变厚各向异性高速旋转圆盘在温度场作用下的振动问题摄动分析

本文研究了变厚度变密度各向异性高速自由旋转薄圆盘在温度场作用下的受力及振动特性。采用Frobenius法求出了圆盘面內位移及应力的级数解。通过摄动分析和加权积分,得到了圆盘横向振动固有频率的渐近解。文中还以纤维增强复合材料为例进行了实际计算。     

内部爆炸作用下混凝土靶背面临界震塌条件

为研究内部爆炸作用下混凝土靶背面临界震塌条件,采用量纲分析对内部爆炸作用下有限厚混凝土靶背面震塌破坏进行研究,得到了量纲一的临界震塌厚度的工程计算式. 结果表明,当装药密度一定时,随着装药直径或装药长径比的增加,临界震塌厚度也非线性递增,且存在极限临界震塌厚度;研究表明,临界震塌厚度关于装药直径存在第二类自相似.      

有限厚混凝土靶内部爆炸震塌贯穿研究

设计了8种不同埋深的装药在混凝土靶内部爆炸,通过调整装药量,研究有限厚度混凝土靶背面的临界震塌条件.试验得到了一定装药条件下有限厚混凝土靶的临界震塌厚度和相应的临界装药量.通过量纲分析理论对试验数据进行了归一化处理,并得到了量纲一的临界震塌厚度与装药长径比(量纲一的装药量)之间的关系.分析表明,当装药密度和装药直径一定时,有限厚混凝土靶的临界震塌厚度随着装药量(装药长度)的增加而呈现非线性递增趋势;当装药长径比大于5时,临界震塌厚度的增加趋势明显减慢,一定装药直径下混凝土靶存在极限临界震塌厚度.     

火灾环境下变截面杆的临界荷载和临界长度

根据弹性稳定理论研究了变截面杆在火灾环境下的静力特性问题，导出了火灾条件下变截面杆件的静力稳定临界荷载和临界长度计算式，讨论了温度、长细比、杆件截面形式、材料特性等因素对杆件稳定临界荷载和临界长度的影响。研究表明，温度、长细比、杆件截面形式、保护层厚度对杆件稳定临界荷载和临界长度影响较大，构件自重的影响可忽略，在此基础上给出了不同约束条件下杆件的计算参数。     

阶梯圆盘复杂设计程序中参数初值的确定

 阶梯型圆盘辐射体因其大辐射面积、高辐射效率等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用.由于阶梯圆盘的频率方程中包含特殊函数,且方程数目多,利用数值计算方法进行编程求解,很是耗时费力.通过对基底盘、阶梯盘和厚度等同于基底与阶梯厚度之和的平圆盘的大量计算,发现在同频率条件下,单节线阶梯圆盘的半径和节线半径与厚度为中凸部分(基底与阶梯厚度之和)的平圆盘的相应值比较接近,这就为多节线阶梯圆盘复杂设计程序中参数初值的快速确定提供了一种方法.     

LS-DYNA的ALE方法在圆盘击水滑跳中的应用

应用LS—DYNA的ALE方法,建立了击水弹跳有限元模型,并对圆盘击水弹跳现象进行了数值仿真。结果表明方法对研究圆盘击水弹跳现象是有效可行的。在此基础上,对圆盘击水弹跳的主要参数:入水角、俯仰角、初始速度和旋转角速度相互关系进行了仿真分析。给出了圆盘在水面成功弹跳临界速度、入水角与圆盘俯仰角的变化规律和圆盘旋转角速度与弹跳临界速度的关系。方法为研究伴有入水冲击的气/液两相跨介质运动提供了一种可行途径和方法。     

水平管内油流携水系统特性分析

根据油水两相动量方程以及油相连续性方程,对水平管道油流携水系统特性进行了分析,提出了油流状态为层流时,在剪切作用下水平管道中水相厚度的分布模型,对油流携水系统形成水塞所对应的临界水相厚度以及水相厚度在流动方向上的分布进行了理论分析,并对管径、积水厚度、油相流速以及物性等参数的影响进行了分析。结果表明:临界水相厚度取决于管径、油相流速以及两相密度,其中前两者的影响较大;水相厚度的分布则取决于管径、初始积水厚度、油相流速及物性参数。     

轴对称线布荷载作用下变厚度旋转扁薄壳的非线性稳定

针对轴对称线布荷载作用下变厚度板壳的大挠度的复杂计算,以三次B样条函数为试函数,用配点法计算变厚度旋转扁薄壳的非线性稳定.给出了在线布荷载作用下,线性或多项式变厚度的圆锥壳、球壳或四次多项式壳的上、下临界荷载.多数的解答同其他方法的结果做了比较(包括有限单元法).等厚度球壳的矢高为其厚度的6 052倍时,对上临界荷载的计算仍取得了收敛的数值结果.样条配点法具有精度高和计算程序通用的优点.     

油滴在直流高压电情况产生的蜂巢现象研究

研究了油滴在直流高压电的情况下产生蜂巢现象的原因,证实了蜂巢现象的存在性,并进一步通过控制变量法研究了不同条件下产生蜂巢现象所需要的临界电压.结果表明,油滴在直流高压电情况下产生蜂巢现象主要由电晕放电时空间电荷的积累造成,形成的蜂巢结构与油的性质(油的密度、油的厚度及液体的自组织现象等)有关,能够产生蜂巢结构所需要的临界电压与油的密度、厚度、针尖到油表面的距离及针尖粗细有直接关系.油的密度、厚度、针尖到油表面的距离及针尖粗细数值越大,相应所需要的临界电压越大.实验结果与理论结果吻合很好,为电晕放电领域的电介质流体层的不稳定性现象的研究提供了一定的理论和实验支持.     

高温平板滞止区内饱和水喷流沸腾传热最大热流密度

对高温平板滞止区内饱和水喷流冲击沸腾的临界热流密度进行了理论解析和实验研究。根据气液两相流稳定性理论得到了气泡层下最大液膜底层厚度，并由最大液膜底层厚度和液膜平均流速，建立了一个预示临界热流密度的半理论方程。方程系数由稳态实验数据拟合得到。研究结果证明，临界热流密度取决于滞止冲击速度和喷流直径，半理论半经验式能较好地预示实验结果。     

从匀速圆周运动谈刚体的定轴匀速转动

从物体的平衡条件出发,证实了质点做匀速圆周运动是处于非平衡状态。而刚体绕定轴做匀速转动时,组成刚体的所有质点都在绕定轴做匀速圆周运动,但文献都将其列入平衡状态。本文通过分析证明刚体绕定轴匀速转动处于平衡状态述需增加特定条件。     

等壁厚螺杆钻具橡胶衬套失效研究

与常规壁厚螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具以其输出功率大,输出扭矩稳定等优点获得业内认可。随着等壁厚螺杆钻具的逐步推广使用,等壁厚橡胶衬套失效问题也日益突出。橡胶衬套失效以后,螺杆钻具输出性能降低,使用寿命也减小,这对钻井速度和钻井效益都有较大影响。基于热力学原理、Principal strain疲劳算法,建立螺杆马达定转子数值模型,研究了井深、过盈量及粗糙度对橡胶衬套热力学行为的影响,并运用Fe-safe疲劳分析预测橡胶衬套寿命。研究结果表明,等壁厚橡胶衬套主要失效形式为疲劳失效;通过等壁厚与常规壁厚橡胶衬套对比分析可知,等壁厚橡胶衬套较常规壁厚橡胶衬套有更好的密封性能,且对静液柱压力敏感程度更低。对等壁厚橡胶衬套进行设计时,应重点考虑过盈量对橡胶衬套磨损的影响,以确保螺杆钻具安全高效工作。     

强旋转流场中的激波捕捉

为研究离心机内部的流动状况 ,采用矢量分裂的有限体积法对强旋转流场中激波进行计算。通过选用二阶总变差减小 (TVD)格式 ,很好地捕捉到了障碍物前方的激波。讨论了在不同气体介质及不同强度的旋转流场中障碍物对激波性质的影响。计算表明 :在障碍物附近 ,随着速度的升高 ,激波强度增强。激波在障碍物两侧有延伸 ,在侧壁高密度区域的激波强度在高马赫数时减弱 ;中心低密度区域由于存在回流 ,使得这一部分气体密度急剧升高。通过数值计算可以为离心机设计提供参考。     

滑靴副润滑油膜成膜特性的理论与试验研究

为使滑靴副具有良好的摩擦性能,应使滑靴副处于全膜润滑状态. 通过耦合流体动力润滑方程、膜厚方程、任一点速度方程、流量平衡方程以及滑靴所受的力和力矩平衡方程,建立了滑靴的摩擦动力学模型,设计了滑靴副模型试验装置,仿真分析与试验研究了工作转速与压力对滑靴副油膜特性(中心膜厚、最小膜厚以及倾斜方位角)的影响. 仿真与试验结果表明,滑靴副的油膜厚度随工作转速的升高而增大,但增大趋势逐渐变缓;滑靴副油膜厚度随工作压力的升高而减小;低速高压下,滑靴副易处于混合润滑状态.      

Effect of mold rotation on the bifilar electroslag remelting process

A novel electroslag furnace with a rotating mold was fabricated, and the effects of mold rotational speed on the electroslag remelting process were investigated. The results showed that the chemical element distribution in ingots became uniform and that their compact density increased when the mold rotational speed was increased from 0 to 28 r/min. These results were attributed to a reasonable mold speed, which resulted in a uniform temperature in the slag pool and scattered the metal droplets randomly in the metal pool. However, an excessive rotational speed caused deterioration of the solidification structure. When the mold rotational speeds was increased from 0 to 28 r/min, the size of Al₂O₃ inclusions in the electroslag ingot decreased from 4.4 to 1.9 μm. But the excessive mold rotational speed would decrease the ability of the electroslag remelting to remove the inclusions. The remelting speed gradually increased, which resulted in reduced power consumption with increasing mold rotational speed. This effect was attributed to accelerated heat exchange between the consumable electrode and the molten slag, which resulted from mold rotation. Nevertheless, when the rotational speed reached 28 r/min, the remelting speed did not change because of limitations of metal heat conduction. Mold rotation also improved the surface quality of the ingots by promoting a uniform temperature distribution in the slag pool.     

覆冰条件下旋转风力机叶片振动特性及其影响因素分析

为探究覆冰条件下旋转风力机叶片振动特性,分析温度、湿度、风速、运行时间四个因素对覆冰叶片振动特性的影响,以1:12.5建立的实体风力机模型为研究对象,搭建旋转风力机叶片覆冰振动测试试验台,设计四因素三水平正交试验,采用环境激励(风激励)和多点拾振的方法进行模态测试。试验研究了不同覆冰状态下旋转风力机叶片的振动特性及其变化规律;以最大振动频率为评价指标,分析四个因素对覆冰风力机叶片振动特性的影响。结果表明:相同覆冰条件下,覆冰厚度不变,旋转风力机叶片振动频率由叶尖至叶根逐渐减小;覆冰位置不变,覆冰厚度增加,旋转风力机叶片振动频率逐渐降低;旋转风力机叶片运行环境温度和湿度变化对其振动频率的影响较大。为进一步分析覆冰条件下旋转风力机叶片的位移响应和振型变化,建立了风力机三维模型,利用ANSYS软件对其进行谐响应分析,分析结果显示不同覆冰状态下叶片振型变化无明显差异,覆冰厚度增加,叶片位移响应值明显增大。研究结果可为覆冰条件下风力机运维策略选择及叶片覆冰安全监测提供理论参考。     

用聚并分散模型研究旋转填充床中微观混合过程

采用Ｃｕｒｌ的聚并分散模型来描述旋转填充床内微观混合的情况,模拟转速和流量对一个偶氮化合反应体系产物分布的影响。模拟结果与实验结果的在旋转填充床中液体宏观分布并非完全均匀,在考虑到这点后,二者吻合良好。模拟及结果表明,提高转束及增加流量能促进微观混合。     

旋转圆柱层流绕流出现二次不稳定现象的数值模拟

采用数值模拟方法,计算了旋转圆柱在层流状态下流场随雷诺数和转速的变化.针对旋转圆柱在均匀流中引起的涡脱落以及二次不稳定现象,进行了分析.选取雷诺数为Re=60,80,100,130,160,240时,将圆柱的转速一直增大,直到流场第二次达到稳定状态.比较了圆柱的旋转在流场达到第一次及第二次不稳定状态时对其表面的气动力、涡量以及周围流场影响的不同.计算结果表明,低转速下,流场出现初次不稳定状态时,雷诺数为Re=60,80,100,130,160,240,所对应的临界转速比分别为α=1.40,1.70,1.80,1.85,1.90,1.95;随着转速的升高,流场再次出现不稳定状态,所对应的转速比区间分别为5.1< α < 5.6,4.9< α < 5.4,4.6< α < 5.2,4.4< α < 5.0,4.3< α < 4.9,4.2< α < 4.7.      

圆盘反应器内流动和成膜性能的数值模拟

采用流体体积函数法(VOF)对卧式旋转圆盘反应器的流动和成膜特性进行了数值模拟,并考察了圆盘转速和反应器内液位高度对液膜厚度及分布的影响规律。研究结果表明,VOF方法能够较好的模拟圆盘反应器内液膜的流动和成膜特性,反应器内液相流场、成膜过程、液膜厚度及分布的模拟数据与实验结果吻合良好;液膜厚度随圆盘转速增加而增大,液位高度的变化对其影响不大;圆盘成膜具有最低转速和最低液位;同时模拟得到了圆盘表面液膜的分布规律。     

带挤压油膜阻尼器悬臂转子系统的突加不平衡响应分析

以典型涡扇发动机带挤压油膜阻尼器(SFD)的低压悬臂转子结构为基础,通过合理简化模型,对转子系统中的轴承、挤压油膜阻尼器和突加不平衡量进行了相关分析和说明;并用实验得到前两阶临界转速结果验证模型的合理性;然后仿真模拟得到突加不平衡对旋转中的风扇盘在不同工况下的不平衡响应,其中包括在恒定转速下突加不平衡和转子在增速过程通过双稳态区域时施加不平衡时转子响应的特点。通过改变突加不平衡量的大小、相位和油膜间隙等影响因素来分析响应曲线的变化并得出结论。研究结果表明:在恒定转速下,系统参数的改变对突加不平衡有较大的影响;对于加速通过双稳态响应区,突加不平衡发生在不同转速区,不平衡响应走的路径也不同。