吴先生的爱国心和事业心永远激励着我们——纪念吴仲华院士诞辰90周年

2007年是我国著名的工程热物理学家吴仲华院士(1957年被聘为中国科学院学部委员)诞辰90周年(1917—1992)。吴仲华先生1947年在美国麻省理工学院获博士学位,先后任美国NACA研究科学家、PIB教授。1954年回国,历任清华大学动力机械系副主任,中国科学院动力研究室主任,力学研究所副所长,工程热物理研究所所长、名誉所长,中国科学院主席团执行主席、名誉主席,全国人大常委会委员,中国航空学会理事长,中国工程热物理学会理事长,《工程热物理学报》主编等职。20世纪50年代初他发表的"轴流、径流和混流式亚声速与超声速叶轮机械中三元流动的普遍理论"论文,被国际上誉为吴氏通用理论,其主要方程被称为吴氏方程。60年代,他提出了使用任意非正交速度分量的叶轮机械三元流动基本方程组。吴氏通用理论在国际上被广泛应用于先进的航空发动机设计。他领导研发的整套亚、跨、超声速计算机方法与计算机程序,在国内广泛应用,为提高我国能源利用水平做出了重大贡献。在隆重纪念吴仲华先生诞辰90周年之际,特发表下述文章,以从一个侧面来缅怀这位伟大科学家的科学精神和爱国情怀。     

基于控制理论方法的跨声速弹性机翼反设计方法研究

结合飞行器在真实飞行条件下受到气动载荷结构发生弹性变形的问题。进行了基于控制理论的跨声速弹性机翼气动反设计方法研究气动载荷及结构静弹性变形量由气动／结构方程的耦舍求解得到目标函数对设计变量的敏感性信息通过求解相应的共轭方程获得。大展弦比跨声速弹性机翼气动反设计算例结果表明发展的设计方法是成功的。计及静气动弹性变形影响的设计机翼压力分布能够收敛于目标机翼的压力分布     

用EL-5103计算器求解实验方程的参数及不确定度

本文阐述了作图和最小二乘法处理实验数据的方法及特点。给出了使用EL-5103计算器求解实验方程参数及不确定度的方法，简便易行。可在实验数据处理中广泛使用。     

基于响应面模型的全三维气动优化设计研究

近几年,高负荷低压涡轮的研究得到叶轮机械内部流动包含有边界层分离、二次流、旋涡以及激波与边界层相互干扰等复杂现象,因此高性能的叶轮机械的设计是非常困难的。基于实验设计的响应面模型方法,将其与GA/SA结合建立了一套具有全局寻优能力的优化设计体系。     

构造复势函数求解含裂纹载流薄板电流密度分布

构造出一种适用于求解带有圆形孔洞的载流薄板电流密度分布的势函数，利用这种势函数以及保角映射方法，求解了带有裂纹的载流薄板的电流密度分布。计算结果显示裂纹尖端附近有很强的电流集中现象，从而为研究裂纹尖端电热效应提供了一种简单有效的新方法。     

叶轮设计技术的应用及发展趋势

本文综述了应用于传统叶轮设计的一元流动和二元流动理论以及比较前沿的基于三元流动理论的叶轮设计技术现状,指出随着计算机技术的迅速发展和制造业水平的不断提高,借助于CAD软件而二次开发的参数化设计技术是叶轮设计史上的一次重大突破,而在此基础上,基于CFD方法来模拟分析叶轮内流场流体力学状况,由于减少了性能测试的实验环节,提高了设计效率,必将成为叶轮设计未来的发展趋势。     

叶轮机械内部真实流动研究的某些进展

1 研究背景叶轮机械安全性与经济性的改善对经济发展有举足轻重的影响。在安全性方面,除机械原因引起的应力过载与振动超标外,因气动非定常力与机械振动耦合产生的流体激振特别是叶片通道内分离流引起的振动是极重要的破坏诱发因素。在提高叶轮机械气动性能以改善经济性方面,除了提高二维叶栅的升力及减少阻力外,减少二次流损失是最重要的技术措施。     

基于流湍流度曲率修正的涡旋叶轮流场分析

为提高涡旋叶轮加工精度,需要对涡旋叶轮进行流场分析。传统方法中使用多块结构化网格方法对涡旋叶轮流湍流度进行数值模拟,实现叶轮间隙流场分析,而叶轮的曲率随着转子的半开式旋转动态变化,影响流场分析精度。提出一种基于流湍流度曲率修正的涡旋叶轮流场分析方法,采用响应面法对流湍流度进行动态曲率修正,实现对涡旋叶轮流场分析,提高磨床对叶轮的加工精度。计算结果表明,采用该算法对涡旋叶轮进行流场分析具有较高的准确性,能较好地实现精度优化分配。     

水平井射孔完井产能计算方法

本文采用数值模拟计算的方法,结合油藏流体质量守恒方程和渗流连续性方程,建立了三维油水两相流体渗流模型;结合水平井筒内流体动量方程和质量守恒方程建立了水平井变质量流动压降模型;根据井壁处流量一致和压力相等原则,将上述模型耦合起来,给出定压内边界条件下的求解方法,并用Eclipse软件对耦合模型进行验证,模型具有较高的准确性。     

电磁场作用载流金属熔体流动问题的差分计算

依据差分方法将电磁流体控制方程离散化,得到差分方程,计算了在电磁场作用下方形铸模腔内载流金属熔体的流动问题,计算分析了电磁场对载流熔体流动的促进或抑制作用,讨论了不同励磁电流、频率对熔体流动的影响,电磁力作用与熔体运动的相互关系。     

不同转速加装叶轮对离心鼓风机全流场的影响

以某型离心式鼓风机为例,对其进行加装小型叶轮的改造,首先使用三维建模软件Pro/ENGINEER建立了离心叶轮、加装叶轮、蜗壳的三维模型,然后通过布尔运算得到全流场模型,选用2℃空气为流体介质,最后在ANSYS workbench平台使用ICEM CFD进行网格绘制基于CFX软件,建立相对坐标下的时均连续N-S方程和标准κ-ε湍流模型,对该离心式鼓风机在加装叶轮转速不同的三种情况进行流动数值计算。对比数值模拟结果分析加装叶轮转速不同对离心式鼓风机全流场的影响,对风机改造提供指导及优化设计提供依据。     

90°竖直弯管内水力特性数值模拟研究

为研究竖直弯管水流的流动特性,数值模拟采用SIMPLE的求解方法求解N-S方程和k～ε紊流方程,自由水面采用VOF方法进行追踪.在上游水箱断面自编程序使用了水位边界条件,对4种恒压水头与4种管径条件下的上游竖管、90°弯管、下游水平管内的速度场和压力场进行了计算,得到各工况下弯管内二次流动现象(迪恩涡).分析不同水头与...     

砾石充填水平井产能简易预测方法

本文应用质量守恒定律及拟三维思想,将地层内流体在三维空间流动分为水平面内的向垂直裂缝流、近井区域垂直平面内的低速径向流和砾石充填层内的高速径向流,建立了考虑地层非均质性及砾石充填层紊流影响的水平井产能预测模型。现场实例计算表明,该模型产量计算误差为7.11%,较常规Joshi公式及熊友明模型更精确且算法计算简单,结果较精确,满足现场需求,便于油田现场的推广使用。     

煤矿用多级离心泵固液两相流动分析

针对煤矿用多级耐磨离心泵中固液两相流动,假定固相颗粒浓度不变,结合SST湍流模型、Euler-Euler非均匀多相流模型进行非稳态计算,主要分析颗粒粒径变化引起的流动演变规律.结果表明随着粒径的增大,叶轮内固体颗粒逐渐向压力面转移,正导叶叶片凸面方向的固体颗粒数量逐渐减少,从而减弱了对壁面的磨损,反导叶内固体颗粒逐渐向叶片凹面聚集.正导叶和过渡区域的湍流动能整体随着粒径的增大而逐渐增大,而反导叶叶片内的湍流动能总体随着粒径的增大而减小.固体颗粒粒径的增大对内流场压力波动的影响,随着级数的增加而逐渐减弱.此分析结果为多级离心泵内的固液两相流动研究提供了参考依据.     

基于结构网格的栅格翼子弹翼身组合体气动特性

对于不同结构形式的栅格翼,采用了分块结构网格生成策略,通过求解N-S方程对栅格翼子弹翼身组合体的亚声速和跨声速绕流流场进行了数值模拟,获得了栅格翼子弹翼身组合体在不同类型尾翼影响下的亚声速和跨声速气动特性,并与刀形翼子弹翼身组合体的气动特性进行了对比。计算结果表明：栅格翼子弹翼身组合体的飞行稳定性和法向力特性优于刀形翼子弹翼身组合体,其中斜置栅格翼模型的飞行稳定性和法向力特性均为最优;栅格翼子弹翼身组合体的轴向力系数大于刀形翼子弹翼身组合体,斜置栅格翼模型轴向力最大。     

任意梯度分布各向异性功能梯度空心圆球的弹性分析

对沿径向任意变化的材料参数的极正交各向异性功能梯度空心圆球进行了弹性分析。与以往该问题分析不同,给出一种新的有效解法将问题转化为求解Fredholm积分方程,从而通过Fredholm积分方程的解给出应力和位移的分布情况。通过和均匀各向异性空心圆球的精确解比较证明此积分方程方法的有效性和精确性。最后通过算例分析了内外表面受内压时,梯度参数和各向异性参数对弹性场的影响。该文结果对功能梯度圆球在结构安全设计方面有重要指导意义。     

二阶常系数线性非齐次微分方程特解的简化计算

二阶常系数线性非齐次微分方程,一般是利用特征根法和待定系数法求特解,这种方法求解过程往往是相当繁琐的.本文给出了在求解方程特解的过程中的一些简化技巧,使得求解此类方程的特解变得方便快捷.     

幂律钻井液环空层流压降计算

幂律钻井液的同心环空层流压降的精确计算需要求解一个复杂的非线性方程。通过理论推导,将这个复杂的非线性方程转化成另一个等价的非线性方程,证明了这个方程满足二分法求解的应用条件。基于二分法,对这个非线性方程给出了一个数值迭代算法。     

求非线性最小二乘估计的一种算法

本文利用正交表给出一种求非线性ＬＳＥ良参数初始值的算法—正交搜索法，进而与迭代法结合求解非线性ＬＳＥ，通过求解非线性强度大模型的非线性ＬＳＥ，说明新算法使用灵活、有效     

边水油藏水平井位置及水平段长度优化设计

水平井垂向距离、水平井到边水的距离及水平段长度是边水油藏水平井开发方案优化设计的重要组成部分。基于边水油藏水平井临界产量方程,分析了水平井垂向距离和边水距离对边水油藏临界产量的影响规律,在体积守恒原理的基础上,通过耦合水平井井筒内流体流动与油藏内流体流动,推导得出了求解边水油藏水平井水平段长度的方程,结合Dikken水平段长度优化原则,提出了确定水平井段合理长度的方法,并通过实例进行了计算分析。