基于Darcy-Stokes耦合模型的多孔介质颗粒悬浮液等效黏性系数计算

颗粒悬浮液广泛存在于自然界和工程应用领域,其黏性特征对其流动行为有着重要的影响.本文基于Darcy-Stokes耦合模型,给出了低浓度多孔介质颗粒悬浮液的等效黏性系数的计算公式.首先求解了一个辅助问题,即低雷诺数条件下线性分布的流场中多孔介质球引起的扰动问题.自由流区域采用Stokes方程,多孔介质球内部区域采用Darcy方程,界面上则采用质量守恒条件、法向力平衡条件以及Beavers-Joseph条件或B eavers-Joseph-Saffman条件,使用待定系数法推导了自由流和多孔介质区域的流场的解析表达式.其次,依据流场解析解计算了外边界上由多孔介质球引起的附加热耗散率,确定了低浓度条件下特性黏度与达西数Da和Beavers-Joseph系数α_(BJ)的定量关系,结果发现:特性黏度随着α_(BJ)增加而增加,且α_(BJ)越大,特性黏度增加的幅度也越小;当10^(-6)≤Da≤10^(-4)时,特性黏度接近于2.5,与经典的爱因斯坦黏性公式相符.当10^(-4)≤Da≤10^(-1)时,特性黏度快速下降,因而等效黏性系数更加接近于流体本身的黏性.最后将本模型计算结果,与DarcyBrinkman模型结合界面剪切应力跳跃条件计算得到的结果进行对比,结果发现当Beavers-Joseph系数和界面应力跳跃系数之和为1时,两类模型在低达西数条件下的结果是几乎是一致的.

液压缸驱动平面转动机构的等效负载折算方法研究

针对液压缸驱动平面转动机构的等效负载折算问题,利用等效力矩法推导得到等效质量和等效黏性阻尼系数计算公式,并利用AMESim仿真平台对液压缸驱动平面转动机构进行建模和仿真,通过比较等效后系统液压固有频率和阻尼比理论计算结果与等效前机构液压固有频率和阻尼比仿真结果,证明了理论分析得到的等效质量和等效黏性阻尼系数计算公式是合理的。所提出的等效负载折算方法,同样适用于采用气缸或电动缸驱动的平面转动机构。

砂岩压实三元解析减孔模型及其石油地质意义——以鄂尔多斯盆地十里加汗地区二叠系下石盒子组致密砂岩为例

以鄂尔多斯盆地十里加汗地区二叠系下石盒子组致密砂岩为研究对象,定量研究砂岩致密化过程中不同埋深、不同时间、不同压实强度对孔隙度的影响。首先深入分析砂岩压实剖面,其次以黏弹塑性应力-应变模型为基础进行理论推导,然后分别利用多元回归和迭代运算方法来确定砂岩弹性模量和等效黏性系数随埋深和时间的变化趋势,最后建立砂岩压实三元解析减孔模型,并通过与镜下薄片观察结果和常用模型进行对比来证明其合理性。新模型能将减孔量分为弹性减孔、黏塑性减孔和胶结减孔3个部分,针对下石盒子组2段岩屑砂岩的模型计算结果与Houseknecht图版上镜下薄片的统计平均值较为接近,基本上能反映砂岩正常演化趋势上压实与胶结作用的相对强弱。此外,该模型能更合理地解释受溶蚀增孔作用影响不大的砂岩的压实作用,而且能够评价不同埋藏和抬升过程的砂岩压实程度及其对储集层致密化的影响。

有局部稀薄气体效应的高超声速流动数值模拟

近空间高超声速飞行器当飞行高度和速度足够高时,其流场计算可能要考虑稀薄气体效应,传统的计算流体力学(CFD)方法预测的阻力和升阻比将不够准确。而现有的模拟稀薄气体流动的计算方法由于其计算量巨大,难以在工程实际中应用。因此需要发展能用于近空间高超声速飞行器流场的可行、可靠的计算方法。陈杰和赵磊在文献[1]中针对边界层中既有强剪切而气体分子自由程又相对较大的情况进行分析,提出了刻画此类局部稀薄效应的无量纲参数Zh,并提出了在传统CFD中通过采用依赖于Zh参数的等效黏性系数考虑局部稀薄效应对阻力计算影响的研究思路。因此,本文尝试将此等效黏性系数纳入CFD模型中,以在70km高空,以马赫数15飞行的小迎角钝平板为例,来检验计算方法是否合理可行。结果表明:和传统的CFD方法所得结果相比,新模型计算的阻力减小,升阻比增加,其改进的方向与现有飞行试验结果定性相符,且所增加的计算时间非常有限,可方便地应用于现有的计算空气动力学中。

飞机前起落架磁流变液减摆器设计与性能分析

为解决飞机前起落架摆振问题,安装减摆器是一种可靠而有效的措施。为实现减摆器阻尼力的可调可控,采用磁流变液作为工作介质,以某型无人机前起落架等效黏性阻尼系数为设计依据,设计一种压差剪切式磁流变液减摆器。首先,利用Maxwell有限元软件对减摆器磁路进行仿真优化。其次,将减摆器安装在疲劳机上进行试验。实验结果表明:减摆器阻尼性能达到设计要求,实现了阻尼力的可调、可控。