新型激波聚焦脉冲爆震模型连续起爆探究

针对俄罗斯Levin等人提出的2-Stage PDE模型中射流径向入射导致连续爆震工作无法顺利完成的问题,计算模型基于Fluent软件进行了仿真实验,通过改变环形射流入射方向的手段实现有效且快速地填充.在模型结构上,通过采用高频低能耗火花塞预点火、渐缩通道、环形窄缝和环形弯面,强化形成环形爆震波入射,并经衍射后实现激波...     

单层铺砂条件下支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验研究

在支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验中,主要研究了裂缝闭合应力对支撑剂嵌入深度的影响和支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力的影响。研究发现,支撑剂嵌入深度随着闭合压力的增大而增大,但并不遵循线性关系,当闭合压力大于25 MPa时,嵌入深度与闭合压力呈直线关系。单层铺砂浓度下,裂缝导流能力随嵌入深度的变化非常明显,趋近于线性变化,对压力较为敏感。文中还建立了支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响的定量计算模型,可以用来预测支撑裂缝的导流能力,对现场压裂有一定的指导意义。     

闸片摩擦块排列方式对高速列车制动盘磨损深度的影响

制动盘的摩擦磨损是高速列车盘式制动工作失效的重要原因,且摩擦块的排列方式是影响制动盘最大磨损深度的重要因素。为研究摩擦块排列方式对制动盘最大磨损深度的影响,考虑摩擦温度、接触应力和相对滑移速度在制动过程发生变化,基于Archard磨损模型进行修正,利用Ansys有限元仿真软件,建立制动盘-闸片三维瞬态模型,采用列车在通过42号道岔紧急制动时的工况,仿真计算了不同摩擦块排列方式下制动盘摩擦面的最大磨损深度值。分析了最大接触应力,提出了“应力磨损因子”参数,用来表征应力对最大磨损深度的影响。提取了径向节点磨损深度,分析了摩擦表面的磨损形貌,给出了摩擦块不同排列方式对制动盘磨损深度的影响规律。该研究为改善制动盘磨损提供理论依据和新的思路,为今后铁路制动系统闸片结构的设计提供了借鉴。     

导流墙的设置对氧化沟内水体流速的影响

通过笔者的研究和工程实践，总结出导流墙对氧化沟内水体流速的影响，对改善氧化沟弯道池底积泥所起的作用。当氧化沟导流墙半径小于沟宽的一半时，导流墙偏心设置，导流墙偏心距一般在0．5m左右；导流墙半径等于或大于沟宽的一半时，导流墙可以不偏心设置。另外．还就目前氧化沟的设计和建造中出现的问题提出了相关的建议。     

封严腔几何结构对涡轮性能影响的数值研究

为了研究轮毂封严腔几何结构对涡轮性能的影响,对转/静叶片之间带有封严腔的某高负荷单级涡轮进行了三维定常数值模拟。结果表明,轴向封严的气动效率较高;而径向封严的封严效果更好。篦齿和发卡弯中的旋涡是导致这两种封严结构性能差异的主要原因。内侧封严腔中的小尺度旋涡对入侵的燃气产生了堵塞作用,是其封严效率提高的主要原因。外侧封严腔中的旋涡对入侵的燃气并无阻碍作用,反而使封严效率有所下降。     

导流槽燃气预热过程中阴极炭块类型对其热应力的影响

以有限元分析软件ANSYS为平台,建立导流槽半槽有限元模型,对普通炭块、半石墨质、半石墨化和石墨化4种阴极炭块在燃气预热过程中的温度、位移与热应力分布进行数值模拟研究。研究结果表明：炭块表面的高温区位于燃气的射流区域;炭块两侧的位移都呈对称分布,x,y和z方向位移较大的区域分别位于边部聚铝沟、中部聚铝沟及烟道端聚铝沟附近;热应力集中的区域位于中央聚铝沟下方的阴极炭块与钢棒接触处。随着石墨含量的增加,不同炭块表面的最高温度相差不大,但下表面的平均温度升高,预热效果变好;炭块的位移增大,而炭块内的最大热应力有不同程度的降低。与普通炭块相比,石墨化炭块下表面的平均温度增加19.44%,总位移增加17.04%,而最大热应力降低24.06%;增加炭块中的石墨含量,可减小炭块破损的可能性。     

入口射流角度对通风方腔内流动的影响

用数值方法探讨了入口射流角度对顶部对称送风方式的方腔内流动的影响.计算的物理模型为固定宽高比为1,进风角度θ分别取20°,45°,70°,90°,110°,135°及160°.计算结果表明,不同的射流角度对通风方腔内流动的影响是明显的.随进风角度的变化,在不同的控制参数下,方程的解呈现多样的、不稳定的非线性特征,可归结为定常解(稳态解)、周期性振荡解、非周期性振荡解.在选定的计算参数下,当进风角度的变化范围在20°≤θ≤160°时,考虑纯强制对流,θ为135°的流场最先失稳振荡;考虑自然对流的作用,θ为70°的流场最易失稳振荡.     

模拟干湿环境对混凝土内水分影响深度的影响

建立了混凝土内水分影响深度的平衡时间比模型,研究了混凝土水灰比、初始饱和度及混凝土表面的环境饱和度对模拟环境中混凝土平衡时间比的影响,通过数值计算探讨了混凝土水灰比、初始饱和度及混凝土表面的环境饱和度与混凝土内水分影响深度间的关系,并构筑出水分影响深度模型,最后分析了不同混凝土平衡时间比求解方法之间的异同.结果表明:不同求解方法所得混凝土平衡时间比一致,所求得的平衡时间比与实测值基本吻合;混凝土平衡时间比与混凝土水灰比、初始饱和度及混凝土表面的环境饱和度存在良好的指数函数关系;混凝土内水分的影响深度与润湿时间的平方根间成线性关系.     

临近溶腔内压对隧道初支稳定性影响的模型试验

部分未经处理溶腔填充物复杂且受季节性、突发性降雨影响,溶腔内压增大会影响临近隧道结构稳定性,易导致施做后的初支结构失稳.以某三车道公路隧道为依托,开展了隧道开挖后承压溶腔对初支力学行为影响的模型试验.试验中逐级增加溶腔内压,测试了隧道洞周位移、初期支护内力及背后围岩压力的变化特征,研究承压溶腔位置及内压对隧道初支稳定性的影响.试验结果表明:隧道临近溶腔处洞周位移随溶腔内压增大而变大,达到临界内压时突然增大;承压溶腔内压增大显著增大了钢拱架临近溶腔测点处的弯矩,使钢拱架轴力水平整体提升;同时增大了临近溶腔位置处及墙角处初期支护背后围岩压力,造成初支受力不均匀.洞周位移发生突然增大、钢拱架在轴力和弯矩共同作用下达到屈服强度时,初期支护结构失稳.在试验设定的溶腔尺寸及间距下,仰拱处存在溶腔时,内压增大,隧道初期支护最先失稳.     

热壁面位置对矩形腔内自然对流影响的数值分析

对矩形腔内冷热壁面位于侧壁不同相对位置时的自然对流换热问题进行了数值模拟.腔体左侧局部壁面维持恒定高温,右侧局部壁面维持恒定低温,左右侧壁的其它部分以及顶部和底部壁面绝热.按照冷热壁面的相对位置是否左右对称,通过改变Rayleigh数的大小,分析了不同工况下矩形腔内温度场、流场和热壁表面平均Nusselt数的变化,得到了Rayleigh数在103~106之间的结果.冷热壁面对称分布时,位于侧壁中部的换热作用最强;不对称分布时,热壁面位于侧壁中部、冷壁面位于侧壁上部的换热作用最强.     

瞬态高冲击加速度对冲击波压力测量影响研究

通过冲击试验得到了纵向安装压力传感器的冲击响应规律,在激波管中同时加载冲击波压力与瞬态高冲击研究了压力传感器在冲击作用下冲击寄生响应峰值与冲击加速度的关系以及冲击寄生响应脉宽与结构固有频率的关系,最后在实际爆炸场中进行了验证试验。结果表明,压力传感器的加速度灵敏度近似为定值,且不同传感器加速度灵敏度相差很大;瞬态高冲击作用下压力传感器冲击寄生响应峰值与传感器的加速度灵敏度有关,脉宽与测点的固有频率有关;应合理选择压力传感器降低冲击寄生输出,控制测点结构固有频率使加速度峰值远离压力峰值。     

爆炸冲击波与防弹衣相互作用的数值模拟

为研究穿戴防弹衣情况下爆炸冲击波对人体的作用模式,建立了爆炸冲击波冲击防弹衣的2维和3维数值模型.借助Eulerian和Lagrangian的完全耦合方法,模拟构建爆炸冲击波与防弹衣相互作用所形成的冲击波流场.对冲击波流场的分布情况进行分析,包括冲击波在防弹衣表面的反射,在防弹衣边缘绕射以及在防弹衣与人体之间的传播情况.研究结果表明,在穿戴防弹衣情况下,爆炸冲击波与防弹衣发生相互作用,形成的复杂波系会加重对人体的伤害.      

基于冲击弹性波和超声波的混凝土裂缝深度无损检测技术方法比较

钢筋混凝土结构是最重要的土木、建筑结构,在建设及使用过程中由于各种缘由会产生裂缝,裂缝参数中深度是判定裂缝对结构安全影响程度的重要指标,裂缝深度的测量作为工程质量检测难点亟待解决。测量裂缝深度的常规方法为超声波法,但检测受影响因素较多,检测精度稍差。采用基于冲击弹性波的检测方法对混凝土结构裂缝深度进行检测,冲击弹性波受水和填充物影响小,能检测的裂缝深度更大,经不断改进现已成为一种新的检测裂缝深度的方法。通过工程实例对基于冲击弹性波的检测方法的可靠性进行验证后可知,该方法测试效果显著,值得推广。     

基于冲击弹性波的公路护栏立柱埋深检测技术研究

根据我国道路交通安全现状,为准确、快速检测高速公路护栏立柱埋深,采用冲击弹性波方法,开发了无损检测技术与设备,已在部分工程测试中成功应用。     

水下爆炸冲击波压力时程的数值模拟

运用LS-DYNA程序对水下爆炸冲击波进行了数值模拟研究.首先模拟了半无限水域下的爆炸冲击波的形成以及气泡运动规律,分析了爆炸波的压力时程曲线.在此基础上,进一步讨论了水下爆炸冲击波与水中结构相互作用的问题,该分析结果可为类似水下爆炸工程实践提供参考.     

激波在晶格中传播的分子动力学数值模拟

给出了一维晶格中的相邻粒子的相互作用力为F=-ax-bx~2时激波传播的数值计算结果。结果表明,激波阵面中最大粒子运动速度为2U_p.近而得出了弱激波的传播速度U_(?)与活塞速度U_p的近似关系。     

带背景激波系的凹腔流动特性研究

凹腔作为超燃冲压发动机的一种火焰稳定器受到广泛关注,凹腔剪切层与背景激波系的相互作用影响凹腔火焰稳定器的性能。为深入分析背景激波系对凹腔流动的影响,设计了长深比为13.3的闭式凹腔,将凹腔模型前缘激波和风洞上壁面干扰激波作为背景激波系,在Ma=2的直连式风洞中开展了背景激波系与凹腔剪切层的相互作用的试验,采用高速纹影系统对瞬态流场进行了捕捉,重点关注背景激波系和凹腔剪切层的动态变化特性。采用纹影序列的本征正交分解来研究流场中的主要相干结构,采用快速傅里叶变换和连续小波变换对流场的频率域特征进行了分析。结果表明：在背景激波与剪切层相互作用下,激波结构产生大尺度振荡,凹腔内流动结构产生小尺度脉动。通过对激波位置的傅里叶变换分析,发现激波振荡的主导频率集中在90～400 Hz的范围内。通过对纹影图像的空间傅里叶变换分析,发现5 kHz以下的流场振荡主要由激波振荡引起,5 kHz以上的流场脉动主要由凹腔内流动结构引起。     

考虑真实气体效应的激波速度计算

对具有良好压力平台的H2／CO2（驱动气体为氢气,被驱动气体为CO2）激波管中的激波速度进行了计算．其特点是初始激波速度采用考虑真实气体效应的理论计算,沿管运行时理论不能准确计算的部分采用由实验得出的一个激波衰减公式计算．计算与实验结果吻合,为使用和设计该类激波管提供参考．     

波导与开口腔体瞬态特性研究

从理论上分析了矩形波导中传播模式的瞬变过程，给出了在冲激脉冲、阶跃脉冲和高斯脉冲波形激励下，波导中电磁波瞬态响应的解析公式，并采用时频分析方法对波导中传播信号、开口腔体的散射信号的瞬态特性进行了分析．分析结果发现，当电磁脉冲信号投射到开口腔体上时，其散射信号中含有与其腔体形状、尺寸特征有关的谐振模式，不同的腔体目标，其散射信号后期信号中的谐振频率不同，通过提取散射信号中的谐振特征，可对带腔体目标进行目标识别．     

冲击波在有机玻璃中输入和传播规律研究

采用自制的锰铜压阻法试验装置,测定了有机玻璃隔板内不同传播距离处的冲击波压力,并对试验结果进行了指数拟合.为了验证试验结果,首先进行了理论分析.对隔板中的冲击波初始压力进行了预估,然后采用动力学程序对该过程进行了数值模拟.得到了有机玻璃隔板中的冲击波初始压力和传播规律.计算结果与试验结果吻合良好,说明了试验装置与试验方法的科学性和可靠性.从而为冲击波感度试验的计量研究提供了必要的技术保障.