有限长圆柱体接触应力的光弹性解法

对两个有限长,外载荷又集中作用的圆柱体,在接触面上的应力分布是不均匀的.为了获得接触应力,本文应用弹性力学的理论、光弹性应力分析方法和有限元计算概念,提出了一种混合计算法.最后给出一个应用实例,讨论了某轧机轧辊的接触问题.

非径向对称带状载荷作用下有限长圆柱体的应力和位移解

从微元体弹性力学基本方程组出发,求解有限长圆柱体在非径向对称面载荷、切向载荷和扭转载荷共同作用下任意点的应力和位移。采用分离变量法、有限Hankel变换和Fourier-Bessel级数,求得两个位移函数;将由位移函数表示的应力和位移通解代入边界条件中,求出应力和位移表达式中的未知常数。将应力和位移解析式应用于四辊轧机工作辊,得到其应力和位移沿轴向的分布情况,并对应力和位移曲线进行了分析。

有限长圆柱体磁异常场全空间正演方法

在经典位场理论中,许多简单形体位场异常难以通过积分得到全空间的解析式.圆柱体是一类很重要的理论模型体,常用于模拟圆柱状地质体或非地质体(如管线),但目前还不能用解析公式正演有限长圆柱体在三维空间里的磁异常,而多是采用近似简化为有限长磁偶极子或线模型代替.对于有限长圆柱体,特别是半径相对于上顶埋深较大时,这种近似的误差不可忽略.本文利用共轭复数变量替换法,推导出有限长圆柱体在全空间的引力位一阶、二阶导数,利用Poisson关系得到磁异常正演公式,进而利用有限长圆柱体磁异常正演公式求解管状体的磁异常,得到不同磁化方向、不同大小的管线产生的磁场的特征,并将其推广到截面为椭圆的情况.最后通过模拟计算定量给出了将圆柱体近似为线模型的条件.

磁电勘探中有限长水平圆柱体同点比值法异常分布规律的研究

自然条件下的异常地质体常具有近于圆柱状体的形状 ,而且其走向长度通常为有限值 ,因此 ,当采用磁电勘探中的同点比值法进行勘查时可以收到较好的勘探效果。在磁电阻率法和磁激发极化法之已有的研究成果基础上 ,给出了有限长水平圆柱体同点比值法异常分布规律的研究结果。

有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟

用分离变量法精确求解了有限长通电圆柱导体在第二、三类边条件下不同测试点的温度随时间的变化关系,并利用COMSOL多物理场仿真软件进行数值模拟,得到了温度在圆柱体内的分布图.与实验测出的圆柱体上下表面及侧面中间位置的温度随时间的变化关系相比,数值模拟结果与实验曲线变化趋势一致,可达到的最高温度完全符合,并与解析解所得当通电时间足够长时系统会趋于一个稳定的极限温度分布的结果相符合.

有限长各向异性圆柱体的椭圆高斯波束散射与建模

基于电磁能量守恒定律建立了将电磁各向异性介质等效为电磁各向同性介质的理论模型,并验证了该模型的正确性。在电磁波波长与圆柱体几何参数相当的条件下,研究了椭圆高斯波束照射石膏晶体圆柱体的等效介电常数随圆柱体几何参数、波束参数和传播方向的变化情况。仿真结果表明,等效介电常数随圆柱体半径的增大呈波动性变化,随圆柱体长度的增大变化不大。此外,给出了波束任意方向入射各向异性圆柱体散射场的解析表达式。仿真结果表明,有限长圆柱体的半径、入射波束的传播方向对散射的影响较大,圆柱体的长度、波束的照射距离和束腰宽度等因素对散射的影响较小。

亚临界状态下两端自由圆柱绕流减阻数值模拟分析

[目的]为了解亚临界状态下两端自由圆柱绕流的减阻效果,开展相关研究。[方法]采用大涡模拟方法,对亚临界状态(Re=300~3×105)下长径比为1.5的两端自由圆柱进行数值模拟,对比直圆柱、波浪形圆柱、两端为半球形圆柱的计算结果。[结果]研究表明:两端为半球形圆柱的减阻效果明显,阻力系数减小最大可达50%;选用的基于波浪形圆柱的2种圆柱形式在不同的雷诺数下减阻效果不同,减阻效果较弱,阻力系数最大减小6.3%。与两端自由直圆柱相比,两端为半球形的圆柱由于半球端的存在,使自由端近来流处的流体速度加快,并抑制了自由端处漩涡的发展,最终减小了圆柱受力。[结论]所得结果描述了不同圆柱形式下两端自由结构的受力及减阻情况,可为研究两端自由圆柱的减阻现象提供参考。

水下刚硬体声散射场计算及分析

针对水下任意形状刚硬体,建立了其声散射T矩阵法计算模型。利用物体的几何对称性,提出了各种简化计算Q矩阵的方法。以两端有半椭球顶的有限长圆柱体为例,分别计算了具有不同长宽比或者是不同端部几何形状的有限长圆柱体的反向散射和前向散射函数。深入讨论了有限长圆柱体的镜反射波和Franz波的干涉物理模型,以及其圆柱体中段长度对散射场的影响,并对得到的计算结果给出了合理的物理解释。计算结果同时也表明T矩阵法是一种很简便实用的计算水下物体远场散射的方法。

基于动态负荷的混合式制冷制热系统优化设计

传统的换热器设计方法忽视了混合式制冷制热系统系统的动态特性。采用一种新的U型土壤埋管换热器的变模型及相应的工程设计方法,能够更加科学准确地设计U型土壤埋管换热器。对不同时间尺度、不同空间区域的传热过程采用相对应的计算方法,利用虚拟热汇、格林函数法建立了有限长圆柱体热源模型,并给出了解析解,应用新方法对实例进行设计。结果表明,该系统30年的平均能效比COP(Coefficient of Perfomance)为4.73,可以长期、稳定、高效运行。