地面实验条件下土壤水分微波辐射特性

为解决被动微波遥感反演土壤水分问题,通过C、KU两个波段微波辐射计对不同水分的裸露地表的土壤微波辐射特性进行实验研究,分析土壤湿度与土壤的微波发射率之间的定量关系,建立了土壤湿度与微波发射率的经验模型.研究结果表明:在土壤表面平整时,土壤湿度与土壤微波发射率呈线性负相关,即随着土壤湿度的增加,土壤微波发射率线性下降.在入射角为30°~50°范围内,无论是垂直还是水平极化,30°入射角时微波对土壤测湿灵敏度最大,表明在入射角30°的水平极化下微波反演土壤水分的效果最好.     

入射角度对喷雾碰壁后粒径分布的影响

搭建喷雾碰壁试验台架,通过激光粒度仪研究了喷雾碰壁对液滴粒径空间分布的影响.探究喷雾以30°和45°两种不同入射角碰壁后,近壁面处喷雾粒径随时间的变化趋势.试验结果表明:碰壁有利于小粒径液滴的形成.喷射初期,喷雾的空间粒径分布不均匀,随着喷射和碰壁时间的持续,喷雾主束区和反射区的液滴粒径分布均匀,粒径为40～60μm....     

地震动入射角度对盆地地震响应的影响

为了研究不同入射角度地震动作用下盆地地表地震响应,基于ABAQUS软件显式有限元计算平台,针对某一45°坡角的盆地,以狄拉克脉冲作为输入SV波,探讨了地震波倾斜入射角度改变时盆地地表峰值位移(PGD)等的变化特征.结果表明:入射波作用角度由0°,5°,10°,15°,20°,25°,30°依次增加时,盆地地表PGD表现出先增大后减小的趋势;当入射角度为10°时,地表PGD达到最大值,为输入地震波位移幅值的7.69倍,说明若按垂直入射进行地震响应分析所得结果将偏于不安全;较垂直入射情形,地震波倾斜入射时盆地表现出更为显著的边缘效应,边缘PGD最大值约为盆地中心PGD的1.3倍;地震动响应聚焦区域会随入射角度的增大逐渐向盆地右侧偏移.     

冲蚀角度和弯头几何尺寸对冲蚀磨损的影响研究

为了更深入研究输气管道中重点管件——弯头的气固两相流问题,弄清固体颗粒运动轨迹与冲蚀磨损之间的关系,根据相似性原理搭建了模拟试验平台。采用k-ε双方程模型建立相应的气固两相流仿真模型,并将仿真结果同试验结果进行对比,验证了仿真模拟的正确性。在此基础之上,详细进行了固体颗粒的入射角度和弯头的几何尺寸对冲蚀磨损的影响研究。结果表明,冲蚀的入射角度对弯头的冲蚀磨损情况有很大影响。当入射角偏向弯头内管壁时,最大冲蚀率随着入射角的增大而增大。当入射角偏向外侧管壁时,入射角为15°时弯头的最大冲蚀率最大。另外,通过改变弯头的曲率半径和外形,都可以减小弯头的最大冲蚀磨损速率。     

基于三维声强法的吸声系数测量研究

传统的测量吸声系数的方法主要有混响室法和驻波管法,这类方法易受实验条件限制,在实际工程中的应用有一定的局限性。本文中使用四传声器,基于所测量的三维声强的矢量特性,通过前后两次分别测量被测试件和全反射板反射的声强幅值来计算相应的吸声系数大小,提出了一种新的测量斜入射吸声系数的方法;该方法在测量材料吸声系数的同时,还可以测出声波的入射角和反射角。首先进行了三维声强法测量吸声系数的原理分析;然后利用软件对该系统进行数值仿真,探讨了不同频段、不同吸声系数和不同入射角下吸声系数的测量误差;最后,利用该方法对3种材料进行实验测量,将结果与驻波管法测量得到的结果进行对比,并检验其方向性误差。结果表明:该方法在630～4 000 Hz频段内测得的吸声系数与驻波管法测得的吸声系数的误差在±0.02～±0.10间,方向性误差在1°～6°之间;从0°到80°的不同入射角下方向性误差在1°～3.5°之间。     

小型化高稳定性频选设计与等效电路分析

提出一种基于等效电路模型(Equivalent circuit model,ECM)的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)设计方法,分别设计了单频和双频频率选择表面。根据金属贴片与电感,缝隙与电容的对应关系,分别设计了工作在100GHz的带通型方环形FSS,工作在100GHz和150GHz的双频带通型"箭头+Y"形FSS。针对不同的入射角度和极化方式,分析了双频"箭头+Y"形频选的滤波性能。该双频FSS在入射角度为0°～45°时能保持良好的角度稳定性,在TE、TM模式呈现极化不敏感性。将两款频选的全波分析结果与等效电路结果相比较,两者吻合良好,进一步验证了等效电路方法的正确性和有效性。     

低负荷下天然气-二甲醚RCCI发动机燃烧和排放的仿真研究

利用发动机仿真专用软件CONVERGE,研究低负荷工况下当量比、二甲醚喷射比例以及发动机转速对天然气-二甲醚双燃料在分隔式燃烧室中反应活性控制压燃(RCCI)燃烧和排放等性能的影响。以单缸Ricardo E6/MS配备MK.V预燃室的发动机为对象建立仿真模型,通过文献中的实验结果验证了模型的有效性。仿真结果表明,当量比为0.28～0.35时,放热率曲线表现为单个主峰,当量比为0.4～0.5时,放热率曲线表现为双峰;当量比为0.45时,发动机的动力性和经济性较好,NO_x、soot、HC和CO这4类污染物的排放量总体处于较低水平;发动机指示热效率和IMEP都随着二甲醚喷射比例的降低而增加,但二甲醚喷射比例过低时又会出现失火现象,二甲醚喷射比例为15%时,发动机的动力性和经济性最好,且NO_x排放量最低,但HC的排放量较高;在低负荷工况下,转速升高会导致燃烧相位推迟以及燃烧效率降低,甚至出现失火现象,转速为800 r/min左右时,双燃料发动机的燃烧和排放性能都表现得更好。     

一维Si/SiO_2光子晶体在近红外波段滤波特性研究

设计了一种结构为(Si/SiO_2)~ND(Si/SiO_2)~N的一维光子晶体滤波器,利用传输矩阵法,理论模拟了其在近红外波段的滤波特性。通过比较两种不同缺陷层材料Si与SiO_2发现:低折射率缺陷SiO_2的结构透射峰的峰值更高;当缺陷的厚度增加时,透射峰的半高宽和峰值能够保持稳定。对于两种缺陷材料的结构,在缺陷厚度保持不变时,随着入射角的增加,TE模式下禁带短波长处的禁带边沿蓝移量大于长波处,禁带中透射峰的峰值降低且半高宽减小;TM模式下禁带长波长处的禁带边沿蓝移量大于短波处,半高宽增加,且入射角度从0°到60°变化时可有效增加透射峰高度。本研究分析缺陷层厚度和入射角度两种调谐方式对于近红外波段滤波性能的影响,为近红外波段光子晶体滤波器的应用提供了理论依据。     

高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应研究

目的研究桩土相互作用和行波效应对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应的影响.方法采用有限元程序,建立跨度为(70+3×127+70) m的曲线刚构桥有限元模型,采用动态时程分析方法,分析了桩土相互作用和行波效应在不同参数取值下的桥梁结构地震响应.结果纵桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力增大30%～40%;横桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力减小17%～25%.考虑桩土相互作用,将显著增大墩顶和墩底截面纵桥向内力,减小横桥向墩顶和墩底内力;考虑地震波传播速度引起的行波效应,使得桥墩内力在不同桥墩之间呈现更加不均匀分布状态,增大部分桥墩破坏的危险;由于地震波入射角度不同而引起的行波效应时,入射角度为0°时各个桥墩内力和位移响应略大于10°和-10°两个入射角度的激励结果.结论地震波入射角度引起的行波效应时对该类桥型地震响应影响较小.桩土相互作用对该类桥型的动力特性有一定的影响.随着桩土弹性连接土介质参数的增大,结构体系的自振频率也随之增大,但结构的低阶振型基本未变.     

竖向荷载对陡岩墩式码头梅花形五桩双向承载特性影响研究

针对竖向荷载变化下的陡岩群桩(梅花形五桩)双向承载工况,采用ABAQUS有限元软件,建模过程考虑陡岩群桩基础施工承载等环节,以及软岩与桩接触非线性影响,构建陡岩梅花形五桩三维模型,计算分析竖向荷载对陡岩墩式码头梅花形五桩双向承载特性的影响.研究表明,竖向荷载对陡岩墩式码头梅花形五桩双向承载特性的影响,与群桩基础的空间效应、群桩桩身嵌固程度、桩前岩体抗力等综合作用相关.其中,R=0°～15°,随着竖向作用力的增加,承台下各桩桩顶的水平位移得到一定的抑制;但竖向作用力过大,承台下各桩桩顶的水平位移会随着其增加而增大;R=30°～45°,竖向作用力对各桩桩顶水平位移的抑制作用不明显,其桩顶水平位移呈缓变-陡增的趋势.R=0°～45°的梅花形五桩,其前排桩竖向承载发挥程度较后排桩大.R=15°～45°,其后排桩水平承载发挥程度较前排桩大.在实际工程中,可根据受力过程中群桩基础力学响应变化等,进行相应加强设计.     

双折射光子晶体光纤中不同偏振角导致的脉冲俘获

基于耦合非线性薛定谔方程,研究了双折射光子晶体光纤中单个光脉冲的非线性传输.当输入脉冲位于反常色散区且偏振角偏离光纤快轴0°和90°时可观察到脉冲俘获现象,脉冲俘获效率在偏振角为45°时最小,当脉冲的入射角度互余时,小角度的脉冲俘获效率更高.此外,增加输入脉冲功率俘获脉冲能够获得更大的频谱偏移.     

喷射策略对某重型柴油机高原燃烧特性的影响

为研究高原条件下不同喷射策略对某重型柴油机燃烧特性的影响。建立基于ECFM-3Z燃烧模型的某增压柴油机燃烧室三维模型并将其与平原台架试验结果进行对比验证,分析在海拔4 550 m条件下不同喷射策略对柴油机缸内燃烧过程的影响。结果表明,随着喷油提前角增大,单次喷射时缸内高温区域缩小,温度分布变得均匀,缸内预混合燃烧增强。和平原条件下的结果相比,喷油提前角的增大可以减少碳烟的排放但是增加了NO_x的排放。采用多次喷射策略时,预喷的提前可以使燃油与空气混合更充分,从而有助于主喷燃油更好地燃烧,功率能够得到进一步提升,较单次喷射NO_x排放增加,碳烟排放减少。根据模拟结果最终选择预喷提前角为22°CA BTDC和主喷提前角为2°CA BTDC的喷射策略,示功图面积较单次喷射相比有所提高,可恢复至平原的85.6%。     

RH真空精炼过程循环流量与混合特性的物理模拟

以某钢厂180t的RH真空精炼装置为研究原型,依据相似准则建立物理模拟试验装置,进行2因素(喷吹角度和供气流量)作用下3水平的水模型正交试验研究,深入揭示RH真空精炼过程中循环流动状态变化规律,并为其工艺和操作参数的确定提供技术依据.结果表明:供气流量及喷吹角度均会影响精炼效率,供气流量影响更显著;存在最优的吹氩方案,即流量为20m3/h,喷吹角度为45°时,混匀时间最短;在不同供气流量下,循环流量增加幅度随喷吹角度的增大而逐渐减小,最佳喷吹角度在25°~35°之间.     

机床导轨滚转角测量误差分析

为研究激光外差干涉法滚转角测量中反射器入射角误差对测量灵敏度的影响,利用琼斯矩阵,建立了一种新的测量光路数学模型。新模型在原有模型的基础上考虑了高反镜入射角误差的影响,基于多层介质膜作用机理,量化了高反镜入射角误差引起的反射光变化,进而推导出高反镜入射角误差对滚转角测量灵敏度的影响。结果表明:测量系统的放大倍数随高反镜入射角不同而变化,并在入射角为36°时取得理论最大值720倍,达到高反镜正常角度入射时放大倍数的6倍;实验验证当高反镜入射角为38°时,系统放大倍数达到346倍,若采用分辨率为0.01°的相位计,滚转角的测量分辨率可达0.1″。实验结果验证了理论分析的正确性,并且提供了一种通过改变高反镜入射角来提高滚转角测量灵敏度的思路。     

NiFe2O4铁氧体薄膜溅射产额的蒙特卡罗模拟

通过蒙特卡罗方法,运用SRIM程序,模拟了Ar+轰击NiFe2O4铁氧体靶材的过程,研究了不同入射能量及角度Ar+轰击NiFe2O4靶材引起的溅射产额。结果表明:离子垂直入射时NiFe2O4中各元素的溅射产额和出射原子能量都随入射离子能量的增大而增大;各元素产额的比率在低能离子入射时,变化较大,但能在较大的入射离子能量范围内保持相对稳定的值;离子斜入射时,随着入射离子角度增加,各元素的溅射产额先增大,后减小,并在77°左右达到最大值;离子入射角度变化时,并不严重影响各元素之间产额的比率,且组分比率能在较大的离子入射角度范围内保持相对稳定的值。     

基于一种标准城市建筑模型的行人高度风环境比较研究

对日本建筑学会（AIJ）提出的标准建筑风环境模型,分别采用风洞试验、基于雷诺平均（RANS）和大涡模拟（LES）的数值模拟方法,开展了考虑不同中央高层建筑高度和来流风向角对周围行人高度风环境影响的详细比较研究。结果表明：RANS和LES模拟得到各测点风速比的变化趋势与风洞试验整体上一致,相对而言,LES模拟结果与风洞试验结果更接近,平均误差约为RANS的1/2;而RANS方法总体上低估了行人高度风速,无法准确反映建筑背风面的风加速状况。随着中央建筑高度的增加,周边行人高度风速逐渐增大,100 m高度的超高层建筑对局部区域风速的加速达到1.6倍;但当中央建筑高度超过150 m、继续增大至200 m时,行人高度风速不再增大。当风向角在0°～90°范围变化时,在高层建筑背风面和角区附近会产生行人高度风场加速的“文丘里效应”;其中当来流风向角为45°时,风加速情况最为显著,显示出斜风来流工况下会对高层建筑周边行人风环境带来最不利的影响。     

河南“21·7”极端暴雨过程地形敏感性试验

使用FNL1°×1°再分析资料、高空和地面观测资料、多普勒雷达资料和卫星云图等资料，对2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程进行分析，采用WRF数值模式进行地形敏感性试验.分析结果表明，此次极端暴雨天气发生在稳定的大尺度大气环流背景下，对流层中低层的低涡、切变线以及中小尺度系统的不断生消是造成极端暴雨的直接原因；台风“烟花”的生成、发展和移动对暴雨区的水汽输送有着重要影响.地形敏感性试验结果表明：(1)将一定范围内的地形高度降低为0，会导致降水中心降水量减少，整体减幅20%～40%，同时会造成雨带西移1°E左右；(2)将固定范围内的地形高度降低时，会造成降水中心降水量减少，整体减幅10%～40%，地形高度降低大于或等于75%时，会导致雨带西移1°E左右；(3)将固定范围内的地形高度增加时，会导致降水中心降水量增大，整体增加10%～40%，地形高度增高50%以上会导致雨带东移1°E左右.     

蜻蜓柔性后翅模型的气动效能分析

为探究柔性材料对蜻蜓滑翔时气动特性的影响,通过数值仿真的方法,研究杨氏模量为3800 MPa,泊松比为0.18的三维柔性蜻蜓后翅模型在不同雷诺数和迎角滑翔时的气动效能和气动力作用下的结构变形.结果表明:柔性蜻蜓后翅在气动力的作用下会产生明显的弯曲扭转变形,且变形程度随着雷诺数和迎角的增大而增大,其中该扭转变形会使蜻蜓滑翔的实际迎角减小;由于产生了使迎角减少的扭转变形,使得在迎角为5°～30°滑翔时,升力系数减少了9％ ～45％,失速迎角增大10°以上;小迎角滑翔时,升力系数随速度增大而减小,大迎角滑翔时,升力系数与速度无明显相关性;大迎角滑翔时,在气流分离和柔性蜻蜓翼大角度扭转的作用下,上翼面的负压区向后缘移动,增加了负压区面积,增大了失速迎角,有利于提高蜻蜓飞行时的机动性.可见虽然柔性材料虽然会牺牲蜻蜓滑翔时的气动效能,但有助于蜻蜓高速大迎角飞行,提高了蜻蜓的机动性.     

不同加载角下十字形柱的承载力与延性分析

采用Abaqus软件建立十字形柱的三维非线性有限元模型,分析了十字形柱在不同加栽角下的承载力与延性,计算结果与试验值符合良好,分析表明:在加载角为0°和45°时,承载力和延性都相差不大;加载角为45°时,承载力稍大;加载角为O°时,延性稍好.     

轿车双侧顶盖抗压性能的虚拟实验评估

研究了小型汽车在双侧顶盖抗压试验中的安全性能,评估了不同滚动角及俯仰角组合对顶盖强度的影响,并分析了顶盖近侧及远侧之间抗压性能的差异.通过顶盖抗压试验对汽车的有限元模型进行验证;基于不同滚动角度及俯仰角度进行全因子正交试验设计.虚拟试验结果表明:俯仰角和滚动角的变化对顶盖抗压性能有显著影响,在127mm(5inch)的压缩行程中,当俯仰角相同时,在10°～45°滚动角范围内随着角度增加顶盖两侧强度持续下降;而当滚动角相同时,在5°～15°俯仰角范围内随着角度增加顶盖两侧强度逐渐减弱.总体来看,近侧顶盖的强度性能明显高于远侧.