粗糙物面引起的超声速边界层转捩现象研究

采用风洞实验和数值模拟方法研究平板表面圆柱形粗糙单元引起的M=3超声速边界层转捩问题。实验采用纳米粒子示踪平面激光散射技术(NPLS)对流动结构进行测量。共考察了1 mm、2 mm和4 mm三个不同的粗糙度条件。采用五阶精度加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)对风洞实验进行数值模拟和对比。实验及计算表明:粗糙元对边界层干扰后诱导了尾迹流向涡的形成,流向涡通过抬升机制产生剪切层和流向速度条带等不稳定结构;实验流动图像显示,剪切层不稳定在边界层转捩过程中起重要作用;随着粗糙元高度增加,流动分离范围和转捩区域明显扩大,转捩位置有提前的趋势。

物面倾斜对激光三角法测量误差影响的分析研究

针对传统方法测量位移时出现的分辨率低、准确性差、操作不便捷等问题,提出采用激光三角法非接触测量物体位移,而物面倾斜是影响测量精度的主要因素。通过分析激光三角测量的基本原理,基于朗伯定律,利用光散射原理研究了物面倾斜角与光能质心之间的关系;由沙氏条件下的几何光路关系,推导得到测量误差与倾斜角之间的关系式;通过实验数据对激光扫描测量产生的误差进行分析,验证理论推导的结果,在测量中具有避免出现粗大误差的实际意义。

深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析

文章基于三维时域势流理论和弹性细长杆理论,研究并提出了深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析方法。该方法采用时域物面非线性理论方法在瞬态位置直接时域模拟系泊浮体所需水动力,结合有限元方法计算系泊缆索的动力响应,利用异步耦合方法实现浮体和系泊缆索的时域耦合动力求解。既满足系泊浮体时域水动力耦合,又满足系泊浮体和系泊缆索动力耦合。通过对二阶非线性不规则波作用下深海系泊半潜式平台的时域耦合响应特性进行研究,将不同海况下物面非线性时域耦合静力响应和动力响应与间接时域耦合动力响应的三种方法计算结果进行比较。研究结果表明,系泊缆索动力响应明显,平台瞬态空间位置对垂荡低频运动影响较大,有必要在平台瞬时湿表面采用动力响应方法进行深海系泊浮体时域耦合响应分析。

基于高阶物面近似的自适应间断有限元法欧拉方程数值模拟

将高阶间断有限元与网格自适应相结合,于非结构网格上求解二维Euler方程。将数值解多项式的高阶项贡献用人工粘性项系数的形式进行量化,网格自适应过程中以人工粘性项系数作为网格自适应的指示器。在系数达到设定的上限阀值的区域进行网格加密,在系数达到设定的下限阀值的区域将迭代过程中加密过的网格稀疏以减少网格量。所有自适应均在高阶曲线逼近真实物面的基础上进行,以保证数值结果的精度。典型数值算例结果与实验结果进行了对比,表明采用该自适应间断有限元法可以保证以尽可能小的计算量得到高精度结果。

基于模型试验的泥石流坡面物源启动预警模型

为进一步探明银洞子沟物源区坡面物源启动机理与降雨的相关性,在进行详细的现场考察与工程勘察工作后选取了典型模型体,并采用20余组人工降雨物理试验方法将降雨强度与坡度设为控制变量,研究了4种坡形、5种雨强条件下,坡面松散物源的失稳机制及破坏模式。试验结果揭示了地表变形与地下物理力学参数变化的定量响应关系,并基于试验发生破坏的临界雨量,建立了银洞子沟传统I-D预警模型。之后提炼可靠预警参数(坡度、深部体积含水率),通过数学回归分析方法并采用Exponential模型,得出IGD、IGM多参数新型预警判别式,实现了传统I-D模型的有效修正,并具一定的可靠性和实用价值。

亚稳态分子间复合物面临的挑战

亚稳态分子间复合物（metastable intermolecular composite,MIC）具有高体积能量密度、高达数千米/秒的燃烧速率、微米级的临界反应传播尺寸等性能,在含能微机电系统（microelectromechanical systems,M EM S）器件、反红外诱饵材料、高能添加剂等诸多方面展现了很好的应用潜力;另一方面,氧化剂和还原剂以纳米尺度复合展现出独特的反应动力学特性,如颗粒尺寸依赖、传质扩散、能量释放等机制与传统固相反应有很大差别,这对于凝聚态物理科学来说也具有足够的吸引力。经过多年的研究,MIC材料的制备、性能、基础理论和应用方面取得了显著的进展,但同时也面临着诸多棘手的问题。

基于物面重叠的多附体船舶阻力数值模拟

阐述物面重叠技术,介绍重叠网格的基本原理以及物面重叠的处理方法,在此基础上采用单相Level-Set捕捉自由面方法和RANS方程对某型带多件附体的船舶进行阻力数值模拟,对其流场和自由面波形进行分析。与模型试验结果进行对比发现:数值计算结果与试验结果吻合良好,误差满足工程精度要求,验证了物面重叠技术应用于多附体船舶阻力数值模拟的可靠性。

智能物面对非定常分离流的最优自适应控制

以低雷诺数二维大攻角翼型绕流为研究对象,将非定常动边界计算流体力学方法与最优控制方法有机结合,研究二维不可压非定常流智能物面最优自适应流动控制的理论与算法,并将其用于固定攻角和俯仰振荡翼型绕流.结果表明:在给定合适的最优控制目标函数下,智能物面可最优地实时改变形状,得到能显著提高翼型性能的最优翼型.最优翼型在非设计工况下的气动性能也比对照翼型有所提高.

再论折面形抛物柱太阳能聚光器的改进

虽然折面形抛物柱太阳能聚光器有效解决了聚光不均匀、加工费用高及银反射光层易脱落等长期存在的三个难题,而且对于圆柱体形受光面,其效果与理论上完全一致;但对于像光伏电池板这种平面式受光体,则存在着随α角增大聚光效果下降的现象。本文对此产生的原因进行了理论分析,提出了改进方法,并推导出一个实用的计算玻璃条宽度的通用公式,这些对于该产品性能的完善及工业化生产都具有重要的指导意义。

基于椭圆–抛物双屈服面模型的砂–聚苯乙烯颗粒轻质填料应力应变分析

砂–聚苯乙烯颗粒轻质填料由工程细砂和聚苯乙烯颗粒按一定比例混合形成,有利于节省胶凝材料、降低土工填料附加应力和减小地基沉降,探讨该材料的应力应变关系对指导其工程实践变得尤为重要。基于椭圆–抛物双屈服面模型,推导了考虑轻质填料配比和围压特征的应力应变增量形式方程,结合轻质填料三轴固结排水剪切试验中的应力应变特性,分析了所推导的应力应变增量形式方程的合理性。研究发现,基于椭圆–抛物双屈服面模型的考虑轻质填料配比和围压特征的应力应变增量形式方程能较好地拟合材料偏应力–轴向应变–体变规律,能较好地反映材料的弹塑性、剪胀性和剪缩性,并结合轻质填土的变形机理给予相应解释。

基于LDV测量的物面压力计算方法

本文提出了一种基于LDV测得物体绕流场区域边界的流动信息 ,在成熟CFD程序中用第一类边界条件给定 ,通过对RANS方程的直接求解得出精细的物面压力分布的新方法。针对NACA0015带8度攻角的二维对称机翼湍流绕流场 ,进行了物面压力分布预报 ,并与水筒同步试验测出的物面压力作了对比 ,两者吻合情况良好 ,验证了方法的有效性。

折面形抛物柱太阳能聚光器的研制

针对抛物柱曲面镀银玻璃太阳能聚光器聚光不均匀、加工费用高及银反射层易脱落等三大缺陷,研制出了一种用"多折面"代替"曲面"、用"镀银双层玻璃"代替"镀银玻璃"的新型抛物柱折面形镀银玻璃太阳能聚光器。从理论与实践结合上,有效地克服了原太阳能聚光器的弱点,为低成本提高太阳能辐射功率密度开辟了一条新路。

给定压力形式的三维物面设计研究

水动力性能预报问题是通过势流理论或者粘性流理论对物体表面速度、压力等参数进行计算。论文研究的是水动力逆问题,即按照一定规律给出物面压力分布,然后根据母型物面求解对应的目标物面。采用格林定理和模型修正函数,建立速度势变化和物面修正量之间的相互约束模型,经过反复的计算迭代,给出满足压力分布要求的几何物面。考虑无限域中球和椭球的设计问题,其计算结果及其收敛过程表明该方法对于给定压力分布形式的三维设计问题具有较好的收敛性和较高的精度。

跨音速时物面Mach数变化特点及其应用

<正> 1 物面Mach数变化特点 若干实验数据表明,当Ma_∞趋近于1时,物面当地Ma数随Ma_∞的变化不仅具有已知的局部冻结特征(Ma/Ma_∞)~*=0;还呈现一种拐点特征,即(~2Ma/Ma_∞~2)~*=0(见图1,角注“*”表示Ma_∞=1处的数值)。由图可见,这些数据在趋势上支持了拐点特征。若承认冻结性,则有理由推断拐点性存在,否则不符合Ma～Ma_∞之间的不减规律;

圆物面与矩形底片间最佳匹配的条件分析

研究了有关ＣＣＤ相机的矩形格式与被照目标（通常是圆屏）相匹配的优化问题，对不同长×宽比例下两者的优化情况给予了分析，并得出了最优匹配的结论．

基于椭圆-抛物双屈服面模型的广义泊松比研究

适用性较好的土体模型除了能较好地模拟土体的应力-应变关系外,还应该能较好地反映土体的侧向变形,即合理计算广义泊松比。在椭圆-抛物双屈服面模型的基础上,建立了反映侧向变形特性的广义泊松比公式,并利用广义泊松比来研究砂-聚苯乙烯颗粒轻质填料的变形规律。文中研究了包括材料配比在内的主要参数对广义泊松比的影响,发现与剪胀有关的参数对广义泊松比的影响较大。基于砂-聚苯乙烯颗粒轻质填料的三轴固结排水剪切试验数据,给出了相关模型参数,结合该材料的剪切强度、变形特性与建立的广义泊松比公式,对该泊松比能否恰当反映土体的变形特性(剪缩、剪胀和侧向变形)进行验证,结果表明广义泊松比可以反映土体的变形特性,尤其是侧向应变及体积应变规律。

硼氢及客体二十面体簇合物的结构和稳定性

在B12H12(n=0、-1、-2、-3、-4)簇合物几何构型及稳定性研究的基础上，进一步对它的各种内含式和外接式二十面体簇合物(X@B12H12^-和XB12H12^2,X=H^1/+、Li^0/+、He、Ne、Be^0/2+、Na^+、Mg2+)进行了优化和计算,发现在内含式结构X@B12H12^2-中，当X=Li^+、Be^2+、Mg^2+时，构型较稳定；在外接式结构中，XB12H12^2-(C3ν)结构比。XB12H12^2-(C2ν)的结构稳定,通过IRC计算，确定XB12H12^2-(C2a)是X与B12H12^2-作用生成产物XB12H12^2-(C2ν)的一种过渡态。

相移电子散斑干涉测量物面形状

本文提出了一种用于测量三维物体表面形状的新方案.利用电子散斑干涉仪,通过两次图像采集之间折射率变化,获得代表等高线的相关条纹图,应用相移技术,可以获得高精度的形状测量结果.文中还讨论了自制气体相移器原理及性能。

生物标志物面临市场化难题

Singulex研发了一种生物标志物测试方法用于检测心脏疾病，并获得了大笔投资。

一种新的判断二维直角坐标网格角点在任意外形物面内外的算法

根据计算机图形学中的视线遮挡原理 ,提出了二维平面上判断直角坐标网格角点在任意外形物面内外的一种新算法 ,并计算了一个 2 7× 1 5的直角坐标点阵元素与 3个等腰三角形物面的位置关系 ,作为该方法的一个算例。计算结果表明 ,该方法精度高 ,计算量小 ,通用性好 ,并且易于推广至三维复杂情况。