基于大涡模拟的串列柔性多圆柱流致振动研究

串列布置的多柔性圆柱广泛存在于海洋工程、土木工程、核工业等工程领域。然而,当前关于两个以上串列柔性圆柱的流致振动(FIV)的研究成果有限,尤其是对串联多柔性柱间的流动干扰机制、流体-结构互作机制尚不清楚。因此,基于大涡模拟数值方法精确捕捉流场流动特性,并结合两端固支梁模型,研究了串列布置的五柔性圆柱体的FIV机制,其质量比为2,两个相邻的圆柱中心间距为3D(D表示圆柱直径),雷诺数为9 000。数值模拟结果表明：在第1圆柱和第2圆柱之间发生了剪切层的分离,但并未附着到下游圆柱表面上,导致漩涡完全脱落;根据频率特性分析,第1圆柱和第2圆柱的振动是由其本身漩涡脱落引起的,且主导频率也是单一的,而下游圆柱的振动呈现多个主导频率形式,并且涡脱频率不再显著。     

交互作用粒子系统的分析与计算研究进展

作为一类基本的统计物理微观模型,交互作用粒子系统（多体系统）在从传统的物理、化学和生物到社会科学、数据科学等领域都发挥着重要的作用。由于初始数据的不确定性、交互作用的随机性以及环境噪声的影响,大部分的交互作用粒子系统都带有随机性。简要介绍了交互作用粒子系统的研究进展。在理论分析方面,介绍利用相对熵和调整自由能等工具处理具有奇异交互作用的交互作用粒子系统的平均场极限的新研究进展,同时也介绍交互作用粒子系统能量函数景观关于信噪比的精准相变关键值,以及斯蒂弗尔流形上粒子在梯度流的全局收敛性与信噪比的非随机充分条件等的新研究结果。在数值计算方面,介绍基于随机思想设计复杂度低且并行效率高的模拟和抽样算法方面的研究进展。这为我国在相关方面的数学研究和应用提供有力支撑。     

基于界面数据交换的风电基础流固耦合损伤机理研究

建立了风力发电机组“叶片-塔筒-基础-地基”耦联一体化系统模型,对流固耦合作用下结构的气动效应及损伤机理开展了研究.采用CFD/CSM双向流固耦合求解方法,实现了风场气流与叶片结构的相互作用,并将其与机组支撑体系的塔筒和基础耦联,研究不同风速下流体域特性、叶片气动效应、结构损伤发展规律及破坏模式.结果表明,空气可有效驱动风机叶片,在流固耦合作用下,叶片的气动效应及负压区随风速而扩大.极端风速时尖端出现气动弹性失稳现象,但由于结构阻尼逐渐趋于稳定;风机迎风侧混凝土基础环首先出现损伤,并逐渐顺钢环边缘向两侧延展,最终形成贯穿带.     

基于双向流固耦合的锥阀阀芯位移可靠性分析

传统的阀芯位移稳定性是在系统参数确定的前提下进行的,然而,在实际生产的使用过程中,各种系统参数具有不确定性.针对此问题,建立了一个锥阀工作动态过程的有限元分析模型,采用双向流固耦合和重叠网格方法分析求解压力入口下锥阀的动态响应过程.考虑参数随机性的影响,以阀芯稳定后位移是否超过许用位移量为衡量标准建立阀芯位移波动的极限状态方程,通过Monte-Carlo仿真和Kriging方法,对阀芯稳定后位移的波动情况进行了可靠性分析.研究发现,阀芯稳定位移波动范围小于理论值的19%,阀芯稳定位移的可靠度随着入口压力的增大而降低.     

换热直管内外流诱导振动频率漂移特性

采用二维圆柱绕流模型,得到换热直管在较大范围雷诺数的横掠外流场作用下的升力和阻力函数,将其作为激励,同时考虑管道在非定常流动中的附加质量,建立了一种改进的内外流固耦合计算模型.计算结果表明:横掠外流带来的附加质量会导致管道固有频率的漂移,雷诺数也会影响外部激励的频率.由于内流雷诺数也会影响管道的固有频率,因此在特定的内外流共同作用下管道可能发生共振.本模型可以预测发生共振时内外流雷诺数的范围,为合理设置内外流的安全运行工况提供理论依据.     

渡槽水体受激晃动特性的实验与数值研究

针对液体在晃动条件下产生的晃动动力响应问题进行了研究。研究采用物理实验模型与数值模型相结合的方法。物理模型部分对支撑结构上安装储水箱,并在振动台上进行加载;数值模型部分利用近年来发展起来的一种求解偏微分方程的新兴数值方法——基于径向基函数的近似特别解方法(the method of approximate particular solutions,MAPS)。对水槽侧壁上动水压力的最大值分布进行了计算研究,并将有计算得到的结果与解析解进行了对比研究。研究表明:LMAPS方法可以准确描述液体晃荡的形态与压力;并且具有较高的求解效率,有望为实际工程提供可靠参考意见。     

管板式烘丝机参数对筒壁温度影响探讨

介绍了一种提高稳定和提高卷烟产品的内在质量的方法,通过围绕烘丝机筒温影响因子进行试验设计,对卷烟产品的内在质量进行了优化与设计。结果表明,在保持烘丝机大部分参数稳定的情况下,对烘丝过程的相关参数进行适当优化后,产品感官质量保持了稳定,产品的内在质量和部分物理质量均得到了改善。     

考虑沥青质沉积的储层压力场数值模拟研究

油藏开发过程中,随着储层压力的下降和轻质组分的采出,原油中的胶质、沥青质等重质成分逐渐析出并沉积在岩石孔隙表面,造成渗流通道的堵塞,进而影响开发效果。文章根据相平衡理论和修正的Flory-Huggins溶解理论,建立了沥青质的溶解模型和沉积模型,并结合毛管束模型,建立了考虑储层渗透率、孔隙度变化的流固耦合渗流模型,并对模型进行了求解。研究结果表明,随着储层压力降低,沥青质的溶解度先减小后增大,在饱和压力处取得最低值,为减少沥青质析出对开发效果的影响,应尽量使地层压力保持在饱和压力附近;沥青质沉积主要发生在近井地带,随着井距的增大,沥青质沉积量逐渐减小,对储层渗透率、孔隙度的影响也逐渐变弱;压力场求解结果表明,当考虑沥青质沉积时,生产井附近渗流阻力增大,地层压力衰减加快。     

水下系泊支撑平台非线性动力响应

针对水下系泊支撑平台在水流涡激作用下的非线性动力响应,基于水力学理论和海洋工程结构力学理论,建立流固耦合非线性动力学方程。采用伽辽金法和综合数值解法,计算了支撑平台浮体固有频率与漩涡泄放频率相近发生谐振时,系泊浮体的非线性动力响应。结果表明,第一阶振型对振动位移的贡献最大;高阶振型对振动位移的贡献依次减小,且各阶模态随时间变化呈现明显的非线性特征。高阶模态对动弯矩、动切力的贡献要远远大于对振动位移的贡献,尤其是对动切力的影响非常大。在计算动力响应时,应该多取几阶振型来保证计算精度。     

一种超声蠕动微流体驱动模型的动力学研究

提出了基于超声行波和体积置换原理的超声蠕动微流体驱动模型.阐述了模型的驱动原理;利用有限元模型进行模态分析,预测了振动模态的谐振频率;通过瞬态动力学分析和谐响应分析观察腔体移动情况,得到了模型的幅频响应特性.为准确进行流体驱动效果分析,在模型内部填充流体介质进行声固耦合分析,得到了各个模态的振型和频率.通过对B(0,5)模态进行流固耦合分析,得到了模型内流体的运动情况,流体域的最大前向速度为15.5mm/s,最大体积流量为13.3ml/min.