单颗粒在台阶上滚动行为研究

在装有100级台阶的斜面上进行单颗粒滚动实验,用统计方法研究小球运动停止位置与小球尺寸、初速度、台阶参数等的关系,给出描述小球在台阶上滚动的运动方程,并讨论了物体在坡面滚动行为与物体尺度、运动初速度、阻力系数、滚动摩擦阻力之间的半定量关系;根据统计方法用计算机模拟实验,给出相应的拟合参数并进行讨论,模拟结果与实验基本吻合。     

树冠流动阻力特性数值模拟与实验研究

为深入分析树冠内部结构参数对树冠绕流流动阻力的影响,采用数值模拟和实验测试相结合的方法研究几种典型形态特征树冠的内部流场特征和流动阻力。用树冠叶面积指数(LAI)、稠密度(SVF)和分形维数(Df)表征树冠复杂的形态结构,讨论树冠形态结构参数对树冠流动阻力的影响规律。研究结果表明:模型叶面积指数与稠密度呈近似线性关系,而树冠分形维数分别与树冠稠密度和叶面积指数满足近似对数关系。通过对数值模拟计算结果回归分析,给出树冠流动阻力系数与叶面积指数的关系式。研究结果表明:真实条件下的树冠流动阻力结果要明显高于二维简化模型的数值计算结果,但二者在变化趋势上表现出较好的一致性;在引入树冠阻力系数修正系数后,数值计算结果与实验结果吻合较好。     

聚合物溶液在孔隙介质中的渗流机理

以收缩流道作为孔喉模型，采用数值方法研究了粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体在孔喉中的流动压力梯度随流变参数和喉道直径的变化，以此作为流体在多孔介质中渗流的理论基础，探讨了3种具有不同流变性质的流体在多孔介质中的流动阻力特性。结果表明，对于粘弹性流体，阻力系数随着松弛时间和流速的增加而增大，随充填颗粒尺寸的减小而增大；对于牛顿流体，阻力系数为常数；对于幂律流体，阻力系数为幂指数、稠度系数、孔隙度和渗透率的函数。     

树冠微观尺度流动阻力特性分析

采用可视化Basic程序设计语言(VBA)建立虚拟的三维树冠模型,并使用计算流体动力学(CFD)模拟的方式,研究了不同孔隙率和风速下,树冠内部的流场特征和流动阻力.用光学孔隙率及体积孔隙率来表征树冠复杂的形态结构,并讨论了树冠形态结构参数对树冠流动阻力的影响规律.结果表明,树冠的阻力系数与光学孔隙率满足近似二次多项式关系,通过对数值模拟计算结果回归分析,给出树冠流动阻力系数与光学孔隙率的关系式,在真实条件下树冠阻力系数的试验数据对比的基础上,提供了一个对真实树冠阻力系数进行预测的依据.     

阻力系数和物体质量对斜抛运动影响的数值分析

用Matlab从阻力系数和物体质量对斜抛运动的轨迹和最大射程抛射角影响方面进行数值研究和分析.     

幂律流体在矩形通道中充分发展流动的数值模拟及阻力计算

针对假塑性幂律流体在矩形通道中充分发展流动问题,用帕坦卡方法作数值分析,文中讨论了不等距网格的划分方法和粘度系数的插值方法。数值解给出了流变指数n=0.1,0.2,…,1.0及矩形边长比s=0.1,0.2,…,1.0范围内的全部fRe,发现圆管阻力计算公式只在一定范围内适用。本文作者给出了上述广阔范围内以当量水力直径为定性尺寸的阻力系数计算公式,其最大误差为3.57％,平均误差为1.9％。     

液体可压缩性对超空化流动的影响

基于多相流模型和运动框架模型构建可压缩超空化流场的数值计算模型,分别使用具有不同物性的流体介质模拟水下跨声速超空化流动,并将数值模拟结果与经验公式结果相互参验,通过对比分析研究在液体可压缩性对跨声速超空化流动的影响.研究结果显示:液体可压缩性对流动参数的分布规律、空化物体的阻力特性和流场的空化情况均有显著影响;考虑液体可压缩性,随飞行速度的增大,射弹的阻力系数将增加,并且在高速工况下超空泡的尺度大幅度减小;可压缩超空化流场中,较300m/s工况,速度为1 900m/s时弹体阻力系数增大约22%,弹尾截面空泡直径减小约30%.     

较低雷诺数下ITTC尺度效应换算方法的改进

应用基于非结构化网格的过渡流模型,在商业CFD软件STAR-CCM+平台上,对不同雷诺数(Re)下螺旋桨模型和实桨进行数值模拟,分析了螺旋桨叶面和叶背边界层的流体流动随Re的变化情况,将浆叶0.75R剖面压力面和吸力面的摩擦阻力系数的数值模拟结果与国际船模试验池会议(ITTC)推荐的尺度效应换算公式以及平板摩擦阻力系数计算公式的计算结果进行对比,并对ITTC尺度效应换算方法在较低雷诺数下进行了改进,即应用不同的公式分别计算叶面和叶背的摩擦阻力系数.结果表明,螺旋桨叶面与叶背边界层的流体流动不同,故吸力面和压力面的摩擦阻力系数计算公式有所不同.当Re较小(接近临界雷诺数)时,改进方法比ITTC尺度效应换算方法计算的结果更准确;当Re1.0×106时,改进方法与ITTC尺度效应换算方法的计算结果基本一致;当Re2.0×106时,Re越大,2种方法的计算结果偏离实际值越多.     

幂律流体在半圆及扁圆形通道中充分发展流动数值分析与阻力计算

对假塑性幂律流体在半圆及扁圆形通道中等温充分发展流动问题,用帕坦卡方法作数值分析,半圆形通道直接用极座标体系,扁圆形通道为矩形与圆弧形两部分组合的通道,在两个座标体系内分析,并利用界面连续条件进行耦合求解,计算给出阻力系数fRe,并与圆管及矩形通道阻力系数关系作了比较和讨论。     

降维变分法

依据最小势能、余能原理建立静态降维变分法.以此为基础，由哈密尔顿原理推得动态降维变分计算.该方法将物体离散为条，在任一时刻，每条在一定约束下，独立求解能量极值，可有效地简化工程力学数值计算.本文研究物体分条离散方法，极值约束及边界条件处理并给出证明.该方法揭示了新的物体形变、运动规律，对此本文作了分析.     

锥形血管中非定常流动的管壁切应力分布

对锥形血管中的非定常血流流动进行了讨论,导出了管壁切应力分布的公式,在相应的数值算例中,着重讨论了锥度角及轴向距离对管壁切应力的影响。     

锥形血管中的血液流动

本文研究了带有锥度的血管的发展流动问题,导得了一组相应的速度分布、压力分布公式。分析表明,锥度角对血管流场是有影响的。当略去锥度角时,本文公式便变为和无锥度角的等圆截面直管的Targ公式相一致。     

血管流动模拟实验的计算机控制及数据处理系统

对血管脉动流模拟实验提出了一种新型的计算机控制系统和数据处理系统．着重论述了这一系统的原理、功能和实施控制的各种软件处理方法．     

微型轴流式血泵的应力场仿真分析

通过CFD仿真软件fluent,对一款微型轴流式血泵的流场进行了数值模拟,并针对模拟的结果,结合人体生理要求,对该血泵进行了优化探讨,重点分析了影响血泵性能的应力场,获得了优化前后的一些相关参数,为今后进一步的血泵实验研究提供了一定的参考依据。     

弯曲动脉血管中血液流动对血栓形成的影响

血栓性疾病大多发生在弯曲和血管分叉的位置附近,其形成机制和原因比较复杂,目前的研究主要集中在临床病例的治疗护理方面.临床观测表明,动脉疾病的发病机制和病变发展与血流动力学特征(如流场分布、壁面剪应力等)密切相关.采用计算流体力学方法,从血流动力学角度研究了弯曲血管中血液流动的改变对血管栓塞形成的影响.主要从血流入口初始速度、弯曲曲率半径、血管管径及血液黏度方面研究血液流动对血栓形成的影响.同时结合相关医学病例.从多学科角度分析并验证医学研究中有关血管弯曲对血栓形成机理的猜测.     

一种新颖的视网膜血管形态识别相关网点法

利用人体生物特征的视网膜血管进入个人身份鉴别的研究，提出了一种高层次保安识别应用的相关网点法，包括方法的构思、视网膜血管图像特征交点的提取，网点质心和最远网点的水平方位对准以及图像相关网点匹配的判定。实验结果显示其识别效果良好。     

大血管中的血液流动：（三）锥形管情况

本文对大血管的入口区域的血液流动作了更进一步的研究,讨论了圆锥形血管的血液发展流动问题。在小锥度角的假设下导得了相应的速度分布公式。分析表明,圆柱形大血管的许多结果可视为本文公式的特殊情况。     

血管对HIFU治疗焦域影响的实验研究

通过实验测量高强度聚焦超声辐照下仿组织体模中焦域附近特定点的温度变化以及形成焦域大小分析血管对HIFU治疗焦域的影响.当血管位置和血流速度分别不同时利用热电偶探针测量几何焦点上方2 mm处温度,采用Matlab编程计算焦域体积.在血管前方聚焦时,焦域附近峰值温度较高,形成焦域体积较大;在血管后方聚焦时,焦域体积随远离血管距离的增大而增大;无血流时,焦域附近峰值温度较高,焦域体积较大;加入血流之后,焦域附近峰值温度明显降低,但血流速度差异性对峰值温度和焦域大小影响不明显.血管位置和血流速度影响HIFU治疗焦域温度分布,在临床治疗焦域附近有血管时应当考虑血管的影响.     

基于CFD的血管病变部位血流流变特性分析

为探究血管病变对血流流动特性的影响，研究了血管结构改变前后血流流动特性的改变.提出了一种对血管病变前后的血流流场进行对比研究分析的方法，利用断层扫描数据建立几何模型，用Geomagic Studio将病变血管复原成为发生病变前的形状，并基于弹性血管中血流脉动的力学特性，使用ANSYS软件对采用牛顿流体力学模型的分叉部位血流流场进行数值模拟.模拟结果显示病变组织部位受到更大的切应力影响，而在病变组织远心端产生了明显的流速低和切应力低的二次流动和更大的血压压差，这些流体特性会对血管进一步病变产生重要影响.     

基于血液剪切损伤机理的高速螺旋血泵仿真分析

 高速螺旋血泵内部流场形态产生的高剪切力是导致血液溶血的重要因素,因此,对高速螺旋血泵中血液的流体动力分析有助于血泵性能的优化及减少血液细胞的损伤。采用水力旋流场理论对高速螺旋流场内血液剪切损伤机理进行了研究,得出了红细胞剪切破碎的判定依据,并结合所设计的植入式螺旋血泵,应用多相悬浮体CFD仿真技术,对血泵中的剪切应力场进行了仿真分析。研究结果表明：所设计的高速螺旋血泵中,剪切应力的分布能够满足血液生理要求。