流-固耦合问题的精细积分求解法

为了解决流-固耦合动力学求解效率和精度低等问题,提出了增维精细积分法.根据有限元理论推导流-固耦合方程,将流-固耦合方程改写成状态空间形式,在矩阵仅增加1维的情况下将积分运算转化为代数运算,扩大了精细积分法的应用范围,从而得到增维矩阵的流-固耦合精细积分求解.同时,将增维精细积分法与Newmark法的计算结果进行对比,以验证其有效性.结果表明,由于不用求解矩阵H的逆矩阵,增维精细积分法避免了矩阵奇异带来的计算解的不稳定性.增维精细积分法与Newmark法的计算结果较吻合,且其在较大计算时间步长条件下的计算精度较高.     

HEV自动膜片弹簧离合器转矩跟踪PID控制

在同轴并联混合动力系统和自动膜片弹簧离合器数学建模的基础上,提出一种包含Kalman滤波器、串级变参数PID控制器的自动膜片弹簧离合器转矩跟踪控制策略,设计了变参数转矩环比例控制器,对行程环PID控制参数进行了优化整定,对HEV模式切换过程中,离合器传递转矩的跟踪控制进行了仿真和试验研究.结果表明,所提出的离合器转矩跟踪控制策略具有良好的效果.      

基于VB的发动机与液力变矩器匹配计算软件

针对目前发动机和液力变矩器动力匹配过程中的不足,采用VB语言作为开发工具,结合Access数据库设计开发了发动机和液力变矩器匹配计算的专用软件。通过计算画出液力变矩器的特性曲线,结合泵轮特性输入特性曲线和发动机外特性曲线,找出二者的相交点进行计算与优化直至符合匹配要求。将开发的软件用于发动机和液力变矩器动力匹配计算,结果表明,该软件可大幅度提高发动机与液力变矩器匹配计算的精度和速度,从而降低工作强度。     

车用飞轮储能系统能量回收特性

通过分析飞轮储能系统的传动特性,研究能量回收过程中储能飞轮的动态响应过程,提出了一种新型电动式飞轮混合动力系统结构.揭示了配备飞轮储能系统的车辆制动过程中动力传递路线及能量流关系,并确定了飞轮储能装置的能量回收效能评价指标.在此基础上,通过搭建的台架系统完成了能量转换特性试验.试验结果表明:采用小功率的调速电机进行齿圈调速,可降低能量回收过程中传动系统的冲击度,提高储能飞轮能量回收率,净能量回收率趋于稳定值33%,为车用飞轮储能系统的开发提供理论依据.     

爆炸荷载下高强钢筋加强混凝土梁抗弯性能

为研究爆炸荷载作用下高强钢筋混凝土梁的抗弯性能,对不同钢筋强度的钢筋混凝土简支梁进行了爆炸试验,从构件的破坏形态、受力和变形特征分析了高强钢筋对试验简支梁抗弯性能的影响.结果表明:高强钢筋强度高的优势在爆炸荷载超过普通RC梁的屈服荷载后才能充分发挥.爆炸荷载较大时,裂缝数量较多的高强RC梁比普通RC梁具有更好的变形恢复能力,损伤程度显著减小.采用高强钢筋使得RC梁裂缝分布区域增大,在塑性变形阶段形成了梁长约60%的塑性区域,改变了RC梁塑性变形阶段的振型.     

港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力环境的影响

基于Delft3D数值模拟软件建立渤海湾西南岸二维潮流、波浪和泥沙输运数学模型.运用验证合理的模型研究近20年的港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力特征的累积影响以及黄骅、滨州两港水沙动力的相互作用.结果表明,港口工程建设使渤海湾西南岸逐渐形成3个相对独立的海区;波流耦合作用下,全潮平均含沙量分布情况基本与纯潮流时相似,但量值提高近8倍.沿岸流的增强使含沙量等值线趋于与岸线平行,涨潮输沙量的增加使黄骅港以西,黄骅、滨州两港之间以及滨州港以东近岸区域的泥沙含量比例重新分配;总体看来,连片港口工程建设使渤海湾西南岸逐步达到新的输沙平衡状态.黄骅港综合港区与滨州港防波堤一期工程(2012年)与规划工程(2020年)可分别削弱正常天气、常浪天气下港区间泥沙相互输运的影响.     

上海环球金融中心顶部风速和加速度实测

基于2011-2016年上海环球金融中心(SWFC)顶部风速和加速度的长期监测数据,对动力响应和动力特性进行了分析.采用包络线随机减量的方法计算超高层建筑的水平向一阶自振频率与一阶阻尼比,分析结构动力响应随风速的变化规律以及动力特性随振幅的变化规律.结果表明:上海环球金融中心顶部加速度标准差随平均风速呈幂函数形式增加,一阶自振频率随顶部振幅的增加而减小,一阶阻尼比随顶部振幅的增加而增加.     

非均匀进汽时迷宫密封汽流激振动力特性的研究

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术的URANS方程求解方法,研究了动、静叶干涉作用以及级间补汽导致的非均匀进汽温度和压力条件下叶顶迷宫密封汽流激振转子动力特性,计算分析了进汽预旋比为0.2、0.5、0.7时叶顶迷宫密封转子动力特性系数,并与均匀进汽温度和压力条件下迷宫密封转子动力特性系数进行了比较。研究结果表明:密封转子稳定性随进汽预旋比的增加而降低;非均匀和均匀进汽条件下迷宫密封腔室周向旋流强度和腔室压力分布的差异随进汽预旋比的增加而逐渐减小,2种进汽条件下密封转子动力特性系数之间的差异随进汽预旋比的增加而减小;与均匀进汽相比,进汽预旋比为0.2时非均匀进汽下迷宫密封交叉刚度至少降低82.7%,交叉阻尼至少增加30.7%;进汽预旋比为0.5时非均匀进汽下迷宫密封有效阻尼仅在涡动频率为50~100 Hz时较均匀进汽低8.4%~12.4%;进汽预旋比增加至0.7时,非均匀和均匀进汽条件下迷宫密封转子动力特性系数基本相同。显然,进汽预旋比较高时进汽均匀性对迷宫密封汽流激振转子动力特性系数的影响可以忽略。     

基于RANS法的B系列对转螺旋桨敞水性能数值模拟

应用RANS法研究B系列对转螺旋桨敞水性能,对单桨和对转螺旋桨进行数值计算,研究不同湍流模型对数值结果的影响,分析研究对转螺旋桨桨距比和直径比的参数匹配问题,比较对转螺旋桨和单桨的敞水效率,剖析尾流场的变化情况,突破传统势流理论方法无法计入黏性和微观流动机理难以分析和把握等局限.数值结果表明:RSM模型的数值精度较高,且选取桨距比和直径比合适的对转螺旋桨明显提高其推进效率,对转螺旋桨后桨能吸收前桨轴向速度和尾涡能量,减小切向速度对流体扰动的影响,增大流经桨叶的流体动量,减小前桨尾流外直径,增加螺旋桨的推力,提高对转螺旋桨推进性能,具有工程实用性.     

杆件结构物水动力系数与波浪要素关系研究

采用水槽试验研究了水平杆件结构物水动力系数与波浪要素的基本关系.设计了垂直杠杆结构,用于提取波浪条件下杆件的水平受力过程线,有效地避免了波浪垂直运动对杆件水平力的影响.通过联立Morison方程,得到波浪作用过程中拖曳力系数Cd、惯性力系数Cm随时间的变化过程线,并首次采用傅里叶分析方法提取Cm变化的频域分布,利用三角函数进行拟合,分析拟合系数与波浪要素之间的关系.研究表明:在本试验波浪条件下,Cd呈现U形变化,但计算时仍可取为常数,不会产生大的误差;Cm由对应波浪的一倍和二倍频率的周期函数叠加而成,一倍频系数与波浪周期参数KT相关性较好,二倍频系数则与波高参数KH相关性较好,拟合所得的初始相角较为离散,取均值处理.为便于实际应用,给出了水动力系数与波浪要素关系的拟合公式,其与试验结果吻合较好.