基于大涡模拟方法研究大跨度曲面屋盖非定常气动力的特性（英文）

目的:探讨作用于大跨度曲面屋盖非定常气动力的特性,为考虑非定常气动力影响的大跨度曲面屋盖抗风设计提供理论参考。创新点:1.采用强迫振动试验;2.采用大涡模拟(LES)流入脉动风的生成方法;3.研究大跨度曲面屋盖非定常气动力特性。方法:1.通过强迫振动风洞试验方法探讨风速、强迫振动振幅、屋盖的矢跨比和缩减频率对非定常气动力的影响;2.采用计算流体力学数值模拟重现风洞试验,从而在更宽的缩减频率范围内分析非定常气动力的特性,并且通过可视化流场的分析探讨风与屋盖相互作用的机理。结论:1.屋盖的振动对屋盖表面的风压分布影响较大。2.屋盖的振动可能抑制屋盖背风面漩涡的脱落。3.根据风洞试验和数值模拟的结果分析得到的矢跨比、风速和振动振幅对气动阻尼系数和气动刚度系数的影响较小;气动阻尼系数和气动刚度系数主要随着缩减频率的变化而变化。4.气动刚度系数为正值,使得结构的总刚度减小,从而减小结构的固有频率;气动阻尼系数为负值,使得结构总阻尼增加。5.风洞试验和LES模拟结果的一致性可以说明,LES是一个能够有效研究非定常气动力特性的数值模拟方法。     

基于非光滑表面的反循环钻井弯管抗磨实验

气体反循环钻井技术存在弯管刺漏问题，严重降低了钻孔时效。该文将仿生学中非光滑表面形态引用到弯管抗磨分析上，设计出具有一定分布特点的非光滑表面结构。搭建反循环钻井弯管非光滑表面抗磨实验系统，井底流场模拟器可还原携带岩屑的高速气流在井内的循环流场，对不同非光滑表面实验元件进行抗磨性分析。结果表明，圆形凹坑非光滑表面结构抗磨性最佳，并且凹坑直径越小、凹坑越密集，其抗磨性越好。改进弯管结构，在刺漏点增加可更换的盖板，并将弯管内壁面和盖板底面分别加工成凸C、沟C、凹C非光滑表面，相同钻井条件下，凹C弯管抗磨性最大。实践表明，改进后弯管抗磨性增加，钻孔时效显著提高。     

喷孔上游涡流发生器诱导下的横向射流流动特性研究（英文）

目的:通过在喷孔上游安装涡流发生器(VG)来研究超声速横向射流(JISC)的流动特性。采用纳米粒子平面激光散射(NPLS)和空间粒子图像测速(SPIV)技术对流场进行观测,并设计三种工况进行对比实验,以研究横向射流的流动特性。创新点:1.采用NPLS和SPIV为实验观测手段,定量化地研究涡流发生器对超声速来流的穿透深度和横向扩散的影响;2.根据实验观测结果展示涡流发生器与横向射流相互作用的流场特性,揭示涡流发生器的混合增强机理。方法:1.采用NPLS流场进行观测,获得瞬态流场灰度图(图6、7和10～12),并分析不同观测平面的瞬态流场结构;2.基于瞬态流场灰度图,通过边缘检测和统计分析方法,提取射流穿透深度和横向扩散边界(图14),并对涡流发生器的混合增强效果进行分析;3.采用SPIV技术对流场进行观测,获得多个观测截面的平均速度场,并根据速度场计算涡量场(图8、11和15),揭示射流流向涡的涡量分布。结论:1.在设计的三个实验工况中,CASE0是横向射流基本工况;与CASE0相比,CASE1中的VG在喷孔附近的羽流两侧产生了两个诱导涡,在形态上形成了一个耳朵形涡结构;CASE2中VG尾流的间歇性大尺度涡对射流迎风侧的诱导涡起主导作用,产生了一个大尺度流向涡。2.与CASE0相比,CASE1中射流的穿透深度和横向扩散边界分别增加了8.5%和17.0%,而CASE2中的穿透深度和横向扩散边界分别增加了26.2%和0.5%;因此,在CASE2中,穿透深度的增加更显著,而横向扩散没有明显改善,这与相互作用模式的涡结构特性有关。3.涡量分布表明,CASE1中存在一个复杂流向涡系统,且VG的尾流在射流反转旋涡对(CVP)的内侧形成了一对诱导涡,而在CASE0中,诱导涡应该在CVP的下方。4.根据多个yoz截面的涡量场分布可以发现,VG促进了射流肾形涡的形成和发展。     

“肌理形态”在装饰艺术中的运用和审美感受的形成

装饰艺术领域人们的审美观念具有流动、变化的特征.随着时代的向前,社会生产力的发展.生产方式的改变,科学技术的创新.工艺水平的不断提高.人们的审美意识也随之发生了深刻的变化.在现代装饰艺术设计中,由于人们对装饰材料质地的讲究,以及对装饰表面的材质纹理.图案纹样所形成的肌理形态美越来越注重.因而装饰材料表面的肌理美设计开始成为当今设计师注意并着力研究的一个新课题.现代建筑的室内设计中有许多采用材料表面的肌理形态美来作为装饰的实例:比如现代大宾馆、大商厦的地面、墙面大多采用天然大理石、花岗岩等材料,选择其表面具有美丽的肌理纹样.再加上打磨抛光使这类石材质地的自然美得到充分显现,从而给宾馆、商厦的装饰带来富丽、华贵、高雅等感受和美的境界.同样在商品包装设计中也常常运用各种不同材质肌理或者装饰纹样的肌理形态美作为传达商品信息及装饰因素的手段之一.此外在工业产品设计、家具设计.服装设计中运用肌理美作为表面装饰也是非常普遍的.正是由于肌理形态作为装饰因素频频出现在我们的生活环境中.装点了生活.丰富了人们的审美体验.因而引起了笔者对肌理形态美这一装饰因素的关注.并试图就肌理形态的产生及其形成审美感受的诸因素作一些粗浅的探索.     

基于CFD的双导轮液力变矩器流场模拟与试验研究

目的:针对双导轮液力变矩器两个导轮依次空转的仿真难点,提出一种导轮无叶片处理的CFD数值模拟方法,以便正确获取双导轮液力变矩器内部流场。方法:借助Solidworks对自行设计的双导轮液力变矩器进行流道模型抽取,采用导轮无叶片法模拟导轮变相点后的空转工况,利用ANSYS Meshing进行网格划分,得到3种全流道网格模型。运用ANSYS Fluent进行CFD数值计算,模拟转速比i=0.6中速工况下的流场特征。在液力变矩器试验台上进行样机的台架试验,得到其原始特性曲线。结果:CFD数值模拟能够准确预测双导轮液力变矩器的原始特性,仿真结果与试验结果较为吻合。泵轮与涡轮入口到出口的速度与压力变化趋势相反,两个导轮的速度与压力变化相对较小。结论:采用CFD数值计算并结合导轮空转无叶片法能够较好地预测双导轮液力变矩器的流场特性,为进一步优化设计提供理论参考。     

压力雾化喷嘴流场试验研究

雾化喷嘴在工业喷淋塔内起重要作用,雾化的优劣直接影响烟气净化效率和填料表面的利用率。试验采用喷淋强度试验装置,对旋流式压力雾化喷嘴的不同条件下喷淋强度进行了系统研究,探讨了其影响因素,并建立了液雾流场分布函数表达式,为烟气净化中旋流喷嘴的设计提供依据。     

混凝土设备中水泥基复合材料特性研究

混凝土在建筑行业中有着非常广泛的应用.混凝土内部流场复杂,数值模拟是研究混凝土器流场的一种非常有效手段.用RSM湍流模型,对不同工况进行了数值模拟,与文献数据和试验数据进行了比较,CFD预测值和试验结果有很好的一致性,说明本文采用的计算模型适合模拟混凝土的流场和压降.实际工程中,混凝土总是处于钢筋和相连构件的约束状态下,因而易于发生早期开裂.本文研究结果表明:晶须的掺入可提高UHTCC的抗压强度、延性及抗拉强度,物料的密度、粘度、入口速度相同的条件下,切向速度和轴向速度的整体分布规律不随混凝土直径的变化而变化.     

跨音速风洞翼型试验与数值仿真应用

以FL-1风洞NACA0012翼型模型试验为研究对象,对实际三维黏性流场进行数值仿真,进口来流马赫数分别为0.5和0.8,模型攻角为3.05°。模型中部翼型表面绕流压强系数分布计算值与试验值符合良好,清晰呈现翼型表面附面层网格分布、可压缩流场流速和密度分布、局部激波及其诱导附面层分离。试验段上下透气孔板壁面模拟边界条件可行,迭代计算过程对来流马赫数实时监视和调控,能够确保其达到预定目标值。实际物理试验与计算机数值仿真相互配合、互相促进,能够有效提升教学质量。     

计算机辅助口腔修复体模型的缝合算法(英文)

针对计算机辅助口腔修复体设计中的缝合问题,根据修复体腔底表面和上表面的生物医学特征,提出了一种基于拉链啮合机制和最小化全曲率能量函数的缝合算法.该算法首先采用由局部最优化权值驱动的虚拟拉链,对修复体腔的底表面和上表面边界进行拉合,得到对应的初始缝合曲面片.其次,对初始缝合曲面片进行细分优化,并根据牙齿的生理医学特性,对缝合曲面片进行变形调整,构造出符合实际生理医学特征的缝合曲面片,实现修复体腔底表面和上表面的光滑连续缝合.实验结果表明,利用所提方法设计出的修复体在形态和配合精度上,均能满足临床口腔医学要求.     

圆形试样的空化观测和阻力测量系统的研制

该文简要介绍了一种圆形试样空化观测和流动阻力测量系统,其中实验段流道截面直径为30 mm,平均流速变化范围为4～35 m/s,实验样品为直径12 mm、长约150 mm的圆形杆件.采用应变式测力原理,借助高速、高分辨率相机对空化现象进行摄影.某试样空化观测结果,与利用Fluent软件模拟所得的空化数规律基本吻合.该系统可用于研究样品表面性质和形貌对空化现象、空蚀破坏、流动阻力等的影响.