二维楔形体入水砰击仿真研究

基于数值仿真的方法对二维刚性楔形体的入水砰击问题进行了研究.建立了包含气水流场的二维有限元模型,考虑空气、重力等因素在砰击过程中的影响,研究了流场的自由液面、压力和速度等物理量的变化情况.对不同入水角的楔形体入水的砰击压力峰值系数进行了计算,分析压力峰值的变化规律.结果表明,楔形体入水砰击压力峰值系数不仅与入水角度有关,而且与入水速度也有很大的关系.     

锥形浮子入水冲击受力状态的数值模拟

为了分析锥形浮子入水冲击的规律,基于Fluent软件采用动网格技术,对斜升角分别为30°、45°、60°的锥形浮子入水冲击过程进行了模拟仿真.通过分析压力和速度数据,发现在锥形浮子入水瞬间水面对浮子产生的冲击十分巨大;压力峰值先于冲击载荷峰值出现,而且两峰值之间的时间间隔随锥体斜升角的增大而增大.     

斜盘式轴向柱塞泵柱塞运动学分析的一般模型

考虑斜盘式轴向柱塞泵斜盘倾角、斜盘交错角及柱塞倾角结构特征,采用坐标变换法,建立了柱塞泵柱塞运动学分析的一般数学模型.经分析结果表明:斜盘交错角使柱塞运动的相位发生变化;柱塞倾角使柱塞运动曲线呈类简谐规律变化;斜盘交错角和柱塞倾角增大均会使柱塞的位移、速度和加速度最大幅值增大,位移增大可增加柱塞泵的排量,柱塞沿其轴线方向速度和加速度的增大会提高柱塞腔液流瞬时最大速度和柱塞的惯性力;采用负的斜盘交错角时,上下死点偏转角偏转方向与缸体旋向相同为正,推迟柱塞腔预压缩和预膨胀过程,反之则为负,提前柱塞腔预压缩和预膨胀过程;在斜盘变量过程中,上下死点偏转角随斜盘倾角改变而变化,斜盘交错角绝对值越小,上下死点偏转角的变化梯度随斜盘倾角变小而增大,而当斜盘倾角在大排量范围内变化时上下死点偏转角的变化梯度变小;上下死点最大偏转角为90°,此时斜盘倾角为零.     

楔形体入水冲击中的壁面效应分析

为了分析楔形体入水冲击中壁面的影响,采用有限体积法和重叠网格技术建立了楔形体在有限流域入水冲击下的数值模型.通过不同网格密度和时间步长下冲击载荷的比较,论证了数值模型的收敛性.通过与文献结果的对比,验证了数值模型的正确性.利用已验证的数值模型,分析了流域宽度和深度对冲击载荷的影响.将有限流域和无限流域入水冲击载荷的无因次比值定义为壁面效应,进而分析了冲击速度和底升角对壁面效应的影响.结果表明:深度和宽度方向的壁面效应会增大楔形体的入水冲击载荷,冲击速度对壁面效应影响较小,底升角越小的楔形体,深度方向的壁面效应越明显.     

二维楔形体初期入水的水动力特性初探

结构物入水是当今航空、水中兵器、船舶和海洋工程领域研究的难题之一,其产生的冲击和砰击现象十分复杂,无论是在理论分析、物理试验还是数值计算研究方面都有一定的难度.为了能够模拟二维楔形体的初期入水问题,基于Fluent的k-ε模型以及动网格方法,通过编写用户自定义函数(UDF),采用VOF和DOF方法追踪自由液面及楔形体轨迹,研究了楔形体初期入水过程的自由液面运动轨迹、速度场分布、压力场分布以及入水过程中楔形体的速度、压强变化.通过与其他学者的类似研究成果进行对比分析,结果表明:利用Fluent的k-ε模型能够比较准确的模拟二维楔形体初期入水的水动力特性.     

可扩展近休止角的高速傅里叶级数凸轮设计方法

傅里叶级数凸轮的通用设计方法能够求解的近休止区间较小,收敛性较差. 针对以上不足,提出一种可扩展近休止角的高速傅里叶级数凸轮的改进设计方法. 通过引入近休止角函数,求解凸轮任意近休止角的位移方程,推导出从动件的速度、加速度、跃度和跳度方程. 基于凸轮特征参数和轮廓曲线数据,建立傅里叶级数凸轮三维模型. 与通用设计方法对比,验证改进设计方法的正确性,并对影响凸轮机构运动特性的转速和推杆升程进行分析. 研究结果表明,改进设计方法的凸轮近休止角范围较大,廓线计算收敛性好,冲击力小. 随近休止期区间、凸轮轴转速与推杆升程的增大,从动件速度、加速度峰值增大. 改进设计方法可减小高速凸轮机构的振动与冲击,提高传动精度.     

浪向角对自升式海洋平台动态放大因子的影响

以某一自升式海洋平台的船体结构位移作为评价依据,基于海事结构设计分析软件SACS和Stokes 5阶波浪理论,从不同浪向角入手进行了动态放大因子(DAF)的计算,比较了不同浪向角下的DAF,并分析了DAF产生差异的原因.结果表明：不同浪向角下DAF随周期比的变化趋势基本相同;水动力的不同将会导致结构位移和加速度的差异;当水动力的1、2阶谐波产生叠加效应时,DAF值增大.     

垂直轴风力机二维流场数值模拟

采用数值模拟的方法研究不同攻角、不同风速条件下naca0015翼型二维流场中的马赫数、雷诺数．通过比较叶片升、阻力系数变化,得出攻角为15°时翼型获得最佳的升、阻力系数．通过比较表面压强分布图、速度图和流线图,分析马赫数、雷诺数对naca0015翼型的影响,得出在相同的攻角、马赫数的条件下．随着雷诺数的增大翼型升力系数增大．阻力系数变小;在小攻角、低风速以及相同马赫数条件下,雷诺数较小时更易获得稳定的流场．     

射流作用条件对重型反应装甲干扰时长的影响

为研究聚能战斗部倾角与炸高等射流作用条件因素对重型反应装甲干扰作用时长影响,采用数值模拟与理论计算相结合的方法建立了射流作用条件影响重型反应装甲干扰时长计算模型,获得了不同倾角炸高对爆炸反应装甲飞散特性及干扰场作用时长的影响规律. 数值模拟结果表明,倾角炸高对反应装甲飞板飞散行为和干扰场作用时间影响显著;飞板飞散速度、加速度峰值随倾角增大而下降;随着炸高增大,峰值先增大后减小. 炸高较小时(2d_c),干扰时间随着倾角增大而增大;炸高较大时,干扰时间随着倾角增大而减小. 数值模拟结果与理论计算结果吻合较好.      

双质体自同步振动输送机的物料运动分析

通过分析基于物料滑移理论的自同步振动输送机物料运动过程,在分段建立并求解输送机和物料的动力学微分方程的基础上,得出输送机和物料的稳态响应,数值分析输送机的工作频率、物料质量、摩擦系数和振动方向角对物料稳态运动时的速度和位移的影响,并进行数值仿真验证.结果表明:物料在水平方向的单向滑动加速度与输送机加速度呈线性关系.物料质量的变化对物料运动没有影响.随着输送机工作频率减小,物料的正向和反向滑动速度都增大,但反向滑动位移也增大;随着摩擦系数增大,物料的平均速度、滑动位移和反向滑动时间都增大;物料的平均速度、滑动位移以及正向滑动时间都随振动方向角的增大而增大.     

灌溉水库宽浅型优化调度目标函数改进及应用

对于灌溉水量时程分配问题,由于需水过程不均匀且时程关联性较强,采用宽浅型优化调度模型解决更加合理。根据宽浅型目标的含义,解析分析了缺水率平方和最小的目标函数。结果表明,该目标函数并不能得到缺水率均匀的供水过程,缺水率与需水量成正比;借鉴缺水率平方和最小目标函数的基本形式,考虑水量平衡约束,构建拉格朗日函数,导出了能得到缺水率均匀的新目标函数;考虑到农作物不同生育期的缺水敏感性不同,引入水分敏感系数,构建了加权缺水率均匀目标函数。通过多种来水过程的实例分析,验证了改进目标函数的合理性和有效性。     

超声波影响初始霜晶生长的微观可视化研究

试验研究了超声波对平板表面结霜初始阶段霜晶生长的影响.对自然对流条件下施加20kHz频率的超声波和未施加超声波两种作用机制下平板表面结霜初始阶段冻结水珠的形态、分布以及水珠冻结后水珠表面霜晶的生长进行了微观可视化研究.对有无超声波作用的不同冷表面温度下水珠冻结粒径的大小以及水珠分布的疏密进行了对比分析.同时对有无超声波作用下水珠冻结后水珠表面霜晶的生长进行了对比观测.试验结果显示:施加超声波作用后,冻结水珠粒径显著减小,形态相对规整且接近圆形;分布相对规则且明显稀疏;水珠冻结后其表面霜晶几乎不生长.结果表明:超声波对结霜初期冻结水珠的形成以及水珠冻结后水珠表面霜晶的生长具有显著的抑制作用.     

延河水质的模糊数学评价

根据对延河河水连续5 a的水质污染因子测定数据,运用模糊数学方法对延河的丰水期、平水期和枯水期的水质现状进行了评价.结果表明:与枯水期和平水期相比,丰水期的水质较差,导致河水水质下降的主要污染物是石油类物质.     

有压输水管道系统含气水锤研究

通过模型试验研究有压输水管道系统阀门关闭时间对汽化时间和弥合水锤压力的影响,管道中的含气量对弥合水锤压力的影响．研究结果表明,在有压输水管道系统中,弥合水锤压力与汽化时间的大小有密切关系,计算机数据采集的频率对水锤压力的波形有明显影响．建立了含气水锤的气泡一离散数学模型并进行了数值计算,数值计算结果与试验测试值是吻合的．     

甲板上浪船舶随机横摇响应的数值模拟

数值模拟随机横浪中甲板上浪船舶的横摇响应．考虑随机横浪激励和甲板上浪引起的横倾力矩,建立船舶随机横摇运动方程．基于伯努利方程,推导船舶甲板上浪水质量的计算公式．以一条拖网渔船为例,计算不同波高作用下船舶的横摇响应,分析甲板上浪对船舶倾覆的影响．研究表明：考虑加工甲板上浪后,船舶有2个横摇中心,在响应过程中发生由一个横摇中心到另一个横摇中心的随机跳跃;单独考虑捕鱼甲板上浪或加工甲板上浪时,船舶可以承受大的波浪载荷而不发生倾覆;同时考虑捕鱼甲板上浪和加工甲板上浪时,横摇过程中捕鱼甲板上浪水量突然增大,导致船舶倾覆．     

突发氯苯污染的粉末活性炭吸附应急处理

以PAC对氯苯的吸附性能及机理为研究对象.并建立了液液微萃取气相色谱快速测定水中氯苯方法,研究了两种PAC对水中氯苯的吸附动力学和吸附等温线,并采用了相应的模型对实验数据进行拟合,筛选出了合适的数学模型,同时考察了pH值、温度、离子强度对PAC吸附水中氯苯的影响结果表明PAC可以实现对水中氯苯的快速吸附,15 min对氯苯的吸附即可达标,Freundlich吸附等温式对吸附等温线实验数据拟合效果较好;水中pH值在PAC等电位点附近时,PAC对氯苯的吸附量较高;PAC对氯苯吸附是一放热过程,低温有利于PAC对氯苯的吸附;高离子强度时PAC对氯苯的吸附量较大.     

给水管网漏损检测周期的优化求解

城市供水企业迫切需要加强给水管网漏损管理,减少漏损水量,提高经济效益.给水管网检测周期的优化求解以管网历史漏损统计数据为基础,以漏损控制总费用最低为目标,采用自回归滑动平均混合过程及叠合模型预测管网漏水量、漏损件数,并求解管网经济漏水量,在此基础上建立漏损检测周期的优化数学模型.结果显示,总漏水量因实施优化检测周期而减少,漏损控制费用降低.优化检测周期的确定受管线检测费用、漏损水量费用等模型参数影响.     

基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法研究

随着城市快速的发展,城市供水管网的规模也在不断的扩大,其拓扑结构也越来越复杂,增加了供水安全的难度。其中供水水质安全最为迫切,因此需要在供水管网中设置一定数量的水质监测点对供水水质进行监测。在前人研究的基础上,针对供水管网水质监测点优化布置的问题,在单一的节点水龄法的基础上综合考虑其他影响因素对管网水质的影响,利用北方某市供水管网水力模型进行水质监测点的优化布置方案设计,通过水力模拟软件,优化节点水龄法,设计出了基于多因子优化法的水质监测点优化布置程序。并对北方某市供水管网进行计算,结果表明,基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法计算出的水质监测点位置与实际位置有43.75%的重合度,不仅覆盖了在常规管网运行中水厂及加压泵站等重点水质监测位置,也在供水分界线、管网中以及管网末梢增加了部分监测点,同时对污染事故的预警时间也比优化前短,效果明显。因此,在人工经验的基础上,以多因子法为补充加强,理论与实际相结合,使布置方法更有科学依据,考虑因素更加全面,布点更加合理。利用该方法分析供水管网工况,可为水质监测点优化布置工作提供较好的实施方案。     

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型和方法对一定灌水技术要素组合下土壤水分分布和入渗特性进行数值模拟,结果表明:土壤质地、容重、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响微弱.土壤质地和容重对土壤含水率变化和累积入渗量影响较大,入渗水头和土壤初始含水率对土壤含水率变化和累积入渗量影响较小.     

以秀丽隐杆线虫为模型的玛咖功效评价

先对玛咖进行脱油、水提、冻干,再将所得水提物冻干品与Escherichia coli OP50菌液进行混合,稀释至终质量浓度为1,2mg/mL.以秀丽隐杆线虫(简称线虫)为模型,考察玛咖水提物对线虫的抗氧化作用:经寿命、产卵、吞咽、运动能力实验表明,玛咖水提物对线虫无明显毒性作用,且1,2mg/mL玛咖水提物均能显著延长线虫寿命;由玛咖水提物对线虫热激氧化压力诱导表明,玛咖水提物对线虫体外热激氧化压力有保护作用;通过油红O对脂肪染色表明,玛咖水提物具有一定降脂功效.