基于FSI模型的线性压缩机排气阀颤振与回流特性

针对线性压缩机阀片的颤振加剧阀片的疲劳失效,影响压缩机性能和工作寿命问题,采用三维流固耦合(FSI)模型对线性压缩机排气阀片开启、关闭过程进行了的模拟,研究了压缩机的工作压比、活塞运行频率对阀片颤振周期和阀片回流的影响。研究结果表明:FSI方法能够有效地预测阀片颤振与阀片的回流,并得出了预测阀片颤振周期与活塞运行频率之间的经验关联式。研究结论可为直线压缩机阀片的实际应用提供理论依据。

某景观工程构筑物钢结构的设计与分析

采用Midas GEN软件对东岸塔、观鸟塔、树屋钢框架结构进行了一阶弹性分析、二阶弹性分析、稳定性分析等。主要计算指标、强度、稳定、变形、舒适度验算等均满足现行规范要求,结构安全可靠。计算结果表明:圆形平面建筑在风荷载和地震作用计算时,应按15°增量方向角进行包络计算,确定该荷载作用下的最大方向角;立面形态复杂的建筑结构,应进行二阶弹性分析;高宽比较大、第一周期也较大的圆形平面建筑,应进行临界风速的验算;对于曲柱,应进行稳定性验算。

汽水分离器分离效率的冷态实验研究

研究了一种用于核电站的新型高效汽水分离装置。针对波形板汽水分离装置两相流动复杂的问题,在改变结构参数和工作状态情况下对汽水分离器进行冷态实验,采用玻璃纤维过滤法测量其分离效率。结果表明:带有收集钩的波形板汽水分离器的效率远高于无钩分离器;增加折边长度对效率影响不大;为提高分离效率,屈折角度应为54°,板间距为20mm;气流速度临界值为5m/s,当超过此速度时,水膜发生破裂,二次夹带明显增加,且脱水效率下降。根据实验数据分析得到的最佳结构参数,可用于指导该装置的设计。

叠层板状结构流致振动特性研究

将管道理论引入叠层板状结构的流致振动研究,在势流理论下,基于输流管道的哈密顿原理,建立叠层板状结构的流致振动模型,用微分求积法对模型的运动方程进行求解,研究系统零流速状态的固有频率和模态,运用特征值分析与响应分析结合的方法,确定系统失稳的临界流速与形式。结果表明,悬臂支承模型发生颤振失稳;两端固支模型发生屈曲失稳。

变极性等离子电弧形态对电弧力的影响

研究了变极性等离子弧焊接工艺中,电弧形态及力学行为随焊接过程变化的现象,提出了变极性等离子电弧力学行为随电弧形态的改变而变化的规律。通过高速摄像以及对电弧力和电流的同步检测,证实了联合型等离子弧在反极性时间内易形成双弧的事实。

桥梁主梁端部翼板颤振主动控制流固耦合计算

安装主动控制翼板是提高大跨度桥梁颤振稳定性的一种有效方法。运用流固耦合技术对桥梁颤振主动控制进行计算分析,可以考虑气动翼板的大幅度扭转以及气动翼板和主梁端部的气动干扰效应。通过对商用软件FLUENT二次开发,建立了竖弯和扭转流固耦合数值仿真计算模型,并对主梁端部安装了主动控制翼板的大海带桥的颤振稳定性进行了数值仿真计算分析。系统地研究了前后翼板相对于主梁的角速度对颤振性能的影响。数值仿真计算结果表明:没有采用主动控制翼板时,颤振临界风速计算值和风洞实验值吻合良好。采用主动控制翼板后,当前翼板角速度与主梁反向,后翼板角速度与主梁同向时控制效果良好。且随着气动翼板角速度增大,主梁扭转位移减小。旋涡脱落图表明:作用在翼板的流场和作用在主梁的流场相互干扰,因此作用在整个系统上的力矩变化不仅来源于气动翼板的力矩,而且来源于流场形态的改变。计算表明在上述良好的控制时,气动翼板提供反向力矩,且与作用在主梁上的力矩相位相反,最大限度地平衡了作用在主梁上的力矩,使作用在主梁系统上的力矩均值减小,这是主动控制翼板提高桥梁颤振稳定性的原因之一。最后研究了气动翼板合适长度,计算表明:当气动翼板长度为主梁宽度的10%~15%时,颤振主动控制效果较好。

板状结构流致振动的研究

采用二维不可压缩无粘流体模型 ,探讨了板状结构的流致振动问题。发现板在两端简支、中点联结松动时 ,结构首先出现屈曲失稳 ,而不会发生颤振失稳。求得了具体结构参数情况下的第一阶屈曲临界流速 ,计算了结构参数变化对临界流速的影响。

动压浮离抛光盘结构化流道的液流特性

针对动压浮离抛光盘流场特性优化问题,提出了楔形、L型、抛物线型3种典型的结构化流道.建立了流场约束数学模型,利用Matlab对比分析了不同结构参数下结构化流道环境产生液体动压的能力,得到了浮力与膜厚关系曲线、压力分布曲线以及浮力与各结构参数的关系曲线.同时,运用Fluent对3种结构化流道环境的流场压强与速度分布进行了仿真.理论计算与仿真结果表明:抛物线形结构化流道产生浮力的能力最强,楔形结构化流道次之,L形结构化流道远落后于前两种;工件安装区域形成的流场速度稳定,有利于非接触式抛光加工.

轴向流作用下板状叠层结构的Hopf分叉

研究轴向流作用下板状叠层结构在三次非线性弹簧约束下的Hopf分叉。假设各板在同一时刻有相同的变形 ,建立轴向流作用下悬臂板状梁的三次非线性模型 ,采用Galerkin方法将偏微分方程化为常微分方程 ,并利用Hopf分叉代数判据得到系统临界流速及相应线性系统纯虚根的解析表达式 ,最后用数值方法模拟了理论结果。

高速航行体水下发射水动力学研究进展

高速航行体水下发射水动力学研究,是具有重大工程应用背景的前沿基础问题.与之紧密相关的非定常空化流动,特别是空泡稳定性、溃灭等问题,是影响发射载荷及安全性的关键.本文首先简述了这一领域的主要科学问题,归纳了主要控制参数和影响方式;之后针对非定常空化流动问题,综述了已有的实验观测手段及数值模拟方法;总结了空泡发展、稳定性、溃灭及流动控制等重要物理机制、模型及各因素相互作用规律;最后展望了该领域仍存在的主要科学问题与未来发展趋势.

基于不可压缩粘性流对板状结构的稳定性分析

基于粘性流理论考虑结构-流体的耦合效应,研究四跨简支板状梁在轴向流作用下的振动及其稳定性。采用假设模态法建立刚性水槽内多跨板状梁结构在轴向流体中的运动微分方程,分析系统的颤振临界流速随间隙和板厚的变化规律。结果表明:四跨简支板状梁在轴向二维粘性流中发生颤振失稳;在本文参数下,系统的颤振临界流速随水槽内间隙的增大而降低,随板状梁厚度的增大而提高。

多跨输液管的稳定性及动力响应

本文研究了在工程中常见的支承在多个弹性支座上的输液管系，用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理和有限元法建立管道系统的运动方程，通过求解带有陀螺矩阵的振动方程组的特征值问题计算了这种管系的临界流速，结果表明，前两阶模态的临界流速相同，且明显高于单跨管的最低临界流速；用威尔逊－θ逐步积分法考察了管系在临界流速附近对扰动的响应，结果表明，当小于临界流速时，响应主要是低频周期振动；反之。

低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的稳定性

为了研究低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的稳定性,首先建立低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的物理模型并抽象出相应的定解问题;其次,用无量纲分析方法和线性稳定性分析方法得到小扰动振幅的Orr-Sommerfeld方程(简称O-S方程);然后,利用摄动法对O-S方程进行求解,得到低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的稳定性判据及新的临界雷诺数;最后,以低沸点液氮液膜为例分析了各参数对稳定性的影响。结果表明:平板倾斜角、雷诺数、平板与液膜间的温差以及物性参数的减小都使得液膜流动稳定性增强,而波数的减小将使得流动稳定性下降。

1000MW超超临界汽轮发电机组轴系的稳定性

针对邹县发电厂4期工程1000MW超超临界汽轮发电机组提出了轴系的稳定性问题,对轴系设计阶段轴承的失稳转速、比压和对数衰减率,以及轴系的横振特性和扭振特性等进行了分析,采用日立Q因子法对轴系稳定性进行了判别,对气流激振的原因、防止激振的设计准则和措施以及机组实际投运的情况进行了阐述,同时介绍了国际各大制造厂对汽轮发电机组轴系稳定性的基本判定依据。

板状梁结构流致振动及其稳定性

主要研究了受非线性支承的板状梁结构的流致振动问题。采用二维不可压缩粘性流体模型 ,建立了板状梁运动的偏微分方程 ,并应用Galerkin方法把此偏微分方程转化成了常微分方程 ;以流体流速作为变化参数 ,运用稳定性理论分析了平衡点附近定常解的稳定性问题 ;应用WATLAB软件对该方程进行了数值模拟 ,其结果与理论分析所求得的临界流速数值完全一致 ;

悬臂叠层板状结构稳定性研究

将管道理论引入叠层板状结构的流致振动研究,在势流理论下,基于输流管道的哈密顿原理,建立悬臂支承叠层板状结构的流致振动模型,用微分求积法对模型的运动方程进行离散,运用特征值分析与响应分析结合的方法,确定系统失稳的临界流速与形式,并研究不同参数对稳定性的影响。结果表明,悬臂叠层板发生颤振失稳,间隙,管/液质量比,间隙和流速非对称参数对颤振流速有一定的影响,但在该研究参数范围内对系统失稳形式没有影响。

高耸结构振动稳定性分析

阐明了发生驰振的机理,对高耸结构的驰振进行理论分析,导出了驰振的运动微分方程,并结合我国规范,推导了更适用于高耸结构而且可考虑其它振型的驰振临界风速计算公式,并配有算例。

二维槽流中矩形板的稳定性分析

研究了二维槽流中矩形板的稳定性问题,采用了伽辽金法解板的运动微分方程,利用傅立叶变换从流体势函数方程得到了扰动压力,采用奇异积分方程法处理流固耦合边界,得出板在不同边界约束下的失稳方式。

速流结构汇流槽板动力性能研究

速流结构是治理公路大型泥石流的有效技术类型,由汇流槽和速流槽组成.汇流槽在泥石流冲击作用下的受荷性能是速流结构应用的关键技术之一,本文建立了汇流槽板质量-阻尼-弹簧动力学模型,据此运用结构动力学方法构建了汇流槽板的挠曲线方程和动力学方程,为汇流槽板结构强度设计及变位控制设计提供了依据,其成果于平川泥石流防治工程中得到成功应用.

分体式主梁桥梁颤振稳定性流固耦合数值计算研究

通过对计算流体力学商用软件FLUENT二次开发,建立了二维弯曲和扭转流固耦合数值仿真计算模型,研究6种钢箱梁桥梁方案的颤振稳定性:①整体钢箱梁;②~④不同中央开槽率的钢箱梁(开槽率分别为20%,40%和100%);⑤中央开槽与中央稳定板组合钢箱梁;⑥中央开槽与中央稳定板和水平稳定板组合钢箱梁。数值计算结果表明,对于颤振稳定性,中央开槽钢箱梁优于整体式钢箱梁;在假定主梁截面特性及桥梁自振频率不变的条件下,适当的开槽率可以使钢箱梁颤振临界风速达到最高;中央开槽与中央稳定板和水平稳定板组合钢箱梁可进一步提高桥梁颤振临界风速。数值仿真计算结果和风洞试验结果基本吻合。