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球形水合物颗粒对流换热分解实验研究
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作者 刘丹宁 张旭辉 +4 位作者 李鹏 梁前勇 张岩 鲁晓兵 乔继延 《力学学报》 北大核心 2025年第4期1018-1027,共10页
深海海底甲烷泄露及其环境影响评价是进行天然气水合物(简称水合物)开发必须关注的问题之一.甲烷从海床进入海水后,由于浮力作用而向上运动,形成气液固多相流动,伴随着水合物壳生成、水合物分解、甲烷溶解和微生物厌氧氧化等多个物理化... 深海海底甲烷泄露及其环境影响评价是进行天然气水合物(简称水合物)开发必须关注的问题之一.甲烷从海床进入海水后,由于浮力作用而向上运动,形成气液固多相流动,伴随着水合物壳生成、水合物分解、甲烷溶解和微生物厌氧氧化等多个物理化学过程.纯水合物在对流换热条件下的分解相变速率是海水中甲烷运移评估的关键参数.文章设计了纯水合物颗粒分解相变实验装置,观测不同尺寸的水合物颗粒在不同水体温度及不同水流速度下的分解过程,通过实验探究对流换热条件下水合物分解的机理.基于实验结果分析水合物颗粒的实时分解速率及其变化规律,通过量纲分析方法给出决定分解时间的无量纲控制参数,拟合出对流换热条件下水合物分解时间的无量纲表达式.研究表明,对流换热使水合物颗粒的分解相变明显加快,分解相变时间随雷诺数呈现指数型衰减,随水浴温差呈现幂次型衰减、并且幂指数大于1.0;对流条件的增强,使分解相变阵面有稳定推进的趋势.文章研究结果可为甲烷泄露环境评价、新型开采方案的可行性论证提供基础参数. 展开更多
关键词 水合物颗粒 分解 相变 对流换热
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海洋钻井隔水管系统动力学行为研究 被引量:5
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作者 李旭 朱志强 +4 位作者 冯颖韬 赵琥 温达洋 山永林 林黎明 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2022年第3期31-36,共6页
准确把握隔水管系统的动力学行为特征是保障海洋钻井管柱系统安全性的基础。文章通过Hamilton原理建立了海洋钻井隔水管的动力学模型,通过引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数将动力学模型进行离散化,并进一步通过对质量矩... 准确把握隔水管系统的动力学行为特征是保障海洋钻井管柱系统安全性的基础。文章通过Hamilton原理建立了海洋钻井隔水管的动力学模型,通过引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数将动力学模型进行离散化,并进一步通过对质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵以及外力列向量的分类整合,最终形成了隔水管系统的整体限元模型。在此基础上,通过Newmark积分法对隔水管系统的动力学响应进行数值求解,并进一步探讨了不同参数对隔水管系统动力学行为的影响。通过数值模拟结果的对比发现,对于海洋环境载荷而言,海流力对隔水管偏移的影响要大于波浪力;隔水管的加厚和顶张力的提升都是控制隔水管振动和偏移的有效手段;此外,浮力块提供的浮力越大,隔水管的弯曲应力和横向偏移也越大。因此,在确保满足海洋钻井平台提升能力的前提下,应尽量减小浮力块的使用数量。 展开更多
关键词 海洋钻井 隔水管 动力学行为 形函数 数值模拟
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高速航行体水下发射水动力学研究进展 被引量:35
3
作者 王一伟 黄晨光 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期259-298,共40页
高速航行体水下发射水动力学研究,是具有重大工程应用背景的前沿基础问题.与之紧密相关的非定常空化流动,特别是空泡稳定性、溃灭等问题,是影响发射载荷及安全性的关键.本文首先简述了这一领域的主要科学问题,归纳了主要控制参数和影响... 高速航行体水下发射水动力学研究,是具有重大工程应用背景的前沿基础问题.与之紧密相关的非定常空化流动,特别是空泡稳定性、溃灭等问题,是影响发射载荷及安全性的关键.本文首先简述了这一领域的主要科学问题,归纳了主要控制参数和影响方式;之后针对非定常空化流动问题,综述了已有的实验观测手段及数值模拟方法;总结了空泡发展、稳定性、溃灭及流动控制等重要物理机制、模型及各因素相互作用规律;最后展望了该领域仍存在的主要科学问题与未来发展趋势. 展开更多
关键词 水下发射 高速水动力学 空泡稳定性 空泡溃灭 通气流动控制 流固耦合载荷
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典型气动荷载作用下磁浮列车动力学特性研究 被引量:3
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作者 南凯威 刘梦娟 +2 位作者 郝占宙 吴晗 孙振旭 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期69-83,共15页
研究强气动荷载作用下磁浮列车的动力学特性对磁浮列车的悬浮稳定设计有重要意义。本文基于简化的TR08型磁浮列车,采用滑移网格方法,研究了明线单车运行和会车场景下作用在列车上的瞬态气动荷载特性、气动荷载振荡的来源及气动荷载作用... 研究强气动荷载作用下磁浮列车的动力学特性对磁浮列车的悬浮稳定设计有重要意义。本文基于简化的TR08型磁浮列车,采用滑移网格方法,研究了明线单车运行和会车场景下作用在列车上的瞬态气动荷载特性、气动荷载振荡的来源及气动荷载作用下列车的动力学特性。结果表明:TR08型磁浮列车受到的气动荷载随速度的增大而增大,总体呈现尾车>头车>中车的规律。俯仰力矩在气动荷载中占主导地位,是影响列车安全运行最重要的因素。列车气动荷载振荡主要由下部结构引起,与上/下部结构相比,单节列车俯仰力矩的峰值出现了迟滞现象,偏航力矩则无此现象。单车以600 km/h的速度运行时,悬浮磁铁间隙波动的幅值将超过安全极限;以600 km/h的速度交会时,将发生失稳。本文的结论可为磁浮列车的稳定设计提供参考。 展开更多
关键词 磁浮列车 滑移网格法 气动荷载 动力学特性 TR08 会车
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通气超空泡稳定性机理与调控研究进展
5
作者 王志英 王静竹 +2 位作者 黄荐 王展 王一伟 《力学进展》 北大核心 2025年第1期175-217,共43页
通气超空泡减阻是突破传统水下速度极限,实现高速航行的关键技术,具有重要的工程应用价值.超空泡航行体的航行稳定性是制约其发展的瓶颈问题,这与通气超空泡形态的稳定性密切相关,因此,超空泡形态的准确预测和调控是超空泡航行体总体设... 通气超空泡减阻是突破传统水下速度极限,实现高速航行的关键技术,具有重要的工程应用价值.超空泡航行体的航行稳定性是制约其发展的瓶颈问题,这与通气超空泡形态的稳定性密切相关,因此,超空泡形态的准确预测和调控是超空泡航行体总体设计的关键之一.本文首先介绍了关于不同环境条件下通气超空泡流动形态特征的研究,进一步梳理了影响流动形态的关键科学问题,包括超空泡界面特征及失稳机制、超空泡尾部闭合泄气机理和射流与空泡的耦合作用,最后基于对通气超空泡形态的理解与认识,阐述了实现通气超空泡流动稳定性的调控方法. 展开更多
关键词 通气超空泡 泄气机理 界面失稳机制 稳定性调控
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航行体水下发射流固耦合效应分析 被引量:20
6
作者 杜特专 王一伟 +1 位作者 黄晨光 廖丽涓 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期782-792,共11页
对于水下发射过程来说,掌握水动力载荷形成机理与结构响应特征是一个亟待解决的问题.研究该问题需要考虑含相变的复杂多相流动,变约束的结构运动以及这二者之间的耦合效应.本文采用松耦合的方法,以流体求解器为主体,将自编的固体结构程... 对于水下发射过程来说,掌握水动力载荷形成机理与结构响应特征是一个亟待解决的问题.研究该问题需要考虑含相变的复杂多相流动,变约束的结构运动以及这二者之间的耦合效应.本文采用松耦合的方法,以流体求解器为主体,将自编的固体结构程序接入流体求解器中,在每个时间步长内分别对流体动力学方程和固体结构动力学方程进行求解,通过流固界面之间的数据交换实现耦合计算.其中,流体求解器基于雷诺平均纳维斯托克斯方程,采用单流体模型处理多相流问题,引入空化模型描述空化相变,采用修正的湍流模型模拟混合物的湍流效应,并采用动网格技术处理移动边界问题.航行体的刚体运动和结构振动分开求解.结构求解器采用等效梁模型描述结构的振动,通过坐标变换给出了随体坐标系下的结构振动方程,求解方法采用时域积分法.所建立的流固耦合方法不仅能够捕捉到自然空化的演化情况,还可获得航行体所受水动力、结构振动响应以及截面的弯矩,获得了实验的验证.基于该方法研究了结构刚度、发射速度对空泡溃灭与结构振动耦合效应的影响规律.结果表明,同步溃灭是影响结构载荷的主要因素,包括溃灭压力幅值,溃灭压力作用位置,以及溃灭压力与结构振动的相位关系. 展开更多
关键词 流固耦合 空化 溃灭 振动 数值模拟
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页岩容量法和重量法等温吸附实验对比研究 被引量:18
7
作者 周尚文 李奇 +3 位作者 薛华庆 郭伟 李晓波 卢斌 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1690-1697,共8页
页岩吸附气含量是准确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数,目前通常采用等温吸附实验来确定。等温吸附实验方法主要分为容量法和重量法,容量法是目前常用的等温吸附实验方法,重量法的应用还较少。本文通过分析两种方法的实验原理,认为... 页岩吸附气含量是准确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数,目前通常采用等温吸附实验来确定。等温吸附实验方法主要分为容量法和重量法,容量法是目前常用的等温吸附实验方法,重量法的应用还较少。本文通过分析两种方法的实验原理,认为容量法和重量法等温吸附实验测得的吸附量均为过剩吸附量,绝对吸附量并不能通过实验直接测得,并建立了过剩吸附量与绝对吸附量的转换关系。为了对比分析两种实验方法的准确性和稳定性,分别进行了相同样品的容量法和重量法等温吸附实验。测试结果表明,低压时甲烷在页岩中的吸附曲线呈Ⅰ型的吸附曲线特征,但是当压力进一步增大后,等温吸附曲线会出现下降。页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界流体过剩吸附量的本质特征。对比分析认为,在传感器精度和天平精度经过校准的情况下,重量法等温吸附实验对实验参数和环境的敏感程度要低于容量法。特别是对于吸附量较低的泥页岩,容量法测试中引起的误差大于重量法。在现有技术水平条件下,认为重量法更适用于页岩的等温吸附实验研究。 展开更多
关键词 页岩气 容量法 重量法 等温吸附 过剩吸附量
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海洋柔性结构涡激振动的流固耦合机理和响应 被引量:38
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作者 陈伟民 付一钦 +1 位作者 郭双喜 姜春晖 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期25-91,共67页
对近几十年来国内外在涡激振动的基础研究包括机理认识和动响应分析等方面的进展进行了论述,尤其针对海洋油气平台中的立管、隔水管等细长柔性结构的涡激振动.描述了涡激振动这种典型的非线性流固耦合现象所具有的特征,包括自激、自限... 对近几十年来国内外在涡激振动的基础研究包括机理认识和动响应分析等方面的进展进行了论述,尤其针对海洋油气平台中的立管、隔水管等细长柔性结构的涡激振动.描述了涡激振动这种典型的非线性流固耦合现象所具有的特征,包括自激、自限制、展向相关、尾迹水动力与结构动力的流固耦合等及其主要影响参数.介绍了目前常用的结构响应预测方法和相关实验.通过讨论当前理论研究和实际工程中的热点问题,诸如多模态宽带振动、浮体运动与水下立管的耦合、响应抑制措施、双向振动、高雷诺数下的大尺度物理实验等,对今后该领域的研究方向进行了力所能及的展望. 展开更多
关键词 涡激振动 流固耦合 深水立管 振动与波
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含水合物粉质黏土压裂成缝特征实验研究 被引量:11
9
作者 杨柳 石富坤 +1 位作者 张旭辉 鲁晓兵 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期224-234,共11页
水力压裂技术是一种重要的油气井增产、增注措施,已经广泛应用于页岩油气等非常规资源的商业开采中.目前对于粉质黏土水合物沉积物的水力压裂成缝能力尚不清楚.本文采用南海水合物沉积层的粉质黏土制备沉积物试样,并与实验室配制的粉细... 水力压裂技术是一种重要的油气井增产、增注措施,已经广泛应用于页岩油气等非常规资源的商业开采中.目前对于粉质黏土水合物沉积物的水力压裂成缝能力尚不清楚.本文采用南海水合物沉积层的粉质黏土制备沉积物试样,并与实验室配制的粉细砂土沉积物对比,分析粉质黏土沉积物的水力成缝能力及主控因素.实验结果表明含水合物和冰的沉积物破裂压力较高,这与粉质黏土沉积物特殊的应力-应变特征和渗透性有关.当沉积物应变高于6%时,试样强度迅速上升,呈现应变强化的特征,对水力拉伸裂缝的扩展具有一定的阻碍作用.粉质黏土沉积物粒径细小,渗透性差,难以通过渗透作用传递压力,提高了沉积层的破裂压力.此外,粉质黏土水合物沉积层裂缝扩展存在明显延迟效应,说明裂缝扩展受到流体压力和热应力的共同影响.适当延长注入时间,保持流体与沉积层充分接触,会起到分解水合物、降低破裂压力的作用.该研究成果有利于深入理解水力裂缝在水合物沉积层中的扩展规律,对探索压裂技术在水合物沉积层开发中的应用具有重要意义. 展开更多
关键词 粉质黏土水合物 压裂 裂缝扩展 破裂压力 温度
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薄壁圆筒冲击屈曲吸能行为的实验与数值模拟研究 被引量:6
10
作者 杨喆 魏延鹏 +5 位作者 邹金龙 黄晨光 路玲玲 吴先前 夏伟光 殷秋运 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期244-250,共7页
本文利用结构冲击实验平台,研究了薄壁圆筒结构低速大能量冲击下的屈曲吸能行为。实验结果表明:局部应变率对屈曲压溃力历程有较大影响;同时,材料应变强化效应导致了平均压溃力的实验值高于理论值。利用LS-DYNA软件对薄壁圆筒冲击吸能... 本文利用结构冲击实验平台,研究了薄壁圆筒结构低速大能量冲击下的屈曲吸能行为。实验结果表明:局部应变率对屈曲压溃力历程有较大影响;同时,材料应变强化效应导致了平均压溃力的实验值高于理论值。利用LS-DYNA软件对薄壁圆筒冲击吸能过程进行了数值模拟,采用Johnson-Cook方程、弹塑性(Cowper-Symonds方程)二种考虑应变率和应变强化的本构模型,比较了本构模型及边界条件对屈曲行为的影响可知,在合适的边界条件下,Johnson-Cook模型能更好地反映薄壁圆筒的冲击屈曲行为。 展开更多
关键词 固体力学 薄壁圆筒 渐进屈曲 冲击吸能 本构关系
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激光辐照诱导的热与力学效应 被引量:11
11
作者 宋宏伟 黄晨光 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期435-477,共43页
对激光辐照诱导的热与力学问题研究进展进行了综述,包括材料在高温、高升温速率下的本构关系,典型薄板和柱壳等结构在激光辐照下的热力破坏效应,多层材料体系的激光破坏行为等几个方面,并着重介绍了包含相变与烧蚀过程的激光破坏分析模... 对激光辐照诱导的热与力学问题研究进展进行了综述,包括材料在高温、高升温速率下的本构关系,典型薄板和柱壳等结构在激光辐照下的热力破坏效应,多层材料体系的激光破坏行为等几个方面,并着重介绍了包含相变与烧蚀过程的激光破坏分析模型与机制研究,激光辐照效应的流–热–固耦合数值模拟方法,以及短脉冲激光引起的冲击与破坏机理等方面的研究新进展. 展开更多
关键词 激光 本构关系 热力破坏 烧蚀 流-热-固耦合 冲击
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基于CFD/CSD耦合的结构几何非线性静气动弹性数值方法研究 被引量:13
12
作者 聂雪媛 黄程德 杨国伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期48-53,共6页
柔性飞行器在气动力作用下会发生大变形,产生结构几何非线性,线性小变形方法难以获得准确的气动弹性分析结果。基于RANs的三维N-S流场控制方程耦合非线性结构静力学方程时域分析方法,用于考虑结构几何非线性的静气动弹性分析。该方法在... 柔性飞行器在气动力作用下会发生大变形,产生结构几何非线性,线性小变形方法难以获得准确的气动弹性分析结果。基于RANs的三维N-S流场控制方程耦合非线性结构静力学方程时域分析方法,用于考虑结构几何非线性的静气动弹性分析。该方法在结构静力学方程求解上采用非线性增量有限元方法进行迭代求解,考虑结构刚度矩阵随结构位形的变化,采用径向基函数方法实现气动/结构界面的数据交换和动网格变形。在建立某型宽体客机复材机翼三维有限元模型的基础上,对其静气动弹性进行了数值仿真,分析了线性结构和考虑结构几何非线性的结构在静气动弹性作用下翼面扭转、展向位移、垂向位移以及升力系数等物理量。算例结果表明,与线性结果相比,非线性结构由于结构几何非线性的影响,在展向和垂向变形上两者存在显著差异。为准确进行柔性结构的气动弹性分析,必须考虑结构几何非线性的影响。 展开更多
关键词 静气动弹性 结构几何非线性 柔性飞行器
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高速列车设计和服役关键力学问题专题序 被引量:5
13
作者 杨国伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期17-18,共2页
我国高速铁路运营里程及高速动车组保有量均占世界2/3以上,稳居世界第一.我国高速铁路“四纵四横”干线网已建设完成,并正在以形成“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网方向发展。高速列车作为高速铁路... 我国高速铁路运营里程及高速动车组保有量均占世界2/3以上,稳居世界第一.我国高速铁路“四纵四横”干线网已建设完成,并正在以形成“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网方向发展。高速列车作为高速铁路核心装备,是当代多种尖端科技在交通领域上的充分运用,其运行速度、综合舒适度、安全性、可靠性、节能环保等性能指标代表了高速铁路的科技水平.《力学学报》组织了《高速列车设计和服役关键力学问题》9篇研究或综述论文,旨在反映我国高速列车骨干制造企业、研究机构、高等院校的科技人员在高速列车设计和服役关键力学问题的最新研究进展,以促进学术交流,供从事该行业和领域的读者参考。 展开更多
关键词 高速列车 核心装备 高速铁路网 综述论文 高速动车组 干线网 学术交流 城际铁路
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“环境力学”专题简介
14
作者 刘青泉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期149-150,共2页
力学在人类认识自然、适应自然、从事工程建设和实现经济和社会可持续发展中发挥着重要的作用.20世纪以来,力学有了很大的发展,取得了辉煌的成就,创立了一系列重要的新概念、新理论和新方法.尤其是人类面对的实际问题越来越复杂,... 力学在人类认识自然、适应自然、从事工程建设和实现经济和社会可持续发展中发挥着重要的作用.20世纪以来,力学有了很大的发展,取得了辉煌的成就,创立了一系列重要的新概念、新理论和新方法.尤其是人类面对的实际问题越来越复杂,对解决实际问题的要求也越来越高,力学与其他学科的交叉和融合日显突出.近30年来,经济快速发展带来的环境问题更加复杂和综合化,大量数据的积累要求模型化和数学化,推动着环境科学研究由宏观向细观深入,由定性向定量发展.力学的理论体系及其在发展过程中形成的分析、计算、实验相结合的学术风格,十分有利于深化对环境问题中基本规律的认识. 展开更多
关键词 环境问题 力学 社会可持续发展 专题 认识自然 适应自然 科学研究 学术风格
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牙轮钻工作参数与岩体强度对应关系的理论分析与实验研究 被引量:7
15
作者 郭汝坤 冯春 +2 位作者 李战军 乔继延 李世海 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1221-1229,共9页
以露天矿开采为背景,基于牙轮钻单齿冲击压入破岩的机理,借助理论分析及现场实验,建立了牙轮钻的工作参数(进尺速度、钻杆轴压、转速)与岩体强度(黏聚力、内摩擦角)的对应关系。理论分析时,基于布西内斯科问题弹性力学解和Drucker-Prage... 以露天矿开采为背景,基于牙轮钻单齿冲击压入破岩的机理,借助理论分析及现场实验,建立了牙轮钻的工作参数(进尺速度、钻杆轴压、转速)与岩体强度(黏聚力、内摩擦角)的对应关系。理论分析时,基于布西内斯科问题弹性力学解和Drucker-Prager塑性准则,给出了单齿压入破碎区域的几何形态,建立了单齿破岩体积与钻杆轴压、黏聚力、内摩擦角间的函数关系;并根据钻杆旋转一周单齿破岩体积的累积量和宏观破岩体积相等,建立了进尺速度、转速与单齿破岩体积的对应关系。理论分析的结果表明,单齿作用下,破碎区域基本呈椭球形,并在压入点附近的表层出现薄层破碎;进尺速度与转速呈线性关系,进尺速度与钻杆轴压呈3/2次方的关系,进尺速度与黏聚力呈-3/2次方的关系,内摩擦角对进尺速度的影响可以忽略。在鞍千矿南采区进行了牙轮钻钻进规律的现场实验,研究了进尺速度与钻杆轴压、转速、黏聚力间的对应关系,得到了与理论分析一致的结果。研究成果可以为牙轮钻工作参数的优化设计及岩体强度的动态测试提供依据。 展开更多
关键词 牙轮钻 单齿破岩体积 轴压 进尺速度 岩体强度 D-P塑性准则
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基于CFD/CSD耦合含间隙三维全动舵面气动弹性研究 被引量:10
16
作者 黄程德 郑冠男 +1 位作者 杨国伟 黄杰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-7,共7页
发展了一种考虑间隙非线性的三维计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合气动弹性算法。结构分析采用虚拟质量法,即把含间隙的非线性系统划分为三个线性子系统,采用虚拟质量模态作为统一的坐标架去表示各线性子系统。结果表明,虚拟质... 发展了一种考虑间隙非线性的三维计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合气动弹性算法。结构分析采用虚拟质量法,即把含间隙的非线性系统划分为三个线性子系统,采用虚拟质量模态作为统一的坐标架去表示各线性子系统。结果表明,虚拟质量法计算的线性子系统模态和动力学响应均与有限元直接计算结果一致。结构运动方程积分采用自适应时间步长法,即当线性子系统发生切换时,通过时间步长的自适应使得切换点可以准确捕捉。切换点和自适应时间步长的搜索采用二分法,计算表明二分法能有效地捕捉切换点并保证了数值稳定性。在此基础上与非定常CFD技术结合,在跨音速条件下对三维全动舵面开展气动弹性响应研究。计算表明结构在低于和高于线性颤振速度下均会形成极限环振荡。由于间隙非线性的影响,跨音速极限环的临界速度比线性颤振的跨音速凹坑下降了20%。 展开更多
关键词 间隙非线性 虚拟质量法 切换点 二分法 极限环振荡 CFD/CSD耦合
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长编组高速列车的列车风动模型实验研究 被引量:6
17
作者 郭易 郭迪龙 +1 位作者 杨国伟 刘雯 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期105-114,共10页
列车风是高速列车运行时诱导产生的气流流动,是列车空气动力学重要的研究内容和保证列车运行安全的重要方面.本文利用缩尺比例为1:8的八编组高速列车模型进行了列车风的动模型实验,测试了明线运行状态下列车周围的流动参数,突破了短编... 列车风是高速列车运行时诱导产生的气流流动,是列车空气动力学重要的研究内容和保证列车运行安全的重要方面.本文利用缩尺比例为1:8的八编组高速列车模型进行了列车风的动模型实验,测试了明线运行状态下列车周围的流动参数,突破了短编组列车风动模型测试所带来的局限性.列车风系综平均曲线和标准差曲线说明:列车头部会引起稳定的列车风,在车身和车尾处的列车风具有非常明显的非定常特征.列车风所反映的车身周围的气流扰动在第二节车厢开始显现,列车风速振荡上升,在第七节车厢达到局部最大值.转向架舱和车厢间风挡间隙的气流干扰并没有在列车风曲线上表现出来.利用本征正交分解法分析列车风尾迹区的实验结果,发现列车风的扰动能量集中于近尾迹区,次之是车身发展区.以各次实验结果中列车风的峰值位置距离车尾远近为条件,对列车风实验结果进行条件平均分析,表明列车尾涡生成时与列车风探针间的相对位置关系会影响列车风尾迹区的峰值形态. 展开更多
关键词 高速列车 列车风 八编组列车模型 本征正交分解法 条件平均
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轮对非线性动力学系统蛇行运动的解析解 被引量:4
18
作者 史禾慕 曾晓辉 吴晗 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1807-1819,共13页
在对铁路车辆系统的极限环幅值和非线性临界速度进行分析时通常采用数值方法,不便于研究其随系统参数的变化规律.轮对系统保留了影响车辆系统动力学性能的几个关键要素:如轮轨几何非线性约束、轮轨接触蠕滑关系和悬挂系统等,可以反映铁... 在对铁路车辆系统的极限环幅值和非线性临界速度进行分析时通常采用数值方法,不便于研究其随系统参数的变化规律.轮对系统保留了影响车辆系统动力学性能的几个关键要素:如轮轨几何非线性约束、轮轨接触蠕滑关系和悬挂系统等,可以反映铁路车辆系统蛇行运动的本质特性.轮对系统自由度少、参数少,可以采用解析方法进行分析.本文选取合适的特征量把轮对非线性动力学方程无量纲化,得到了带有小参数的两自由度微分方程;采用多尺度方法对该方程进行了解析求解;给出了轮对系统极限环幅值的解析表达式并对其稳定性进行了判定;给出了轮对系统的分岔速度解析表达式,并进而获得系统的非线性临界速度的解析表达式.在对得到的解析解用数值结果进行验证后,用得到的解析解进行了系统参数影响分析.传统的分岔图计算方法(如降速法、路径跟踪法等)需对微分方程进行大量数值积分计算方可求解系统的非线性临界速度值,而通过本文获得的解析表达式可直接给出系统的非线性临界速度值和极限环幅值,便于研究轮对系统动力学特性随参数的变化规律,进行快速方案比对和筛选,为转向架结构优化设计提供参考. 展开更多
关键词 轮对动力学 多尺度法 解析解 极限环 非线性临界速度
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高速气流对C/SiC复合材料激光烧蚀行为影响的实验研究 被引量:4
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作者 王睿星 王喆 +3 位作者 马特 崔悦 袁武 宋宏伟 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期6-14,共9页
为了明确高速气流对C/SiC复合材料激光烧蚀行为的影响机制,开展了不同环境下强激光对C/SiC复合材料的烧蚀对比实验研究。利用激光器与高速风洞联合实验平台,完成了静态以及Ma 1.8,Ma 3.0,Ma6.0气流环境下2D与3DN C/SiC复合材料激光烧蚀... 为了明确高速气流对C/SiC复合材料激光烧蚀行为的影响机制,开展了不同环境下强激光对C/SiC复合材料的烧蚀对比实验研究。利用激光器与高速风洞联合实验平台,完成了静态以及Ma 1.8,Ma 3.0,Ma6.0气流环境下2D与3DN C/SiC复合材料激光烧蚀实验。结果表明,与静态环境相比,高速气流对C/SiC复合材料的激光烧蚀行为产生了显著的影响,气流的冲刷使得烧蚀坑呈现出更宽、更深、更光滑的变化趋势。随着气流速度的增长,线烧蚀速率与质量烧蚀速率逐渐增大,主要原因为当地静压降低引起的升华速率增大,以及动压增大引起的剥蚀速率增大。此外,通过实验对比了不同构型对C/SiC激光烧蚀行为的影响。结果表明:2DC/SiC复合材料由于厚度方向更低的导热能力、更低的孔隙率等原因,其在不同环境条件下抗烧蚀能力均强于3DN C/SiC复合材料。 展开更多
关键词 C/SIC复合材料 激光辐照 高速气流 烧蚀行为
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漫顶溃坝过程的水土耦合数值模型研究 被引量:5
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作者 刘青泉 安翼 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期13-18,共6页
针对溃坝过程中水流与溃口变化快、相互作用强烈耦合的特点,采用无网格基于Lagrange描述的光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics-SPH)方法,引入土体的弹塑性本构关系,构建了土体变形破坏的三维力学模型、水土耦合界面作用模... 针对溃坝过程中水流与溃口变化快、相互作用强烈耦合的特点,采用无网格基于Lagrange描述的光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics-SPH)方法,引入土体的弹塑性本构关系,构建了土体变形破坏的三维力学模型、水土耦合界面作用模型和一种新的水土耦合冲刷模式,建立了能够较为完整地描述土石坝漫顶溃决过程的水土耦合数值模型。算例模拟表明,该模型能够合理地描述水流对土体的冲刷发展过程。 展开更多
关键词 漫顶溃坝 水-土耦合 SPH方法 数值模拟
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