叶片气弹耦合建模与分岔分析

颤振是指弹性结构体系外部扰流的流线体诱发的自激振动。本文建立了单叶片系统的气弹耦合状态空间方程;对状态方程进行了数值分析,采用中心流形和规范型相结合的非线性分析方法对气弹耦合模型进行了稳定性分析,计算得出了霍普夫分岔的类型。     

气液两相弹状流动中气弹及其尾流气泡参数的瞬态测量

利用管内气液两相弹状流中因气弹周围液膜加速、减速所致的波动差压,实验测量了气弹速度、气弹长度以及气弹尾流作用长度等参数,并利用气弹尾流气泡群在尾流瞬变压力激励下所辐射的声波及其频谱,对尾流气泡群的最可几尺寸进行了测量．实验结果及误差分析表明,该测量方法比传统方法在无流场干扰、测量结果多样性等方面显示出较强优越性．     

气弹耦合作用下平板的稳定性

为了探讨气弹耦合作用下二维平板中存在的稳定性问题及失稳参数域,针对一侧来流二维平板模型,运用正规形理论和中心流形方法简化方程,分析预载荷和气压强与系统失稳关系,并研究系统在退化点附近具有余维三时的分岔及稳定性,给出二维板系统具有静止、颤振等运动形态的参数条件。结果表明：系统在具有两个零特征值的退化点附近,局部范围内会出现极限环和不稳定结点;系统具有零特征值失稳时,预载荷和气压强系数的取值范围为-2．0--1．5和60～100,预载荷与气压强在此类失稳情况下成正比关系。该研究对于工程预防失稳、保障结构安全具有一定参考价值。     

基于强迫振动的高层建筑扭转向气弹效应

基于可设定振动频率和振幅的扭转强迫振动装置,采用同步测试风洞试验方法,测试了不同试验风速和扭转振幅情况下高层建筑模型表面各测点的风压时程与结构扭转位移时程.推导了结构扭转气弹效应识别方法,并进行不同风速、不同振幅和不同刚度偏心情况下的矩形高层建筑扭转向气弹效应的评估.结果表明:高层建筑扭转向气动刚度可以忽略不计;扭转向气动阻尼对高层建筑响应的影响应予以考虑,尤其是当风速达到临界值时,气动阻尼迅速下降,产生负气动阻尼.     

特高压输电塔气弹模型风洞试验研究

为进一步了解特高压输电塔风振响应的特点,以正在建设的淮南-上海1000kV特高压线路中的一基双回路直线塔为原型,采用离散刚度法制作了输电塔气弹模型,进行了输电塔在紊流场中不同风速、不同风攻角下的气弹模型风洞试验.试验结果表明:输电塔模型的响应随风速的增大而增大;位移响应受风攻角的影响比较明显,在15°风时位移响应最大;各试验工况下,输电塔模型横风向的振动比较显著,X向和Y向的加速度响应处于同一量级且数值比较接近;Y向的加速度响应在0°风时最大,X向的加速度响应在90°风时最大,但任何工况下,输电塔X向的加速度响应均大于Y向的加速度响应.     

斜拉桥气弹模型拉索振动数字摄影测量技术

利用数字摄影测量的方法,在斜拉桥全桥气弹模型风洞试验中对拉索结构实现振动位移的动态测量.介绍了该方法的基本原理,并通过某斜拉桥进行了实测研究,获得了该桥气动失稳状态时的拉索振动形态,为桥梁颤振发散机理的研究提供了直接依据.讨论了拉索位移测量方法的误差,并提出改进测量精度的对策.     

太阳能塔气弹模型结构优化研究

以一座243 m高的太阳能塔为工程背景,采用ANSYS软件建立了原型结构的有限元模型,进行了动力特性分析,得到了气弹模型设计频率和振型目标参数。采用集中刚度法设计了该塔的多自由度气弹模型,对气弹模型的主要结构参数进行了优化研究。采用优化值制作了太阳能塔气弹模型,并进行了模型的动力参数识别,以验证模型设计和制作的合理性。结果表明,圆环型芯梁可有效减小芯梁质量,增加外衣壁厚,降低模型加工难度;适当增加相邻圆盘间距可增加外衣的稳定性,且对模型频率影响较小;调整集热筒底盘厚度对集热筒与塔身的连接刚度有明显影响;太阳能塔气弹模型较精确地模拟了原型结构前3阶频率及振型,且模型实测初始阻尼比小于0.30%。     

气凝胶复合材料抗弹性能的研究

使用球形弹丸对硅气凝胶、有机气凝胶和碳气凝胶复合材料进行靶试实验,研究3种气凝胶复合材料的抗弹性能.实验表明:气凝胶作为面板可以有效提高复合靶板的抗弹能力;在子弹冲击过程中,气凝胶表现出明显的应变率强化效应,吸收子弹动能的能力显著提高;当气凝胶作为夹层,铝合金为面板和背板时,面板由于没有足够的背强作用而发生弯曲破坏,导致靶板整体抗弹性能提高不明显;有机气凝胶具有较高的动态压缩强度和较大的动态失效应变,因此其抗弹性能较好;硅气凝胶的动态压缩强度虽然低于碳气凝胶的动态压缩强度,但是其动态失效应变高于碳气凝胶的动态失效应变,因此硅气凝胶与碳气凝胶的抗弹能力相当.     

大跨度结构气弹模型风振响应的阻尼修正系数

在气动弹性模型设计中 ,如果阻尼相似不能在模型设计、制作中实现 ,则须对试验结果加以修正 .因此定义了阻尼比修正系数 ,推导出结构在Davenport脉动风速 (风压 )谱激励下响应和阻尼比的相互关系 ,通过一刚度可调的结构模型 ,分析了大跨度结构气弹模型实测各阶阻尼比相近情况下激励形式和结构模态参数对模型风振响应阻尼比修正系数的影响 .     

燃气轮机涡轮级气弹耦合仿真研究(英文)

采用有限差分方法开发了气冷涡轮气弹耦合求解器。该求解器分别在流动区域求解时间平均N-S方程。在固体区域求解振动方程,在流固边界则施加了气弹耦合边界条件。在流动问题求解中,采用了B-L代数湍流模型封闭时均N-S方程,采用三阶AUSMPW+差分格式离散对流项,并采用隐式LU-SGS格式求解离散后的代数方程;振动问题则采用显式格式求解;采用代数网格法进行固体区域动态网格生成。采用该耦合求解器对某涡轮级动叶的振动响应问题进行了数值仿真,研究表明:所开发的耦合求解器能够用于振动响应问题的分析,同时本算例中涡轮动叶的振动不存在发散现象,并且叶片振动对流动的影响很小。     

倾斜上升气液两相弹状流模型

基于等效弹单元思想,发展了一组方程,以此来预测生趣及近垂直倾斜上升管中充分发展气液弹状流的流动特性,模型中考虑了界面切应力对液膜运动的影响;并在液弹空隙度预测中引入临界气体夹速度的概念,以此来描述弹状流中在在气泡尾部的混合特性,本文提出的模型这径对液弹空隙度的影响,弹状流模型的计算结果得到实验的验证。     

输电塔气弹模型气动阻尼试验

为研究气动阻尼对输电塔的风致效应影响,设计了1:40的输电塔气弹模型,分别在B类地貌风场和台风风场中开展了气弹模型的风洞试验,获得了单塔与塔线体系下的风致加速度响应时程数据。综合采用EMD分解、HHT变换与RDT法,识别了输电塔线结构的动力特性与气动阻尼。研究结果表明,该方法能较好地识别结构的动力特性;两类风场下气动阻尼随风速的提高而增大,气动阻尼亦随来流湍流的增大而增大;挂线后结构模态频率降低,气动阻尼与总阻尼增大。     

应用单向法的气冷涡轮气热弹耦合数值研究

对采用径向对流冷却的NASA C3X叶片进行了单向气热弹耦合数值模拟。气热耦合计算比较了在考虑转捩现象的对于计算结果的影响,同时考虑了温度变化引起的气体属性变化对气热耦合计算的影响,并与NASA报告中的实验结果进行了对比。结果表明,雷诺应力模型对于转捩过程的捕捉能力有限。应用气热耦合的计算结果作为有限元的输入条件,使用ANSYS研究了外部流体冲击场叠加叶片温度场后的总应力和总变形,使用单向法实现了气动、热应力场的多场耦合研究,对于涡轮设计以及寿命预测有一定的借鉴意义。     

浅议塑料在防暴弹上的应用及选择方法

塑料在防暴弹上的应用越来越多,但整体上仍处于摸索阶段,缺乏科学的理论方法作指导。通过对某防暴弹发射部的制造材料进行分析,提出了一种量化筛选塑料的方法。     

某拟建838m高楼多自由度气弹模型风洞试验研究

为了考察某拟建超高层建筑(总高838m)在设计风速下的风致响应,对该大厦进行了多自由度气弹模型风洞试验.模型自振特性测试表明,该气弹模型各横截面对两个正交的水平主轴对称,每个轴向1阶和2阶频率误差分别在1%和28%以内,1阶阻尼比约为2%,平动振型与实际结构有限元模型计算结果较为一致.分析不同风速和风向角下风致响应发现,该大厦顶部在100年重现期设计风速下最大动态侧移为0.89m,且动态位移本身并未使结构顶部位移超标,而10年,50年和100年重现期下风致加速度响应超过规范阈值幅度分别为16%,23%和29%.另外,该大厦横风向涡振使得临界风速附近横风向风致响应明显偏大,如果假定风荷载谱为白噪声,则横风向1阶气动阻尼比对总响应的贡献达37%.若欲保证该建筑在百年一遇风速下加速度在允许范围内,则须使其结构阻尼比在2.9%以上.     

垂直管内气液两相弹状流中长气泡运动规律的研究

用ＥＫＴＰＲＯ １０００高速动态分析仪对弹状流中长气流的运动进行了研究，获得了无干扰流场的测量数据，给出了气泡形状及其上升速度的实验结果，根据长气泡的流动条件，对它们进行了分类，实验数据与已有的研究结果进行了比较，两者符合良好。     

无壳弹枪自动机动力耦合关系研究

该文通过建立动力学模型对无壳弹枪新型自动机结构的动力耦合关系进行了理论手数值计算，分析和比较数值仿直结果，揭示了自动机，发射运动体和转膛之间的运动相互影响和参数匹配关系及某些参数对３发点射工作性能的影响规律，并讨论了由于参数不匹配而引起的武器工作异常情况及解决途径，为正确设计高频点射武器中此类新型结构提供了动力学理论分析与计算机数值仿真的研究方法。     

基于有限状态入流的无轴承旋翼气弹稳定性

为准确分析悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性,建立了一种基于有限状态入流的直升机气动弹性稳定性分析的模型.采用格林-拉格朗日应变张量推导了无轴承旋翼桨叶的非线性应变-位移关系,把桨叶作为多路传力系统进行处理并根据哈密顿原理建立了桨叶运动的有限元方程,非定常气动力采用有限状态状态入流模型.根据桨叶模态方程的特征值判断悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性.数值计算结果表明：采用有限状态入流模型计算桨叶的一阶摆振阻尼比传统的动力入流模型和均匀入流模型与试验数据的符合程度更好,从而验证了本模型的正确性.     

风力发电机耦合转子/机舱/塔架的气弹响应

发展了一种理论方法的计算程序 ,研究耦合转子 /机舱 /塔架系统气弹响应问题。利用以 Hamilton原理为基础的有限元法 ,应用 5节点 18自由度和 2节点 12自由度的梁单元模型分别离散桨叶和塔架。机舱简化为刚体 ,具有刚体一般运动。风模型为 2维拟定常风。采用子空间迭代法求解桨叶、机舱和塔架动力学方程。其中 ,桨叶非线性动力学方程具有周期时变系数 ,求解采用拟线性法。计算结果表明 :工作转速下风机能够安全、稳定运转。转子转速远远高于工作转速时 ,系统发生共振失稳