薄平板气动导数的数值仿真技术

提出了一种基于计算流体动力学方法计算流线型断面气动导数的数值模型．该模型以粘性不可压Navier—Stokes方程和有限体积法为基础,通过求解作强迫振动的断面绕流场,由得到的气动力时程得到断面的气动导数．利用该模型数值模拟了薄平板的气动导数,其仿真结果与薄平板气动导数风洞试验值、Theodorsen理想平板解析解的一致性,证明了本文方法的有效性．该数值方法可应用于桥梁断面颤振导数的识别．     

钝体结构倒U形梁气动特性试验和数值研究

为了探索有效的钝体结构气动特性三维数值分析方法,对钝体结构倒U形梁的气动特性进行了风洞试验和数值模拟研究.通过风洞试验得到与结构气动特性相关的气动力系数和颤振导数.利用二维或三维模型分别对结构的气动特性进行了数值模拟研究,并计算了相关的气动参数.计算过程中基于分块迭代耦合方法考虑流体-固体耦合效应,利用自编程序结合CFX软件实现不同物理场间的数据交换和传递,采用快速有效的网格移动控制算法处理移动边界问题.风洞试验测量和数值计算中均考虑了湍流效应,其中数值计算应用了k-ω剪切应力输运模型和分离涡模型.通过风洞试验测量与数值模拟研究可以发现,钝体结构倒U形梁的气动稳定性较差.对气动参数的计算结果表明,本文的三维数值计算方法可以有效地获取钝体结构的气动参数,在风工程领域具有重要应用价值.     

螺旋桨飞机滑流对全机气动特性影响的试验研究

为准确分析螺旋桨飞机有动力状态下的飞行性能和操纵品质,需要得到螺旋桨动力系统,特别是滑流对全机气动特性的影响量。采用一种"小天平+主天平"的多天平测量技术,可以分别测量得到螺旋桨的直接力和全机的气动力数据,进而得到比较准确的纯滑流对全机气动特性的影响量。通过螺旋桨飞机的带动力测力风洞试验研究表明:滑流会引起全机的升力系数、阻力系数,以及俯仰力矩系数相比无动力状态有所增加,升力系数和阻力系数增量随迎角大致呈二次曲线规律递增,俯仰力矩系数增量变化趋势与飞机所在迎角关系较大。滑流对横航向气动特性影响是降低了全机横向力导数以及横、航向静稳定性,并可能引起零侧滑下的全机的不对称横、航向力矩产生。     

高架栈桥断面气动导数的数值识别

为了缩短高架栈桥的设计周期并降低成本,采用CFD技术计算桥梁的气动导数.应用CFD方法研究了某型高架栈桥断面绕流场,用强迫振动法结合动网格生成技术识别了栈桥断面的气动导数.各折算风速下的高架栈桥气动导数计算值与Theodorsen理论值大小相近,变化趋势相似,在苏通大桥断面的气动导数计算中,本方法也取得了较好的效果.结果表明,使用强迫振动法结合动网格技术识别高架栈桥气动导数是可行的,为该型栈桥设计时考虑风载的影响提供了一种新的方法,可作为风洞试验的一种有力的辅助工具.     

紊流风场中桥梁气动导数的识别

基于作者提出的识别桥梁断面气动导数的新方法———总体最小二乘时域法 ,初步研究了紊流风场中气动导数的识别 .总体最小二乘时域法试验装置简单 ,克服了改进的Ｉｂｒａｈｉｍ时域法 (ＭＩＴＤ法 )人为选择时延参数的不足 ,具有很高的精度和收敛法 .由平板理论解和江阴长江公路大桥的全桥气动弹性模型实验结果证实了该方法的正确性 .在模拟的紊流风场中 ,应用这一方法对平板和江阴长江大桥的节段模型进行了试验 ,识别了其气动导数 .试验结果初步表明 ,对具有良好流线型的桥梁断面 ,紊流对气动导数的影响可以忽略 .紊流风场中桥梁气动导数的…     

紊流风场中桥梁气动导数的识别

基于作者提出的识别桥梁断面气动导数的新方法———总体最小二乘时域法 ,初步研究了紊流风场中气动导数的识别 .总体最小二乘时域法试验装置简单 ,克服了改进的Ibrahim时域法人为选择时延参数的不足 ,具有很高的精度和收敛性 .由平板理论解和江阴长江公路大桥的全桥气动弹性模型实验结果证实了该方法的正确性 .在模拟的紊流风场中 ,应用这一方法对平板和江阴长江大桥的节段模型进行了试验 ,识别了其气动导数 .试验结果初步表明 ,对具有良好流线型的桥梁断面 ,紊流对气动导数的影响可以忽略     

先进飞行器动导数数值模拟新方法

结合刚性动网格技术,建立了求解飞行器各个组合及单独分量动导数的数值模拟新方法.以纵向为例,通过以不同角速度定速上仰到相同攻角,将瞬时气动力矩进行相减的方法辨识得到组合动导数;通过以不同的迎角变化率匀加速下沉到相同的附加攻角处,气动力做差辨识得到单独的加速度导数;同时耦合定速上仰以及上浮运动的方法可以直接求取单独的角速度导数.对稳定性与控制研究构型飞翼构型以及带翼导弹Finner进行了纵向动导数的计算验证,各个动导数与试验值吻合较好,且对于不同的构型,分量导数在组合动导数中所占的比例和作用不同.该方法运动形式简单,效率较高,且可以推广到横航向的动导数数值计算中.     

桥梁节段模型气动导数的神经网络识别法

应用单层神经网络技术和风洞试验得到的桥梁节段模型加速度响应,提出了直接识别节段模型运动方程中的物理参数矩阵,进而一次识别全部8个气动导数的方法.该方法物理概念清晰,计算简单,便于实际应用.仿真计算表明,方法计算结果稳定有效,即使在存在5%～10%随机噪声污染情况下也能获得较好的精度.最后应用该法识别了洞庭湖大桥节段模型的气动导数.图2,表1,参6.     

桥梁断面气动导数识别的模态参数插值方法研究

由系统复模态的特征分析可知,同一折减风速(或折减频率)下系统的气动导数可唯一确定该折减风速(或折减频率)下系统振动模态参数,反之亦然.基于该思想可建立系统振动模态参数插值确定桥梁断面气动导数的方法.在此基础上,本文主要探讨了一种归一化提取可直接插值的模态参数的方法从而保证了模态参数插值求气动导数的可行性.数值算例验证表明,归一化提取可直接插值的模态参数的方法是适用的.     

紊流风场中桥梁气动导数的识别

提出一种在紊流风场中识别桥梁断面气动导数的新方法，根据随机减量的原理，从风洞中桥梁节段模型的随机响应中提取自由振动信号，再利用时域法对桥梁断面的气动导数进行了总体时域识别，数值仿真结果表明，这一方法具有较高的精度。     

单总管排气系统多维非定常湍流数值模拟

采用任意拉格朗日－欧拉法,对柴油机三缸排气管进行二维非定常湍流数值模拟．湍流模型采用亚网格尺度模型,入口边界的流动随排气相位变化．模拟结果显示：当排气管处于一个缸排气时,流动出现很强的旋涡、回流及高压区;而当两个缸同时排气时,旋涡区消失,回流和高压区有较大的削弱．     

Rayleigh-Taylor不稳定性的MAC模拟

利用MAC方法对Rayleigh—Taylor不稳定性数值模拟．主场方程采用变密度的不可压Navier-Stokes方程，在Euler网格上进行求解．为了克服Euler方法不能精确定位多介质交界面的问题，引入了Marker点来追踪界面，利用Lagrange方法计算界面的运动，从而能精确的追踪出界面的位置．     

基于流固耦合的直接虚拟区域法离散δ函数研究

研究直接虚拟区域法中欧拉点和拉格朗日点上速度、虚拟力等物理量的交换函数在流固耦合计算中的应用.通过直接虚拟区域法中运用不同类型和收敛阶的离散δ函数,对颗粒在液体中自由沉降的流固耦合问题进行分析,得出了选择直接虚拟区域法中离散δ函数的原则.根据欧拉网格特点选择δ_h(r)函数和拉格朗日网格特点选择δ_h(r)函数,率先提出了δ_h(r)≠δ_h(r)的新构造方法,使直接虚拟区域法能更加精确和高效地模拟出颗粒在流体中自由沉降这一重要问题,并通过了数值试验论证.     

从Lagrange方程导出刚体动力学的Euler方程

从Lagrange方程推导定点转动刚体的Euler方程要借助刚体的姿态角。刚体的角速度用主轴基及其导数表示,表明了其Boltzmann三标记号的值与广义坐标的具体形式无关,据此,在不涉及广义坐标具体形式的前提下,从完整系统的Lagrange方程出发导出刚体动力学的Euler方程。     

港口航道整治工程数学模型的可视化

通过将静态欧拉流场矢量图转换为拉格郎日光点位移的方法给出港口航道整治工程数学模型可视化的过程．     

连续不对称转子系统不平衡响应的研究

在旋转坐标系下,用欧拉－拉格朗日方程构造了连续转子系统的模型,该模型中包含了陀螺力矩、转动惯量、弯曲以及剪切变形的影响．通过有限元数值解法对该模型进行了求解,给出了求解结果     

基于极小作用原理的Lagrange系统周期解的存在性

利用变分方法中的极小作用原理在一定的条件下讨论了Lagrange系统周期解的存在性.介绍了极小作用原理,给出了从讨论Lagrange系统的周期解的存在性到讨论相应的泛函临界点的存在性的转化,在强制性条件下讨论了Lagrange系统周期解的存在性.     

不等式约束非线性规划的拉格朗日乘子的收敛

对于等式约束的非线性规划问题,一般的解决方法是在每次迭代中更新拉格朗日乘子且逐渐增大拉格朗日函数的惩罚因子,当罚因子充分大或充分接近局部最优解时,二阶充分条件是满足的;对不等式约束问题也采用了相应的方法.在凸的情况下,对于任意的罚因子或者在每次迭代中不要求精确极小化,就能全局收敛到最优解;证明了拉格朗日乘子是收敛的.     

应用时间关联型缓坡方程数值模拟波流相互作用

从含水流项的时间关联型缓坡方程出发,采用有限差分法,建立缓变水深和水流水域波浪传播的数值模型.模型对空间导数项采用三点差分格式离散,对时间导数项采用Euler预测-校正格式离散.基于开边界条件与不同反射特性的固壁边界条件相统一的边界条件表达式,对边界条件进行处理.该模型数值解与椭圆型缓坡方程有限元模型的数值解较为吻合,表明所得数值结果合理可信.     

论完全泛函的变分问题

研究变分法中依赖于任意个自变量、任意个多元函数和任意阶多元函数偏导数的完全泛函的变分问题;提出并证明了完全泛函的变分问题的定理,采用偏微分算子,给出了完全欧拉方程组. 该方程组涵盖了变分问题的各种欧拉方程. 通过两个算例验证了完全欧拉方程组的正确性.