C形起动时鱼尾模型的流场结构

在活鱼观察实验的基础上,用对称和非对称两种模型模拟了鱼类尾鳍C形起动时周围的流场结构,测量了模型受到的力和力矩.通过氢气泡和PIV方法研究了对称和非对称尾鳍C形起动时产生的旋涡结构特征;通过涡量矩理论定性分析了旋涡流场结构与C形起动模型动力学特征的关联.     

人体下肢摆动相冗余肌力分析

为探讨人体步态的形成机理,建立了人体下肢摆动相包含髋、膝和踝关节（ＨＫＡ）的肌骨动力学模型,模型中考虑了８ 组下肢主要肌肉。引入约束最优化方法求解冗余肌力分布问题,并通过数值计算说明了关节被动力矩对冗余肌力分布解的影响。在此模型和算法的基础上,探讨摆动过程中各组肌力的变化规律及其在形成正常步态中所起的作用,并从能量角度分析了所有肌肉总能耗与摆动相周期的关系,结果表明该步态存在一个与之相对应的最低能耗摆动相周期,即存在一最佳步速     

Observation and hydrodynamic analysis of fast-start of yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco)

Afast startisahigh energyswimmingburststartingeitherfromrestorfromsteadyswimming[1] .Thefast startsareclassifiedintotwomaintypes ,C startandS start ,inwhichthefishbodyisbentintoa‘C’or‘S’shapeattheendofthefirstcontractionofthelateralmusculature .Fast startsareimportantformostfishinescapingpredatorsandachieving preycapture .Afast startprocesshastwoamazingcharac teristics.Oneistheturningmaneuver .Theturningmaneuveriscarriedoutveryrapidly ,withtheturningdiameterbeingequalto ,orevenlessthanth…     

航行船与停泊船水动力相互作用的数值分析

采用动网格技术并选取RNGk-ε湍流模型,通过求解非定常RANS方程,对浅水中航行船与停泊船相互作用的三维非定常黏性流场进行了数值分析.计算了停泊船受到的水动力,通过将计算结果与经验公式结果进行对比,验证了本文采用的数值计算方法的有效性;计算了航行船所受水动力,比较了作用在航行船和停泊船上的水动力的大小.最后,计算了不同水深、两船间距、停泊船离岸距离和航行船离岸距离条件下停泊船受到的水动力,并对计算结果进行了分析,得出了以上4种因素对停泊船受到的水动力作用的影响规律.     

Observation and dydrodynamic analysis of fast-start of yellow catfish (pelteobagrus fulvidraco)

The kinematics and hydrodynamics of the escape response of yellow catfish ( Pelteobagrus fulvidraco ) is investigated.It is observed from digital high-speed camera that all the escape response of yellow catfish is a C-type fast-start, which is characterized by the C-shape of the fish body at the end of the first contraction of the lateral musculature. Based on the analysis of the mass center movement and the performance of the caudal fin, the fast-start process can be divided into two stages: in stage one the fish body rotates rapidly around its mass center and in stage two the fish begins moving straightly. Theoretically, the Weihs' model is employed to obtain the forces, moments and turning angular accelerations acting on the fish during the escape response. The results are in good agreement with the experimental observation. Furthermore, muscle strain at different locations along the body is calculated. At last, the dynamical performance of the escape response is explained.     

Blowup rate of positive solution of a semilinear parabolic system

It is dealt with positive solutions to the systems: u-t-u- XX =v+p, v-t-v XX =u+q in Ω×(0, T) subject to either initial conditions or boundary_value conditions. The exact blowup rate estimates of solution are established under some monotonicity assumptions on the initial values.     

基于锦鲤BCF摆动推进特性分析

以锦鲤为仿生对象,研究躯干和尾鳍的摆动推进特性。根据鱼体形态特征建立仿生鱼几何模型,并根据鱼体躯干和尾鳍的摆动姿态,分别建立不同的运动学模型,进而采用动网格技术并编写控制鱼体的UDF程序,对仿生鱼在被两种控制方程的驱动下的运动状态进行数值模拟,研究不同的运动频率、摆动幅度、来流速度对仿生鱼游动速度、加速度、位移及其压力分布的影响,揭示两种控制方程下仿生鱼摆动的推进性能特性。结果表明：在两种控制方程的驱动下,无论运动频率怎样变化,仿生鱼达到稳定状态时间相同,相同周期内游动距离相近;当摆动幅度为30°时,仿生鱼达到稳态时间最短,且波动相对较小,是最佳幅度;来流速度低于0.1时,可以在流场中稳定游动。且该模型在稳定游动状态下,高压低压分布在尾鳍两端,推动鱼体前进,与实际相符合。     

海底定点停驻无人水下航行器流体动力特性分析

在介绍海底定点停驻无人水下航行器（UUV）概念及工作过程的基础上,为了研究UUV上浮及下潜时大攻角下的流体动力特性以及辅推和支撑机构对流体动力特性的影响,采用计算流体力学（CFD）的方法,用Ansys ICEM对无辅推无支撑机构UUV、只有支撑机构的UUV、有辅推有支撑机构3种航行器外围流场进行结构化的网格划分,并利用软件CFX对3种模型的攻角从-90°变化到90°时93种工况下的流场进行了数值模拟,得到了各工况下航行器的阻力、升力及俯仰力矩数值.最后,对计算结果进行了汇总及分析,得到了3种UUV的阻力系数、升力系数及俯仰力矩系数随攻角的变化曲线,并分析了UUV的阻力、升力、俯仰力矩特性以及辅推、支撑机构对航行器的流体动力特性的影响.     

Tree decomposition

A tree decomposition of graph G=(V, E) is referred to as a partition of edge set E into edge-disjoint trees. Given (not necessarily distinct) vertices u-1, u-2...u-k∈V with k≥2, a sufficient and necessary condition is given for a connected graph G=(V,E) to have a tree decomposition {T-1, T-2...T-k} such that V(T-i)=V{u-i}, i=1,2,... k.     

船舶操纵粘性流求解器的开发与应用

介绍了基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的分区网格船舶操纵粘性流求解器,以及应用该求解器计算船舶操纵相关的粘性流动与水动力的研究工作.计算了舵的粘性流场和水动力,所预报的舵升力曲线和阻力曲线在舵角未达到失速角前,与现有的试验和计算结果符合良好,所预报的舵失速角稍偏小.还计算了6∶1椭球体和Wigley船体做大角度定常斜航运动时的3维粘性流场及水动力,正确地模拟这种以层流/湍流分离流为主的复杂粘性流动,从而检验和验证了该求解器精确模拟粘性分离流动和计算水动力的能力.     

深海几何形单柱式平台的运动分析

基于三维源法和Pinkster近场法分析了几何形单柱式平台(Geometric Spar)的运动特性,计算了其在不同频率下的水动力系数、一阶波浪干扰力(力矩)和二阶波浪慢漂力(力矩)以及一阶运动响应,平台上加装的垂荡板根据Morison公式计算.将理论得到的纵荡、垂荡和纵摇运动的一阶运动响应函数、运动谱以及统计值与相应的试验结果进行了比较,试验中浪向角180°,波浪采用西非的极限波浪.结果表明:理论值与试验结果符合较好;几何形单柱式平台纵摇运动的低频分量不可忽略;平台八角形的截面形状加上垂荡板使得这种柱型平台在深海开采中具有一定的优势.     

半导体器件流体动力学模型研究

主要讨论了亚微米半导体器件模拟的流体动力学模型方程的建立过程。流体动力学模型由玻尔兹曼传输模型方程的矩推导而来，对玻尔兹曼传输模型采用不同的物理假设和数学近似，可以得到不同形式的流体动力学模型。同时，对各种不同形式的流体动力学模型的相互转换关系进行了系统分析，给出了半导体器件各种输运模型的适用范围等特性，为通用亚微米半导器件模拟软件的模型选择提供了参考依据。     

不同含水率下污泥流化特性试验研究

在流化床试验台上,对某造纸厂污泥颗粒在9种不同含水率下的流化特性进行了研究。试验结果表明:随着污泥含水率的增大,临界流化速度u_(mf)逐渐增大,床层压降波动变大,流化变得不稳定,流化状态由散式流化向聚式流化过渡。当含水率大于38%时,穿孔和沟流极易发生,污泥无法流化。由于不同种类的污泥流化性质差异较大,前人试验条件各不相同,有关u_(mf)的计算还没有统一的公式。基于试验数据,介绍了两类常用的u_(mf)经验公式,比较后采用更优的模型推导出了此类污泥的u_(mf)计算公式。其他种类污泥的u_(mf)计算公式可参考本文方法较快得到。     

桁架式近海结构物整体波浪载荷分析

本文以各种直径、杆件方向和长度各异的圆柱型壳体水下杆件为主要构成形式的桁架式近海结构物为对象,首先逐一计算组成桁架式结构的每一杆件的波浪力,然后对这些单一杆件的波浪力进行叠加来得到结构物的整体波浪载荷,在此基础上分析在不同的波高、周期以及浪向等波浪环境下结构物的动力响应,分析不同的结构形式对波浪载荷响应的影响。本文的计算结果可为结构物在波浪环境下整体极限波浪载荷以及在这些极限载荷作用下结构物的水动力特性评估提供依据,同时利用本文所提出的方法,也可以计算桁架式近海结构物在设计波作用下的整体弯矩、剪切力以及设计者所需要了解的波浪载荷沿结构物特定形式的分布。     

飞艇附加质量的水动力模型试验技术研究

为了提高飞艇附加质量的测量精度,通过开展飞艇附加质量的水动力模型试验技术研究,将标准椭球体模型、飞艇水动力模型在水中强迫正弦周期性往复运动得到的力和力矩与在空气中强迫正弦周期性往复运动得到的力和力矩,对应相减,求得其与运动的同相分量,依据公式,换算得到相应的飞艇附加质量。试验结果表明:标准椭球体主方向上的附加质量均不大于理论值的10%,表明了飞艇附加质量的水动力模型试验技术是有效的,可以替代并补充风洞附加质量试验技术。     

检测皮肤烧伤的单边核磁共振方法研究

提出一种判断皮肤烧伤程度以及诊断烧伤后皮肤康复情况的监护方法.用两种不同配比的油膜模拟健康皮肤与烧伤皮肤,并用油膜与盖玻片相间叠放的样品模拟皮肤结构,在单边磁体共振仪上进行了横向弛豫时间(T₂)测量实验与一维分层实验,此外还通过分辨率测量实验探究该仪器的纵向分辨率.结果表明:根据横向弛豫时间完全可辨别不同的油膜,而且一维分层实验可精确分辨出高度方向的频谱分布,验证了该方法完全具备鉴别皮肤烧伤深度及分层检测皮肤烧伤情况的可能性.     

水工弧形闸门流激振动分析

采用模型试验和数值模拟相结合的方法,分析和评价了水工弧形闸门的流激振动.在水力模型试验中,采用自制面压力量测装置,同步测量了各面脉动压力的历时过程,避免了点压力到面压力的转换.同时,将试验得到的脉动压力作为荷载过程,应用AN SY S软件计算了在各种开度下闸门的振动反应过程.结合工程实例分析研究发现弧形闸门在有水和无水时的自振特性不同,流场对闸门自振特性的影响较大,闸门在不同开度下自振频率略有变化.     

一种估算砂岩核磁T_2谱新方法

根据核磁共振弛豫机制,基于三维数字岩心技术建立一种估算砂岩核磁共振横向弛豫(T_2)谱的新方法。采用过程模拟法重建砂岩三维数字岩心,通过Delaunay剖分将砂岩微观孔隙结构划分为多个四面体孔隙单元,再用几何方法和Monte Carlo方法相结合求出每个孔隙单元的表面积与体积之比(S/V),进而获得砂岩模拟的核磁T2谱。经过大量模拟试验筛选参数,减小计算误差。考虑单峰态和双峰态核磁T_2谱,模拟结果和实验结果基本吻合。该方法有助于研究粒度分布、孔隙结构等对岩石核磁共振响应的影响。     

流场中有限长纵横加筋圆柱壳声辐射

研究流场中加环肋和纵骨的有限长圆柱壳在简谐径向点激励下的声辐射.把环肋和纵骨等价为线反力和反力矩作用在柱壳内壁,将反力和反力矩表示成位移的函数.基于Flügge薄壳理论,推导了壳体的流固耦合振动方程,计算了其表面振动速度级和辐射声功率级.还分析了纵骨和环肋对圆柱壳声辐射的影响.     

基于修正的REMUS水下机器人模型的运动仿真

将Timothy Prestero提出的REMUS水下机器人的数学模型进行修正之后应用到某水下机器人上,结合某水下机器人的各水动力系数和参数进行运动仿真.原REMUS模型中的舵力(矩)和螺旋桨推力(矩)是通过相关艇体水动力系数来表征的,而修正的模型使用升力系数和阻力系数来得到舵力和力矩,使用插值的方法来得到螺旋桨的推力和力矩.基于此修正的REMUS模型,进行水平面直航运动、垂直面纯下潜运动、全回转运动、水平面Z型运动、垂直面梯形运动以及定常螺旋下潜运动的仿真和分析,以验证将此修正的REMUS模型应用于某水下机器人上的可行性.