考虑激励幅值慢变的卷绕头转子系统动力学建模

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动力学特性求解,得到仅存在初始不平衡量以及卷装不良带来的激励频率、幅值慢变下的非线性动力学行为。通过分析轴心轨迹、时域波形和幅频特性曲线等结果,发现卷绕头转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,出现新的频率成分。进一步对比分析了不同节点处的振动频谱,其结果可为卷绕头转子系统动力学设计和故障识别提供一定理论支持。

不同螺旋缠绕异形管换热器壳程性能数值研究

缠绕管的形状对螺旋缠绕管换热器的传热能力有重要影响,本文建立了具有不同截面形状的螺旋缠绕管换热器模型,数值研究了八种不同截面形状的缠绕管对螺旋缠绕管换热器壳程流动与传热性能的影响。相比于传统圆管,三叶管和水滴管对壳程流体造成的扰动较大,增强了螺旋缠绕管换热器的综合换热性能,而三叶管则具有最大换热能力。进一步分析了不同冲刷方式对螺旋三叶管换热器和螺旋水滴管换热器壳程性能的影响,结果表明:在相同的进口工况下,螺旋三叶管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了11.8%~15.5%,阻力系数增大了41.9%~49.6%;螺旋水滴管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了2.8%~4.3%,阻力系数增大了3.2%~6.8%;在雷诺数为2 603~5 206的工况条件下,管截面与流动方向夹角为0°的三叶管换热器综合换热性能最好,而管截面与流动方向呈逆流形式的水滴管换热器综合换热性能优于顺流形式。

三维时域自由面格林函数法的时域绕射力计算研究

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对三维时域面元法开展绕射力计算研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,记忆项的求解采用Beck团队的方法;其次,推导出全浪向绕射力脉冲函数法编程所用的数学表达式;然后,采用分布源模型求解源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域绕射力;最后,针对Wigley I船型开展绕射力和FK力计算,并与公开的试验和计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。本文方法和代码可用于船舶工业CAE软件势流求解器和波浪中船舶非线性失稳运动预报。

肝细胞癌中肿瘤包绕型血管模式在临床预后评价中的意义

目的探讨肝细胞癌中肿瘤包绕型血管(vessels encapsulating tumor clusters,VETC)模式与临床病理特征的关系及预后意义。方法收集315例肝细胞癌石蜡样本,应用CD34、CD31免疫组化染色标记肝细胞癌组织血管生长模式。根据染色结果分为两种不同的血管模式:具有离散血管腔的毛细血管型模式和具有窦隙状血管腔并形成蛛网状血管网、血管内皮完全包绕肿瘤细胞簇的VETC模式。分析VETC模式与肝细胞癌临床病理特征的相关性以及预后意义。结果42.5%(134/315)肝细胞癌组织中出现VETC模式。将VETC占比≥20%的肿瘤面积定义为VETC+型肝细胞癌,315例中VETC+型肝细胞癌占19.4%(61/315)。45.9%(28/61)VETC+型肝细胞癌中可见粗梁型组织学结构。VETC+型肝细胞癌与肿瘤最大径>3 cm(P=0.011)、高α-甲胎蛋白(AFP)水平(P=0.022)、组织学分化差(P=0.002)、存在粗梁型组织学结构(P=0.009)和有微血管侵犯(P<0.001)等相关。VETC+型肝细胞癌患者中位总生存(overall survival,OS)和中位无瘤生存(disease-free survival,DFS)时间分别为20、13个月,VETC-型肝细胞癌患者中位OS、DFS时间分别为59、40个月,差异均有统计学意义(P均<0.001)。Cox多因素回归分析显示,VETC模式是评估肝细胞癌患者OS和DFS的独立风险因子(OS:HR=1.490,P=0.039;DFS:HR=1.476,P=0.044)。结论VETC是肝细胞癌常见的血管生长模式,评价该模式有助于预测肝细胞癌的复发和预后。

圆管和扁形管的绕管式换热器壳侧流体降膜流动特性

为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分布均呈现“波谷-波峰-波谷”形状;扁形管的管外流体降膜流动速度明显大于圆管;圆管的管外液膜最薄处为圆周角120°处,扁形管的管外液膜最薄处在90°~120°之间;随着管间距的增加,圆管和扁形管的管外液膜平均厚度均呈下降趋势,扁形管周向液膜平均厚度比等周长圆管小10%~29%;随着缠绕角的增加,扁形管的管周向液膜平均厚度比等周长圆管小4%~28%。因此,推荐使用扁形管替代圆管作为绕管式换热器的缠绕管。

蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点抗震性能研究

目的 提出一种蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点,探究节点抗震性能及不同因素对其影响规律,为相关设计提供借鉴。方法 理论分析蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点传力机制,建立并验证蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点ABAQUS模型,研究端板厚度、开孔率对节点初始转动刚度、承载能力、耗能能力、延性、刚度退化及破坏形式影响规律。结果 蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩最终由柱腹板与正向端板抗弯、柱翼缘与侧向端板抗剪承担;剪力最终由高强摩擦型螺栓连接面间摩擦力承担;端板厚度及开孔率越大,节点耗能进入蜂窝梁耗能阶段越早,连接刚度足够时节点抗震性能主要取决于蜂窝梁。结论 提出了蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩路径传递分配系数计算方法,建议节点端板厚度应大于1倍柱翼缘厚度,开孔率取值为60%~65%。

非恒定流下桩群绕流特性试验

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用声学多普勒流速仪(acoustic Doppler velocimeter,ADV)测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩群绕流对底层流场、横纵向时均流速分布、横纵向紊动强度等的影响规律。研究表明:横、纵时均流速大小均与流量变化相关,纵向时均流速均为正值,横向时均流速在左右岸对称测点上大小一致。纵向流速相对紊动强度和横向流速紊动强度仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关,桩群绕流对附近流场的影响范围有限,且不同区域受到桩群绕流的影响程度存在一定差异。

熔喷非织造布卷绕张力分析及优化

为了研究卷绕过程中布卷内部应力分布规律,以厚壁圆筒理论模型为基础,对布卷内部周向应力分布进行弹性力学推演。通过低应变拉伸试验确定熔喷非织造布允许的拉伸条件,并在此基础上,以恒张力卷绕、恒力矩卷绕和锥度张力卷绕为例,分析了不同卷绕条件下布卷内部周向应力的分布情况,提出恒内张力卷绕策略,并得到了其卷绕张力函数曲线。结果表明:不同卷材的力学特性对卷绕效果存在较大影响,锥度张力卷绕和恒内张力卷绕均可有效改善卷绕效果并增大卷径比,采用恒内张力卷绕可有效避免收卷后的卷材不均匀变形问题。

因天气影响的航空器绕飞管制安全评估及策略分析

为降低航空器在绕飞情况下管制指挥事故的风险,采用事故树分析法(fault tree analysis, FTA)和层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)相结合的方式对管制员在进行绕飞管制时发生指挥事故建立综合风险评估模型并制定风险管控措施,以及验证所提管控措施的有效性。首先对各风险因素进行逐层分析,找出其关联性,建立绕飞管制指挥事故的事故树模型。以此为基础,结合层次分析法,确定各层风险指标权重。同时依据各指标总权重的排序结果,提出了在绕飞情况下管制指挥事故的管控措施,最后以长沙区域管制空域为实例对所提方案进行验证。结果表明:在本文方案下虽然雷雨、风切变、协调程序过于复杂和航空器偏离计划航路仍然是导致绕飞管制事故的重要因素,但其重要程度下降了6.2%,且成熟管制员人数不足、扇区流量大和预案频繁发生变化的状况得到有效解决。证明了该方案能够有效抑制导致绕飞管制指挥事故发生的事件的重要程度,减少因极端天气和扇区负荷过大而出现的安全风险事故,整体提高管制系统的稳定性和可靠性。

绕墙底转动模式下装配式挡土墙土压力研究

墙背土压力分布及大小是装配式挡土墙设计的关键依据。设计并开展新型装配式混凝土挡土墙现场试验,研究挡土墙在加载条件下的位移模式和土压力分布规律。以现场试验为原型,建立无黏性填土、墙背倾斜且粗糙的挡土墙理论计算模型,同时考虑挡土墙位移模式与大小、土拱效应和土层间剪应力的影响,采用水平层分析法推导了绕墙底转动(RB)模式下挡土墙的土压力计算公式。结果表明:①该装配式挡土墙整体性能良好,绕墙底刚性转动。在RB模式下,墙顶处土体最先达到主动极限状态,土体从上至下逐渐达到极限状态;任意深度处的土体位移S_(c)达到7 mm时将达到极限状态,即S_(c)=0.16%H(H为墙高)。②本文理论解与试验值吻合较好,计算公式可用于求解挡土墙绕墙底转动过程中的土压力分布及大小。③随着挡土墙转动幅度的增大,土压力分布曲线凹向逐渐明显,土压力合力作用点高度呈现先降低后回升的现象;挡土墙转动角度η=0.007 rad为挡土墙达到主动状态的临界值。

非恒定流下桩群绕流局部冲刷试验

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行模拟计算仿真,研究非恒定流下桩群绕流局部冲刷发展过程。研究表明:上游单桩的冲刷范围为桩前2D(桩径)至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D;下游单桩的冲刷范围为桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D,且桩群各个区域的横向冲刷断面也有差异;最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,且20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

基于结构化多孔表面定常吸气的圆柱绕流场控制

通过风洞试验研究了在雷诺数为10000时圆柱尾流主动流动控制效果,流动控制通过基于结构化多孔表面定常吸气实现,试验工况具有不同的等效吸气系数C_μ。尾流的二维流场测量通过粒子图像测速(PIV)实现,在瞬时流场结果的基础上进行本征正交分解(POD)得到模态特性、瞬时涡量演变、脉动速度功率谱、时间平均流动特性和阻力系数估计等的分析与对比,评估流动控制效果。试验结果表明:施加流动控制后的流场POD模态能量分布发生变化,旋涡的顺流向能量输运过程得到增强,当C_μ足够大时,旋涡脱落模式发生改变。剪切层沿顺流向延长,上下剪切层之间趋于平行,涡量值得到削弱。脉动速度的主频被削弱,湍流的波动和动量交换效应得到抑制;阻力系数估计值可降至无控圆柱的约11%。

网格拓扑对圆柱绕流计算的影响研究

使用DDES湍流模型(Delayed Detached-Eddy Simulation)对流动复杂的亚临界雷诺数(Re=3900)圆柱绕流进行了数值计算,重点从模型尺度调控、湍流结构捕捉能力及流场统计积分量等方面分析了不同网格拓扑对大分离流动求解精度的影响规律。计算结果表明:使用H型、C型网格拓扑及在远场设置非结构网格时,流场表现出良好的湍流谱生成能力,捕捉到较多的高频-小尺度涡结构,同时计算的阻力系数值、回流区长度等物理量与实验值拟合较好;O型网格拓扑流场耗散较大,计算精度相对较低。

航天器受控绕飞任务规划与自主通用软件实现

针对日益复杂的太空安全形势和空间在轨服务需求,基于自研的自主航天任务设计工具箱研究了航天器受控绕飞轨迹设计及规划方法。假设航天器采用多脉冲机动完成受控绕飞任务,首先分析受控绕飞的任务流程,并给出进入绕飞段和快速绕飞段的轨迹设计方案;然后,针对目标航天器轨道为圆轨道和非圆轨道的情况,计算了多脉冲拱线抵近和多脉冲圆形绕飞过程中各导航点位置和所包含瞄准序列段的参数;最后,通过自主航天任务设计软件实现了受控绕飞任务的轨迹规划,对绕飞参数进行了分析。仿真结果表明:受控绕飞所需总的速度脉冲随进入绕飞段的任务时间和最大转移飞行角的增大而减小,随快速绕飞段绕飞半径、绕飞点数、绕飞周期时间比例的增加而增加。

高雷诺数下倒虹吸闸墩绕流水力特性

为研究倒虹吸出口闸墩绕流特性,以南水北调某典型倒虹吸为例,基于Flow3D软件建立倒虹吸模型,根据现场原型实测水位、流速进行模型验证;利用该模型模拟了雷诺数6.17×10^(6)~9.38×10^(6)范围下闸墩绕流特性。结果表明,高雷诺数条件下,随着雷诺数的增加,闸墩绕流造成的液面波动幅度增加,中墩液面波动显著大于边墩;闸墩后的尾涡量持续增加,雷诺数对斯特劳哈尔数影响不大;边侧闸墩受力的非对称性明显,边墩闸室间特征流速偏流比存在先增大再减小的变化规律,偏流效应造成的离心距不断增加。本研究可针对性改善输水工程水流流态。

GPR绕射波与反射波分离的变分模态分解方法研究

针对传统绕射波与反射波分离方法易造成有效信号丢失的问题,本文利用二维变分模态分解(2D-VMD)进行探地雷达(GPR)数据的绕射波与反射波分离。对二维GPR数据进行2D-VMD分解后,可得到包含从低频低波数到高频高波数的各阶模态分量及各阶模态分量的F-K谱。通过分析绕射波与反射波在频率-波数域的差异,分别重构绕射波与反射波对应的模态分量,得到分离后的绕射波与反射波数据。数值模拟与实测数据处理结果表明,相比于传统方法,该方法可以有效分离绕射波与反射波,并且不损失任何有效信号。

基于经筋理论探讨“绕肩胛”与颈痛伴旋转功能障碍的对应关系

目的立足于经筋古籍原文,发现“绕肩胛”与手阳明、手太阳经筋相关,并从两条经筋与颈痛伴旋转功能障碍的联系入手,探讨“绕肩胛”相关经筋与颈痛伴旋转功能障碍是否存在对应关系。方法收集20例颈痛伴功能障碍的肩胛区域疼痛志愿者,对肩胛区8个阳性反应点进行触诊,根据疼痛部位以及颈部旋转功能障碍的类型,探索二者之间的对应规律。结果10例旋转伴后伸功能受限患者,在肩胛上区出现阳性反应点为9例,符合占比90%;10例旋转伴前屈功能受限患者,在肩胛下区出现阳性反应点为9例,符合占比90%。因而旋转伴后伸功能受限与肩胛上区、旋转伴前屈功能受限与肩胛下区存在对应关系。结论手阳明经筋与旋转伴后伸功能受限、手太阳经筋与旋转伴前屈功能受限存在对应关系。

亚临界区圆柱绕流相干结构壁面模化混合RANS/LES模型

本文发展了一种具有壁面模化大涡模拟能力的雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)和大涡模拟(LES)方法的混合模型(简称WM-HRL模型),致力于对亚临界区雷诺数钝体绕流相干结构这类复杂流动现象进行高置信度的CFD解析模拟研究.该方法通过一个仅与当地网格空间分布尺寸有关的湍动能解析度指标参数rk即可实现从RANS到LES的无缝快速转换,并且RANS/LES混合转换区的边界位置及其各个分区(包括RANS区、LES区及RANS/LES混合转换区)对湍动能的解析能力均可通过两个指标参数nrk1-Q和nrk2-Q准则进行预先设定.通过对雷诺数Re=3900下圆柱绕流场的系列数值模拟研究,获得了能够高置信度解析并捕捉其绕流场中三维时空瞬态发展相干结构特性的湍动能解析度指标参数nrk1-Q和nrk2-Q准则的组合条件.研究表明,该WM-HRL模型不仅能够准确获取圆柱绕流场中剪切层小尺度K-H不稳定性结构的精细谱结构,而且在同一套网格系统下通过变化湍动能解析度指标参数nrk2-Q和nrk1-Q准则的组合条件,还可以精细解析圆柱绕流场中两类不同回流区的长度结构特征,及其对应的圆柱尾部近壁面处V和U形两个平均流向速度剖面的分支结构特性.

民间器物绕线板文化因子在家具设计中的创新应用

目的民间器物绕线板是做针线活的必备工具之一,也是中华优秀传统文化的重要物化载体,挖掘绕线板中文化因子的视觉表现优势,设计出集聚文化意蕴与审美格调的现代家具。方法首先,运用可拓语义对绕线板纹样进行归类分析,提取纹样的造型意象特征,确定代表文化内涵的意象词汇并进行优度计算;其次,采用眼动试验分析用户对纹样的视觉偏好,量化消费者的感性认知;再次,提取文化元素并建立设计因子图谱;最后通过拓扑结构对设计元素进行重组、演绎等再造表达,并将之运用于新中式家具产品设计中。结论基于可拓语义和眼动试验的文化特征提取及应用设计,可以帮助家具设计师选定符合用户审美偏好的设计因子,摆脱单一主观经验的人为提取方法,改进用户的视觉体验,助力用户加深对民间器物文化的认同与传承。

一种基于MISOCP的复杂绕飞区轨迹优化方法

针对复杂绕飞问题,为提升优化方法的全局寻优能力,提出一种基于混合整数二阶锥规划(MISOCP)的迭代求解算法。首先,定量分析了传统序列凸化方法处理绕飞区(NFZ)约束产生的误差;随后,为消除误差,利用整数变量结合自变量变换将绕飞区约束转化为混合整数线性约束;最后,将原问题转化为MISOCP问题,并设计了迭代算法进行求解。仿真表明,本方法全局寻优能力强,且求解时间仅为GPOPS的20%。对随机生成的复杂绕飞场景,本方法鲁棒性较好,且平均求解时间在10 s量级。