07~0.11 m、周期性变化幅值为0.1~0.17 m,平均倾角减小0.4°~1.2°、倾角变化幅值为7.8°~9.8°,表明海流对拖曳体维持深度和姿态稳定带来不利影响.该方法可应用于拖曳系统的初步设计阶段,并且在计算合理性、计算速度与计算精度之间能够取得较好的综合平衡.

Green公式的微元法证明

以微元法为工具,将一般情形转化为“特殊多边形”区域的情形,然后利用矩形划分处理这种特殊情形;同时,给出这两步的误差估计,从而严格证明Green公式,并加深对公式的理解.

微分学在物理无穷小微元上的体现

微分学是微积分的一个重要组成部分。它以函数极限为出发点,以导数和微分为核心概念,主要解决函数变化率和函数增量的问题。从微观角度看,由于物理无穷小微元的存在,物理函数的定义域呈现为“块状”结构,使我们无法在空间某一位置求得物理函数的极限,因此,在物理学中应用微分学时会出现一些概念上的矛盾。在笔者之前从函数极限角度讨论物理无穷小微元的基础上,本文对微分学的核心概念做了进一步的探讨,包括在微观的“块状”定义域中,物理函数的导数、微分等概念应如何表现为离散量的差分商和差分等。这些讨论将有助于高校教师和学生更深入地理解大学物理知识。

厘清平均关系 强化微元思想——从一道电磁感应习题谈起

单杆切割磁感线运动是电磁感应中的一个基础且重要的物理模型,它涉及牛顿运动定律、功能关系和动量定理,与物理图像也能巧妙结合,深受中学物理教师的关注.其中安培力做功与焦耳热的计算最为引人注目,由于安培力一般是变力,选择科学合理的思路成为解题的关键,笔者根据学生关于一道习题的困惑,对单杆切割磁感线问题中的平均关系进行专题分析,希望能够帮助学生厘清平均关系,强化微元思想,建构系统的相互作用观和能量观.

微元分析法在工科物理教学中的应用

阐述微元分析法的原理,大学物理中的应用步骤,包括建立物理变量间对应关系、变量替换、物理量微元的选取,以及在其他坐标空间中的扩展应用,给出不同解法的成因和区别,从而更好地理解与掌握微元法的思维方式。

考虑微元强度韦伯分布与裂纹长度幂律排布的砂岩强度预测模型

构建统筹考虑岩石内部宏细微观缺陷影响的强度预测模型对于保障智慧矿山的建设以及井下人员设备的安全都具有重要意义。综合考虑岩石微元强度的韦伯分布与裂纹长度的幂律排布规律,采用数值模拟与理论推导方法分别建立损伤岩石试件的离散元计算模型与强度预测模型,并利用数值计算结果对理论模型的合理性进行验证。结果表明:①通过编程同时实现了PFC2D计算模型中微元强度的韦伯分布与裂纹长度的幂律排布,分析了岩石中的宏、细微观损伤与相应分布参数间的定量对应关系。②数值建立了400个同时考虑宏、细微观损伤的砂岩试件并对其进行了模拟加载,实现了对微元强度、预制裂纹信息及岩石强度间关系的统计分析。根据模拟结果构建了砂岩试件单轴抗压强度四维空间散点,得到了多损伤参量影响下的试件抗压强度流动规律。③联合Mori⁃Tanaka方法及岩石损伤概率分布理论,推导建立了12参数的岩石强度预测模型。该模型能够同时描述细微观微元强度与宏观裂纹信息对岩石强度的影响,并且理论模型计算结果与数值模拟结果高度吻合,相关系数达0.991。

球面坐标系中三重积分体积微元的分析

三重积分是高等数学教学中的一个重要知识点,特别是球面坐标系下的三重积分的计算.球面坐标系下三重积分的一个教学难点是如何清晰直观的理解体积微元.不同于坐标变换这种抽象的理论分析方式,从体积增量的角度出发,并通过MATLAB绘图,直观形象地给出球面坐标系下三重积分体积微元公式的分析过程.

基于微元故障树的多阶段任务系统可靠性分析方法

随着多阶段任务系统(PMS)的广泛应用,系统的多阶段任务特性研究也就显得越发必要和紧迫。考虑设备多模式失效情况,提出了一种基于微元故障树的可靠性建模与预计方法,用于解决多阶段任务系统可靠性分析问题,并以某典型多阶段任务系统为例验证方法的可行性。该方法为复杂系统可靠性评估提供了一个更加简单高效的实施途径。

表冷器微元表面温度法传热计算和试验研究

针对采用盘管表面平均温度进行表冷器空气侧传热性能计算时难以确定干湿工况临界点位置及计算结果偏差的问题,推导了微元表面温度与水温、湿球温度、管内外传热系数等变量之间的关联模拟计算公式,构建了基于微元表面温度的湿工况表冷器传热性能计算模型,并通过对百页窗表冷器样品进行空气侧换热性能试验和数据分析,验证了该计算模型的准确性。结果表明,干工况传热因子jdry随着空气雷诺数Rea的增大而减小,当Rea≤1401.8时下降速度较慢,之后快速线性下降,拟合计算值和试验值的平均偏差为2.974%。湿工况析湿系数ξ≤1.2时,湿-干传热因子比jwet/jdry随着析湿系数的增大而减小;析湿系数ξ>1.2时,湿-干传热因子比jwet/jdry在0.69左右,拟合计算值和试验值的平均偏差为4.243%。此外,根据典型工况下表冷器软件计算结果表明,从进风端到出风端,各计算单元的显冷量、显热比逐渐下降,而潜冷量则逐渐上升,微元表面温度与水温间温差逐渐降低,而湿球温度与微元表面温度间温差则逐渐上升。研究结果对表冷器干湿工况临界转换点的判别及空气侧传热传质性能精确计算的深入研究具有一定的指导意义。

基于微元体优化喷雾压力和微粒粒径的除霾效果

本文针对水汽过饱和的核化除霾问题,根据单向高压喷嘴和气-液两相喷嘴的关键特征建立微元体模型,运用微元体模型,优化除霾效果与水汽微粒特征的相互关系。通过实际数据验证了模型的有效性。

填充物的力学性能对坐垫舒适性影响的仿真分析

将经编间隔织物和不同密度的海绵材料作为坐垫的填充物,通过分析坐垫上的人体体压分布情况,深入探讨坐垫的整体舒适度。首先,选择中密度海绵(28 kg/cm^(3))、高密度海绵(50 kg/cm^(3))及新型弹性材料经编间隔织物,分别对其进行力学性能实验。随后,采用有限元仿真法,对三种材料分别进行单轴压缩仿真,分析得出拟合度最高的本构模型;对经编间隔织物材料进行微元变形仿真,分析该材料变形量、压强、厚度三者关系的数学模型。最后,建立弹性坐垫和中国50百分位男性的人体臀部(软组织+骨骼)仿真复合模型,分析臀部与垫面的体压分布数据,并利用体压测试仪验证仿真数据的有效性。结果发现:仿真结果显示,中密度海绵、高密度海绵及经编间隔织物体压-应变拟合度最高的本构模型选低密度泡沫较合适;经过MATLAB进行二次多项式拟合可得出经编间隔织物的变形量、压强、厚度三者之间的数学模型;经编间隔织物弹性坐垫垫面的峰值比中密度海绵弹性坐垫垫面的体压峰值大,比高密度海绵弹性坐垫垫面的体压峰值小,整体垫面体压分布情况较海绵坐垫更均匀;体压测试仪验证仿真数据与实际测试数据小于5%,表明仿真实验可行。研究表明,经编间隔织物比海绵材料具有更好的支撑性和压力舒适性。这些实验结果以及虚实结合的方法可为未来弹性坐垫产品的材料选择及开发提供参考。

考虑黏结-滑移效应的UHPC梁钢筋应力计算方法

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的钢筋应力计算方法,对6片UHPC-T形截面梁开展四点弯曲试验,研究钢筋应力的变化规律.从钢筋-UHPC受力平衡与变形协调机理出发,应用微元体建立平衡、变形以及黏结-滑移微分方程,导出能综合反映钢筋与UHPC界面黏结-滑移影响及钢纤维抗拉贡献的钢筋应力计算公式,并通过简化应变不均匀系数与裂缝截面钢筋应力计算,提出便于工程应用的钢筋应力简化公式.研究表明:单位荷载下钢筋应力的增幅随配筋率的提高而减小,而与钢纤维体积率的变化无关;与普通混凝土梁相比,UHPC梁的钢筋应力在开裂截面处偏小,但其分布在相邻裂缝间的不均匀程度更高;钢筋应力建议公式计算值与本文、既有文献的试验值均吻合良好;钢筋应力简化公式计算值与试验值之比的均值为1.03,变异系数为0.06,表明该简化式可用于UHPC梁的钢筋应力计算.

微元分析法与奥氏粘度计的测量原理

从微积分的连续性定义出发,利用相应的等价处理,对医用物理学中微元法处理提出一种新的认识视角,并且应用微元法简洁、系统地推导出奥氏粘度计的测量原理;另外,在该推导过程的物理分析中明确指出,该仪器正是巧妙地利用重力形成静压差,实现泊肃叶公式在竖直管中应用,澄清了相关文献中一些错误判断。

涡流室式柴油机相关火焰微元燃烧模型的三维数值模拟

把涡流室式柴油机不同区域与不同时期的燃烧过程分开处理，将涡流室的燃烧过程划分为３个阶段，即：低温着火化学动力学反应阶段、高温预混燃烧化学动力学反应阶段和相关火焰微元的扩散燃烧阶段，而认为主燃烧室的燃烧只有相关火焰微元的扩散燃烧阶段。用Ｓｈｅｌ着火模型、Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程和相关火焰微元模型来分别模拟低温着火、高温预混燃烧和扩散燃烧过程。开发了三维数值模拟计算程序并对其进行计算，研究了涡流室中瞬态温度场的变化过程。模型预测的示功图和涡流室中的燃烧放热率与试验值吻合良好。

基于微元仿真法的机群毁伤效果分析

对机群的毁伤效果建立了仿真模型,在对其进行易损性分析的基础上,针对导弹攻击机群毁伤效果的定量分析问题,运用基于微元仿真的模拟方法,实现了多弹攻击下的机群毁伤效果的计算机模拟计算。