离心叶轮叶片前缘椭圆长短轴比对性能的影响

使用数值研究方法研究了三个机器马赫数(Mu)下,小尺寸离心叶轮叶片前缘采用长短轴比例分别为1:1,2:1,3:1,4:1的椭圆形(圆形前缘可认为长短轴比为1:1)时叶片前缘附近流场情况及不同前缘形状对压缩机气动性能的影响(Mu主要应用于工程中,在离心压缩机中是用来衡量叶轮转速的一个无量纲量)。结果表明,椭圆形前缘随着长短轴比例的增大,可有效减小叶轮入口处的分离损失,使压缩机性能明显提高,喘振裕度及工作范围没有明显变化,并对结果进行了实验验证。经过静力分析,叶片前缘椭圆形长短轴比例的增加对叶轮强度影响不大。在小尺寸叶轮的设计和加工中,如压缩机在正常叶轮入口机器马赫数下运行(Mu=0.95附近),叶轮叶片前缘椭圆形长短轴比例对压缩机性能略有影响,可折衷考虑加工效率和压缩机性能;如压缩机在叶轮入口机器马赫数较高工况下运行较多(Mu大于1),叶轮叶片前缘椭圆形长短轴比例对压缩机性能影响较为显著,可将比例选为3:1或4:1。

颗粒长短轴比对饱和砂土液化影响的离散元分析

运用基于离散元方法的颗粒流软件(PFC)进行了不同长短轴比颗粒组成的饱和砂土试样在不排水条件下的循环剪切试验模拟,研究了颗粒长短轴比对砂土液化的影响。结果表明:颗粒长短轴比通过影响砂土试样的接触数量,进而影响砂土的抗液化强度与液化前后应变幅值,并且这种影响具有区间效应,长短轴比值为1. 6时颗粒接触数量最大,抗液化强度最高,剪应变幅值最小。

椭圆截面弹体侵彻性能的影响因素分析

为研究截面形状和头部曲径比对椭圆截面弹体侵彻性能的影响,开展了圆锥和椭圆锥压头的静态压痕试验,获得了不同截面压头缓慢贯入材料时的力-位移曲线。随后,基于30 mm弹道炮平台,开展了3种不同椭圆截面弹体在400~800 m/s撞击速度范围内正侵彻2A12厚铝靶试验,获得了靶体的破坏形貌及弹体侵彻深度。基于空腔膨胀模型及阻力函数修正系数,建立了椭圆截面弹体侵彻金属厚靶侵彻动力学模型,结合试验结果验证了模型的有效性,并系统分析了弹体截面形状和头部曲径比对侵彻性能的影响。研究结果表明,与圆锥压头相比,具有相同截面面积的椭圆锥压头贯入材料时阻力更大,当压头的截面长短轴比从1.00增大至2.00时,贯入阻力增大10.1%。当弹体截面面积相当,且各横截面保持长短轴比不变时,椭圆截面弹体的长短轴比越大,其侵彻性能越差;椭圆截面弹体侵彻性能随着截面长短轴比的增大和头部曲径比的减小而降低。

基于EQ4H型内燃机含裂纹曲轴的应力强度因子计算

内燃机曲轴上裂纹尖端的应力强度因子是计算裂纹扩展和疲劳剩余寿命的基础。首先利用Adams软件对曲轴—连杆系统进行刚柔耦合的动力学分析,得出第4曲柄销上承受的载荷最大,因此在其他边界条件相同时,第4曲柄销与轴肩的过渡圆角处最容易出现与轴肩呈45°夹角的椭圆形裂纹。然后将动力学分析得出的载荷作为曲柄销上的主要载荷进行裂纹尖端强度因子的计算,得到在不同长短轴比例(a/c)下强度因子随裂纹深度的变化趋势。在考虑到裂纹深度和裂纹长短轴比共同影响下,拟合得到EQ4H型内燃机曲轴几何形状因子的表达式,为此型号内燃机进行断裂力学的后续工作奠定了基础。

不同头型鱼雷入水冲击载荷研究

采用流体体积函数(VOF)多相流模型和动网格技术,开展了不同长短轴比椭球头型鱼雷入水过程及水下航行的动态数值仿真研究,分析了头型对鱼雷入水最大冲击载荷特性的影响,建立了最大冲击载荷和入水动压及头型长短轴比之间的函数关系。仿真结果表明:鱼雷最大冲击力与入水速度的平方成线性增加关系;随着长短轴比的增加,最大冲击力减小,且其相对减小量也随之减小,同时鱼雷在水下航行所受的阻力也会随长短轴比的增加而减小。研究结果可为鱼雷入水弹道和结构设计提供参考。

气体钻井椭圆井眼应力分布规律研究

利用复变函数方法对椭圆井眼井壁附近岩石的应力分布模型进行求解,研究了气体钻井条件下椭圆井眼的扩径机理。结果表明,在气体钻井过程中椭圆井眼井壁岩石受到周向应力影响较大,受到的径向应力和切向应力影响较小。在最小水平主应力方向上椭圆井眼附近岩石受到的周向应力最大,径向应力最小;在最大水平主应力方向上椭圆井眼附近岩石受到的周向应力最小,并且井眼附近岩石受到的切向应力状态发生改变,由压缩状态变为拉伸状态;径向应力在井眼一定范围内保持最大值。此外,随着椭圆长短轴之比变大,最小水平主应力方向上椭圆井壁处的周向应力快速变大,井壁处应力集中加剧,最大水平主应力方向上周向应力快速变小,井壁处应力集中减弱。

椭圆缩放管换热性能数值分析

为提高换热器性能,建立了不同长短轴比和扩缩比的椭圆缩放管几何模型,在雷诺数为12000~22000的范围内进行了数值模拟,以场协同数、努塞尔数、综合换热系数为评价指标,分析了椭圆缩放管的换热性能。结果表明:在扩缩比相同时,场协同数随着长短轴比的增加而增加,长短轴比为2时,场协同效果最好,在研究范围内,当雷诺数小于16000,长短轴比为2、扩缩比为1∶3时综合换热系数最大;雷诺数超过16000时,扩缩比为1∶1的综合换热能力更强。

扫描电镜纳米颗粒粒径自动检测算法

基于数学几何学,提出一种扫描电镜纳米颗粒粒径自动检测方法,该方法利用电镜颗粒图像的粒径分布及形状信息,采用长短轴比值和区域面积2种不同参数对颗粒是否团簇或残缺进行判断,实现筛选单个的完整颗粒,并使用MATLAB对不同粒径参数的颗粒宽边缘形状进行提取,运用最小二乘法求出颗粒粒径的像素值,经转化后得到真实值,从而实现了微纳米颗粒粒径的自动检测。试验选取聚苯乙烯纳米颗粒对方法进行验证,结果表明:对于团簇残缺较少的图像,采用长短轴比值和面积2种参数进行筛选均能准确有效提取单点颗粒,但团簇残缺颗粒较多时,采用长短轴比值效果更加准确,且计算颗粒粒径与实际值吻合良好。

换热管结构参数对车用散热器性能的影响

为提高汽车散热器的性能,建立了散热器的二维换热稳态模型,研究了换热管迎风侧结构参数(长短轴比)变化对散热器换热性能的影响规律。研究结果表明:随着换热管迎风侧长短轴比的增加,换热管表面换热能力略有下降,但换热面积明显增加,使散热器总换热量增加,散热器的换热性能提升。当长短轴比由1.0增加到2.0时,表面平均换热能力由5664.16W/m2降低到5623.57W/m2。

波纹钢板椭圆形管涵承载力影响参数分析

波纹钢板管涵在我国的应用和研究尚处于起步阶段,目前亦无此类涵洞的设计或施工规范。为在设计计算、安装 施工中探讨一个可靠的理论依据,本文将就影响波纹钢板椭圆形管涵承载力的诸主要因素做初步的论述。

亚临界雷诺数下椭圆柱绕流特性

研究了亚临界雷诺数下不同长短轴比(axial ratio,AR)下的圆柱绕流特性.通过数值模拟研究了亚临界雷诺数Re=3.9×10^(3)、5.0×10^(3)、6.0×10^(3)、8.0×10^(3)、10.0×10^(3),AR=0.11.6的二维椭圆柱绕流的升力系数、阻力系数以及St数的变化趋势,并结合涡量云图及压力系数分布特征分析了流动特性变化的原因.分析结果表明,在亚临界雷诺数下,不同雷诺数的最大升力系数CL:m均呈现随着AR增大而先增大后减小的趋势,并在AR=0.7时达到最大值.不同雷诺数的St数变化趋势基本一致,总体呈现上升趋势.平均阻力系数以AR=0.7的情况为临界,呈现出两种不同的变化趋势.研究结果可为基于压电构型的流致振动俘能装置的优化设计提供指导.

基于玻璃孔洞形态的弹道量化分析

在玻璃被钢珠击打类案件的现场勘查中,玻璃上遗留的孔洞是最明显、直接的痕迹物证。在工作实践中发现玻璃孔洞的“长、短轴”和钢珠击发的“入射角度”相关,为了解决两者相关的量性关系,本文以常见的钢珠击打玻璃类案件为基础,通过实验,记录多组不同“入射角度”下钢珠击打玻璃时形成的玻璃孔洞的“长、短轴”,用统计学的方法,研究了玻璃孔洞形态与击发角度之间的内在关联性。研究表明,“入射角度”在50°以内时与玻璃孔洞的“长、短轴”比值(L/S)呈正相关,运用数据分析软件,获得了相关数据模型。在现场勘查实践中,结合玻璃被击打后遗留孔洞的“长、短轴”比值(L/S),运用数据模型,可以快速计算出钢珠的“入射角度”,判断击发方向,找到钢珠的击发点,进而结合现场环境,发现嫌疑目标,极大地提高了现场勘查和破案效率。