激光加工熔池自由液面特性

针对激光加工过程中,熔池自由液面的静态特性,从熔池自由面的表面张力变化入手,应用热焓源项法和多孔介质模型,发展了对金属流体区和固体区统一的数值分析方法,揭示了熔池内部的流动、换热规律和熔池自由面的表面张力分布.通过熔池自由面的静态受力分析,结合熔池内计算结果,分析了对熔池自由面形状的形成.应用该模型对AISI304不锈钢的某一激光加工过程求解,分析了不同加工工艺以及工件物性对熔池自由面形状的影响.     

具有部分自由液面水平管流的理论计算方法

本文对未充满液体具有部分自由液面的圆管内的流动提出一种理论计算方法.理论可以正确预报"脱体点"的位置、流量、自由液面曲线形状等重要物理量.文中还讨论了管直径D、长度L、流体密度ρ、粘度μ及液位高度等参数对流动的影响.文中以光学玻璃连续熔炼系统中起重要作用的联接管内的流动为例作了具体计算,并与实验结果作了比较,理论与实验结果吻合良好.本文给出的理论方法可推广于一般截面形状的具有部份自由液面的管流计算.     

一种基于B样条的船体及自由面面元生成方法

面向基于Rankine源的3维面元法,提出了一种船体及其周围自由面的面元划分方法.采用双3次B样条表达船体曲面,利用广义截面更好地描述船体首尾部形状;通过2次重构截面曲线解决了曲线相容问题;采用参数化方法,对船体表面及不同形状自由面区域进行划分.通过调整参数划分,能够方便地修改面元网格的密度,以满足计算的要求.     

微钻头CAD系统的开发及基于系统的建模

运用几何学及运动学原理,建立砂轮、螺旋槽和后刀面的数学模型,在数学模型的基础上利用坐标变换开发了钻头的CAD系统.利用该系统,求得在给定刀具(砂轮)具体形状的条件下钻头螺旋槽截面形状的数据,结合后刀面刃磨参数,建立钻头的三维实体模型.该系统的开发为钻头的结构优化设计提供了直观的、易操作的系统,简化了钻头设计过程;同时也能为钻头的强度和刚度分析提供精确的实体模型.     

受到耦合的纵荡和纵摇激励的水槽中粘性流体晃动的数值模拟（英文）

一种预估-校正有限差分方法被建立用来研究耦合的纵荡和纵摇激励对受到共振激励的水槽中粘性流体晃动的影响.通过已存在的解析解和数值解对数值模型进行了验证.可以看到流体的粘性会使自由面波产生非常明显的衰减.对于给定的雷诺数来说,如果水槽只是受到纵摇激励时,最大的晃动位移会随着激励振幅的增加而增加.但当水槽受到同时的纵荡和纵摇激励时,相应的自由面的振幅会变小且耦合的作用会改变自由面高度的时间历程曲线的形状.     

自由曲面数字化的自适应规划

针对数学模型已知的自由曲面,依据质心定理推导出基于形状的采样算法,提出在给定采样精度下的自适应采样方法;针对数学模型未知的自由曲面,引入平面数字化曲线有界性概念,建立测量参数与采样步长的内在联系,提出了基于曲率和曲面切线斜率的自适应规划方法．计算机仿真结果表明,所提出的规划方法可显著提高数字化采样效率．     

环面构造管道拼接曲面的方法及其连续性

讨论了当给定管道截面为椭圆、并且给定截面与管道轴线不垂直的情况下 ,利用椭圆环面实现两椭圆柱面间光滑过渡曲面的构造方法 .当生成椭圆环面的运动轴线与给定管道轴线为一阶几何连续时 ,可使椭圆环面与给定管道达到一阶几何连续 ;当轴线为二阶几何连续时 ,曲面可以达到二阶几何连续 .并且还对于用法向环面构造过渡曲面的连续性做了进一步的分析 .     

非线性横荡的数值计算和模型试验

本文用时间步进和边界元法,对在静水中由静止开始作横荡运动的三维柱体的流体动力问题进行了数值模拟,并在日本大学作了相应的模型试验.在计算中,自由面采用拉格朗日网格,物面和自由面的交界点同时满足其边界条件,外边界用不给定方向的单波假定.数值计算结果和模型试验结果吻合较好.     

高质量2.5m卡赛格伦天线的设计

本文报道了圆锥波纹喇叭作为馈源系统的2.5m卡赛格伦天线的设计,修正其主、副面的形状,使该天线获得高效率(71.36％)、高增益(48.45dB)的效果.在给定初级馈源方向性图条件下,导出了使主面口径面获得均匀照射时主、副面修正的表达式.实践证明按这些表达式设计的2.5m卡氏天线是成功的.     

加权截距法确定渗流自由面的有限元方法探讨

针对现有固定网格法确定渗流自由面存在穿过自由面的单元等效渗透矩阵和积分域难以确定等问题,提出了加权截距法确定渗流自由面的新型有限元分析方法,解决了相应渗流溢出点的确定方法问题,并在此基础上,开发了相应的渗流有限元分析程序.该方法具有穿过自由面的单元等效渗透矩阵及其积分域易于确定和分析过程简单等优点,应用于工程实例分析,并将理论与试验结果进行比较分析,表明加权截距法确定渗流自由面的有限元分析方法可以满足工程要求,进一步完善了固定网格法确定渗流自由面的有限元分析理论与方法.     

用Wagner本构方程对聚合物挤出胀大的三维有限元分析

采用有限元方法分析粘弹性聚合物熔体的三维挤出胀大。采用积分型本构方程 Wagner模型描述聚合物熔体的粘弹性记忆特性 ,并引入了非线性衰减函数。对于本构方程中偏应力张量给出了计算方法 ,采用迭代方法求解非线性方程组。并根据自由面处的边界条件 ,确定出口处自由面的最终位置。对圆形流道进行分析 ,结果与轴对称分析和实验相吻合 ,最后对矩型流道进行计算 ,得出挤出物的形状     

无振荡均匀三次B样条插值法

三次Ｂ样条因其控形能力强，具有变差减少性和ｃ２连续性，故在自由曲线和曲面设计中获得广泛的应用．但若将其用于插值，则常导致出现不希望的拐点和振荡．无振荡均匀Ｂ样条插值法通过在需要控制曲线切线或曲面参数曲线的切线的地方增加辅助控制点，就可以达到良好的消除振荡的效果，且保留了均匀三次Ｂ样条的全部优点，并得以很自然地在曲线中插入直线段或在曲面中插入平面片     

水下圆柱体带空泡轴向绕流研究(英文)

研究了水下圆柱体带空泡轴向绕流问题.用数值方法研究了不同长细比圆柱体水下运动产生空泡的形态及圆柱体水下带空泡绕流的阻力特性,圆柱体绕流空泡形态以及阻力系数数值计算结果与试验对比,符合较好.圆柱体长细比对空泡形态影响可以忽略.随长细比增大:空化数较高时,阻力系数先减小后增大;空化数较小时,其阻力系数基本保持不变.小空化数条件下,给定长细比,空化数越小,阻力系数越小.     

Features of molten pool free surface in laser processing

On the basis of static characteristics of free surface of molten pools in laser processing, starting with the change of surface tension, the uniform numerical models are developed for both the liquid and solid regions of metals by applying the enthalpy source method and the porous region model. The flow and heat transfer characteristics in the molten pools and the distribution of surface tension on free surface are disclosed. The shape of free surface is analyzed by considering the static forces on the free surface and by combining with the calculated results of the molten pool. The model is applied to analyzing the laser processing of AISI 304 stainless steel, and the effects of different processing tech nics and material properties on shaping of free surface are discussed.     

自由曲面的一种逆向工程方法

提出了一种基于双向加权递推模型的自由曲面逆向工程方法。根据这一方法,可由已采集到的自由曲面上一定数量的任意分布型值点来逆向工程出自由曲面。加权双向递推模型的基本思想,型值点影响并决定着其控制区域内的曲面形状,这种影响的大小与到型值点的距离及权指数相关。给出了将区域划分为ｍ×ｎ的矩形网格下沿Ｘ、Ｙ方向的加权递推模型,讨论了该方法中网格划分和权指数对逆向工程曲面形状及精度的影响。     

渗流问题数值模拟计算的新方法

采用边界拟合坐标系，取渗流区域的边界为坐标线（二维问题）或坐标面（三维问题），用 Ｔｈｏｍｐｓｏｎ法将不规则渗流域转变为规则域，从而在规则域上求解转变后的渗流方程．避免了在不规则域上划分单元及迭代运算中生成新网格的繁琐过程，尤其对三维有自由面的无压渗流问题，本方法具有精度高而工作量小等优点。     

底吹氩气和旋转磁场复合作用对两相流动行为影响

提出利用旋转磁场作用于底吹氩气钢包冶金反应器的方法,建立了底吹氩气和旋转磁场作用下钢包冶金反应器内两相流动行为的数学模型,分析了改变吹气位置和磁场强度等参数对气泡运动行为的影响.结果表明:无旋流时,不断上升的气泡形成"倒锥形"的气柱.在旋转磁场和底吹气共同作用时,上升的气泡形成了"螺旋状气柱",这和试验结果相吻合.当吹气位置离中心的距离和磁场强度增大时,气泡在反应器内运动的路程分别呈线性和指数形式增加.     

Buoy Relay Method for Instantaneous Fluid Flow with Free Surface

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｒｅｅｂｏｕｎｄａｒｉｅｓａｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｎｗｈｉｃｈｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓｅｘｉｓｔｉｎｏｎｅｏｒｍｏｒｅｖａｒｉａｂｌｅｓ.Ｅｘａｍｐｌｅｓａｒｅｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｓ(ｂｕｂｂｌｅｓｏｒｄｒｏｐｌｅｔｓ),ｍａｔｅｒｉａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｏｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｆｌｕｉｄｓａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ.Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｉｓｅｉｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｆｒｅｅｂｏｕｎｄ…     

三角域上的Wang-Ball曲面带形状参数的扩展

为了扩大自由型曲面的选择范围,本文引入一个形状参数,给出了三角域上Wang-Ball曲面的扩展。通过改变形状参数的值,可以调控曲面的形状。形状参数几何意义是明确的,随着参数的增大,曲面向控制网格靠近。     

易于拼接且形状可调的Bézier曲线曲面

为了增强Bézier曲线曲面形状表示的灵活性,同时简化Bézier曲线曲面的光滑拼接条件,构造了3组含参数的多项式基函数,并由它们定义了结构分别类似于二次、三次、四次Bézier曲线曲面的新曲线曲面.它们不仅保留了Bézier曲线曲面的基本性质,而且还具有形状可调性,并且由新曲线曲面构成的组合曲线曲面可以在简单的条件下实现G2或G3光滑拼接.另外还给出了构造与给定多边形相切的曲线的方法,该方法简单有效,而且曲线对给定的多边形是保形的.