最新刊期
2010年第44卷第11期
- 摘要：为了研究涡旋射流控制流动分离的物理机理,基于大涡模拟方法对涡旋射流控制下的矩形扩压器流场和射流流向涡结构的生成、发展等动力学演化过程进行了数值研究.结果表明:射流产生的流向涡将主流高动量气流带入分离区,增加了边界层内气流流动方向的动量,使流动分离得到了抑制.射流流场的涡结构主要由射流剪切层涡、马蹄涡、尾涡组成,由于速度梯度大小的变化,使得射流剪切层涡系的结构随着时间推移从涡卷演化为涡环.对于脉冲射流,在低频脉冲下,射流产生的流向涡呈涡卷结构,流动控制效果明显.在高频脉冲下,射流剪切层涡演变成间歇涡环结构,流动控制效果减弱.通过对比脉冲频率和占空比对流动控制的影响发现,占空比为0.5、频率为20 Hz的脉冲射流具有较好的流动控制效果.关键词：流动分离;流动控制;涡旋射流;大涡模拟;涡结构3569|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：采用旋转黏度计分别测量了当乳化剂和分散相的质量分数变化时,柴油-甲醇-水三相乳化液以及柴油-水二相乳化液的黏度.实验发现,乳化剂和分散相的质量分数均对乳化液黏度有影响:当乳化剂的质量分数小于4.8%时,柴油-甲醇-水三相乳化液的黏度均大于柴油-水二相乳化液的黏度; 当乳化剂的质量分数大于4.8%时,若分散相质量分数小于20%,三相乳化液的黏度小于二相乳化液的黏度,若分散相质量分数大于20%,则三相乳化液的黏度大于二相乳化液的黏度,且随着分散相含量的增加,两者的黏度差也增大; 就柴油-甲醇-水三相乳化液而言,即使分散相的质量分数相同,若甲醇和水的比例不同,其黏度也有差异; 乳化剂含量对乳化液黏度的影响要小于分散相含量的影响.关键词：乳化液;黏度;乳化剂;分散相3033|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为加深对狭缝通道内水沸腾换热机理的探索,对宽度为2 mm、长度为300 mm的竖直狭缝通道内水沸腾气泡动力学展开研究,通过数值模拟的方法探索气泡生成、长大和脱离的过程,分析了壁面过热度、泡底微层的运动对沸腾换热的影响,并与实验数据进行了对比.数值计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏附作用.研究结果表明:表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用要远远大于重力; 壁面过热度越高,气泡脱离直径越大; 随着加热时间的增加,气泡直径d不断增大,当d≥1.5 mm时,就会受到来流的影响而发生形变; 泡底微层的存在加速了壁面对流,对换热系数的提高有一定作用; 数值模拟结果与实验数据吻合良好.关键词：气泡动力学;沸腾换热;数值模拟;强化换热3705|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：在加压的条件下试验研究了膜式螺旋管环形通道内的对流换热特性,试验气体有单质气体He和N2,也有混合气体如He+N2,试验压力为0.5～3.5 MPa,给出了不同螺旋管结构、不同气体和压力下的对流换热系数,以及典型冲刷形式的对流换热关联式及其适用条件.试验研究表明,气体压力、气体组分、冲刷形式对换热系数均有影响,特别是气体压力的影响最为突出.由数据分析得出了膜式螺旋管环形通道的对流换热关联式,该关联式可以适用于各种气体成分.关键词：高压气体;膜式螺旋管;环形通道;对流换热3071|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：在考虑密封泄漏损失的情况下,对小流量二氧化碳离心叶轮进行了三维黏性计算流体动力学分析,对比了考虑密封泄漏前后的计算结果.在设计工况下,叶轮等熵效率下降了8.1%,表明对小流量离心压缩机性能及主流流动结构进行准确的数值预测,必须考虑密封泄漏.为了揭示密封泄漏对离心叶轮性能的影响,通过改变迷宫密封的间隙得到了不同的密封结构,并在设计工况、小流量工况和大流量工况下分别进行了数值分析.结果表明,在一定流量工况下,随着密封间隙的增大,密封泄漏损失系数近似线性增大,离心叶轮等熵效率随之近似线性地下降.关键词：离心叶轮;小流量系数;密封泄漏3238|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：将一种黏弹性流体k-ε模型应用于自行设计的轴流式血泵内流动特性的数值模拟,分析了轴流泵的水动力特性,得到了泵壳与转子间狭缝中以及叶轮流道内的紊动能和紊动能耗散率的分布规律.研究发现:在相同流量和转速条件下,质量分数为0.06%的黄原胶水溶液的扬程高于以水为工质时的相应扬程,二者最大约相差35%,且计算结果与实测数据符合良好; 轴流泵内黄原胶水溶液的紊动能和紊动能耗散率均显著低于水的相应值,粗略估算每千克黄原胶水溶液的机械能损失只是水的相应值的37%,表示以黏弹性流体为工质时,泵内部的黏性耗损降低,这正是黏弹性流体扬程高于水的扬程的物理原因.关键词：黏弹性流体k-ε模型;轴流式血液泵;数值模拟3331|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对一种实际的四油腔闭式静压导轨设计方案,将导轨轮廓误差分解成具有不同波长的轮廓误差分量,应用油膜厚度均化分析方法,计算了不同轮廓误差分量对应的运动误差及静态均化系数.分析表明,轮廓误差分量的波长、油垫长度及运动直线度评定长度对静压导轨静态均化效应具有显著影响.因此,在设计时应优化油垫长度与运动直线度评定长度的比值,使静压导轨均化效应对于较宽波长范围的轮廓误差分量得以增强,从而减小运动误差与轮廓误差的比值,在提高导轨运动精度的同时降低其加工难度.关键词：静压导轨;运动误差;均化效应3613|4|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了在保持特征的基础上有效地简化点云数据,提出了基于聚类的点云精简算法.对点云进行三维栅格剖分,在每个栅格中选取1个代表点作为初始类核心,然后将点云中其他数据点归入欧氏距离最近的初始类中,遍历各个类,若类内某两点的法向量偏差大于给定带宽则对该类进行迭代细分,并对各个类进行均值漂移处理,将得到的局部模态点取代该类,从而实现点云简化.以手机外壳、人头、麻花钻为典型实例,对具有不同表面特征的点云数据进行了验证.结果表明,该算法能对点云数据进行直接而有效的精简,在曲率变化大、附加特征多的表面仍能很好地保留原始模型的几何形状.关键词：点云简化;聚类;均值漂移3299|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了准确计算多支承轴系中每一个轴承的受力与刚度,分析预紧力对轴承刚度的影响,提出了一种基于有限元分析的迭代计算方法.该方法考虑了主轴受载后轴承受力与刚度的相互影响关系,在轴系和单轴承的有限元模型中利用受力-变形-刚度关系式进行迭代求解,以此寻找轴承受载后的平衡状态.通过与典型数值计算结果的比较可以看出,所提方法解算出了每一个轴承的受力和刚度,解决了多支承轴系的超静定问题和支承-轴承受力分配问题.通过轴承受载变形实验同时验证了方法的正确性.关键词：多支承轴系;轴承受力;轴承刚度;预紧力;有限元迭代法3784|5|15更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对工程中复杂自由曲线曲面难以用单一曲线曲面来表示的问题,研究了一种带形状参数的拟三次Bézier(三次Q-Bézier)曲线曲面的拼接技术. 在对三次Q-Bézier曲线基函数及其端点性质分析的基础上,给出了两相邻三次Q-Bézier曲线间G1、G2和C1、C2拼接的充要条件,运用张量积的方法给出了双三次Q-Bézier曲面的几何模型,同时分析了两相邻双三次Q-Bézier曲面片间G1光滑拼接的几何条件,并通过合理地选取形状参数,进一步简化了该曲面的G1拼接条件,给出了三次Q-Bézier曲线曲面光滑拼接的几何造型实例. 实例结果表明,所提方法简单、直观、易实现,有效地增强了三次Q-Bézier方法表达复杂曲线曲面的能力,可广泛地应用于工程复杂曲线曲面的造型系统中.关键词：zier曲线;三次Q-Bézier曲面;形状参数;拼接技术3067|4|11更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对数字图像相关方法中的大变形测量难题,提出了一种数字图像的种子点匹配方法.对于连续变形的图像系列,将图像子区划分后,选取其中任一子区作为种子点并进行相关匹配,根据相邻状态变形的连续性,提出了一种改进的整像素搜索方法,可保证种子点在大变形情况下仍能匹配成功.当种子点匹配完成后,根据同一状态相邻点变形的连续性,利用种子点的相关参数计算其4个邻近点的相关参数初值并完成匹配,按照同样的方法依次向外扩散,直至所有的点匹配完成.通过刚体旋转和单向拉伸实验表明,对于40°旋转图像的位移场以及高达113%的钢试件大变形,测量结果良好,具有较高的精度,证明了该方法的有效性.关键词：大变形测量;数字图像相关;种子点;最小二乘迭代3197|4|8更新时间：2025-07-09
- 摘要：由于三维模型整体检索算法无法实现局部结构的匹配,因此提出一种基于B-Rep模型属性邻接图的局部匹配算法,通过提取模型的B-Rep信息, 将局部结构和CAD模型分别用属性邻接图表示. 根据面和边的属性,先在CAD模型中查找与局部结构属性相同的边,再对这些边进行组合, 将局部结构从CAD模型中分离出来.通过比较欲检索的局部结构和从CAD模型中分离出的局部结构的邻接矩阵是否相等,可以判断CAD模型中是否含有该局部结构. 实验表明, 该算法实现了CAD模型局部结构的匹配,检索效率能够满足工程检索的要求.关键词：B-Rep模型;局部匹配;属性邻接图;邻接矩阵3398|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过试验测量了超轻X型结构芯体与金字塔点阵芯体不锈钢夹层板的剪切性能和剪切疲劳性能,并对二者的标准化疲劳极限Δτe/τp值进行了比较分析.结果表明:X型结构夹层板的Δτe/τp值不仅与钎焊结点的平台化相关,而且也与其剪切应变幅度相关.理论分析认为,在低剪切应变幅度和高载荷率的情况下,金属网在剪切和扩展工艺过程中形成的裂纹等加工缺陷是导致夹层板剪切疲劳极限降低的主要因素.关键词：夹层板;钎焊;剪切疲劳;制造缺陷3160|4|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过对含沙水域水电站水轮机过流部件的4种典型材料(55钢、20SiMn、1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中的电化学腐蚀及冲蚀磨损性能研究,区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量在材料失效过程中各自所占的比例,考查了试验材料的冲蚀磨损特性以及磨损与腐蚀间的交互作用,分析了失效机制.结果表明:材料的冲蚀磨损质量损失率随冲蚀速度和浆料含沙量的增加而增大; 冲蚀角在0°～45°范围内变化时,冲蚀磨损质量损失率随冲蚀角增大而增大,当冲蚀角超过45°后,质量损失率随冲蚀角增大而减小; 在多泥沙冲蚀磨损条件下,材料纯磨损的质量损失占总质量损失的62%～92%,是材料破坏的主要方式,腐蚀是次要的; 磨损对腐蚀的促进作用随冲蚀强度的增大而加强,其对材料流失的作用不可忽视.关键词：水轮机;冲蚀磨损;腐蚀;交互作用3117|4|11更新时间：2025-07-09
- 摘要：研究了将PG9351FA燃气-蒸汽联合循环电站改造为整体煤气化联合循环(IGCC)时的粗煤气冷却方式,以及煤气冷却过程副产蒸汽的利用方式.改造的IGCC电站以输运床气化炉为气源,考虑了燃气轮机改烧中低热值煤气后的喘振裕度和出力限制,以及NOx排放的限制.根据粗煤气冷却方式及副产蒸汽利用方式的不同,构建并比较了4种改造方案.研究表明:通过将透平初温降低100 ℃,可保证燃气轮机燃烧热值为6.5 MJ/m3的煤气,同时可保证压气机喘振裕度的减小量不超过10%; 采用全热回收方式冷却粗煤气,且由饱和蒸汽轮机来消纳粗煤气冷却过程中副产蒸汽的改造方案的供电效率最高,为42.3%.关键词：整体煤气化联合循环;改造;粗煤气冷却;输运床气化炉3091|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了在开环控制条件下直接制备出表面平整的薄壁零件,针对同轴送粉条件下粉末离焦对单道熔覆层厚度的影响,建立了理论模型,分析了成形表面出现的凹凸不平现象,对激光离焦和粉末离焦对单道熔覆层形貌的影响进行了实验研究.研究表明,激光离焦主要影响单道熔覆层的宽度,而粉末离焦主要影响单道熔覆层的厚度.在粉末负离焦条件下,激光金属直接成形过程具有形貌自稳定效应,能消除成形层的凹凸现象,从而制造出成形表面平整的薄壁零件样件.由于计算结果与实验结果的趋势能保持一致,形貌自稳定效应能够提高开环系统下薄壁零件的制造精度,因此具有实际的应用价值.关键词：激光金属直接成形;激光离焦;粉末离焦;形貌自稳定效应3108|4|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过对带有附加质量块薄板的理论分析和频率计算,从中获取了影响薄板系统动态特性的质量块主要参数,再运用有限元方法系统地分析了质量块的质量、位置、数量、所处介质和分布面积对薄板频率的影响规律.数值仿真结果表明:通过添加质量块来实现结构移频,应尽量采用质量为结构总质量10%以下的集中质量块,并放置于振型波峰处,以获得最大的频率改变量; 沉浸于重质流体的薄板需要更大的附加质量,才能获得与轻质流体相同的频率改变量; 对于高阶模态,应尽可能多地在振型峰值上布置质量块并呈对称分布.在此基础上开展的薄板移频技术的应用研究,可为实际薄板结构修改时调整固有频率以避开工作频率、减小振动提供指导.关键词：集中质量;薄板;移频;有限元2730|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：利用离散涡方法模拟湍流混合层流动,采用随机走步法考虑黏性并引入涡片表示固体边界的作用.平均速度与湍流参数的数值模拟结果与实验值吻合较好,验证了所提模型的有效性.结果显示沿流向:平均速度梯度降低; 雷诺剪应力峰值呈增大趋势,但由于涡元的配对使得峰值出现了波动而没有单调增大; 涡量峰值单调减小.在此基础上进一步研究了同一速比下雷诺数对湍流参数分布的影响规律,发现沿流向雷诺应力的峰值均以相似的斜率逐渐增大; 平均涡量峰值递减,衰减速度随着雷诺数的增加而加快; 同一截面上涡量峰值与雷诺数几乎成线性关系递增.关键词：离散涡方法;随机走步;混合层3006|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：采用瞬态液晶技术测量了涡轮导叶叶片全表面的换热系数和冷却效率.实验叶片前缘区域有5排复合角度圆柱形气膜孔,压力面有10排圆柱形孔,吸力面有2排圆柱形孔和2排扇形孔,气膜孔排由2个供气腔供气.实验叶栅由3个直叶片构成,叶栅进口雷诺数是1.1×105,前腔二次流与主流的质量流量比为5.87%,后腔为1.06%.实验测量获得了叶片表面换热系数和冷却效率的二维分布云图,结果表明:气膜孔下游的换热系数和冷却效率都较高; 扇形孔下游的冷却效率比圆柱形孔的高; 受叶栅通道涡的影响,吸力面气膜覆盖区域收缩,压力面气膜覆盖区域扩张; 吸力面换热系数分布受气流分离和通道涡影响.关键词：导叶;气膜冷却;换热系数;瞬态测量;液晶3514|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了解决有限元法直接求解不可压流动存在离散Babuska-Brezzi条件限制而使得压力求解精度相对较低的问题,根据维数分裂法思想提出了叶轮机械通道内二维流形上压力Laplace-Beltrami方程(LB-2D).该椭圆型压力修正方程不受离散Babuska-Brezzi条件的限制,因而可采用任意高阶有限元空间进行逼近.另外,由于维数分裂算法只需在二维流形上进行求解,所以自然避免了三维窄边单元的问题.以NASA低速大尺度离心叶轮(LSCC)作为算例,在3个典型二维流形上定性、定量比较了LB-2D与FLUENT商业软件的计算结果,结果表明:相比来自FLUENT的相邻二维流形上的流场数据,LB-2D能够给出与FLUENT基本一致的计算结果,证实了压力LB-2D方程是可靠的.关键词：Laplace-Beltrami方程;维数分裂法;不可压流动;叶轮机械3045|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：结合内嵌自主移动质量子系统梁/板实验平台的实验结果,对共振激励下的内嵌自主移动钢球欧拉梁自适应碰撞减振系统进行了研究.采用弹簧、阻尼表现碰撞过程中的弹性恢复与能量耗散,将碰撞机制转化为线性弹簧-阻尼模型,并基于赫兹接触理论对相关参数进行了估算.通过分析建立了碰撞的开始与结束条件,以及系统的分段线性动力学控制方程,数值计算结果充分表明了内嵌自主移动钢球自适应碰撞减振的内在机理与有效性.在钢球随机碰撞作用下,梁的振动响应为概周期振动,一阶共振激励下单个钢球的碰撞减振效果为7.5%,二阶共振激励下为6.1%.通过与假定钢球在其他位置实施碰撞减振的效果进行比较,证明了内嵌钢球的自适应碰撞减振特性.关键词：自主移动钢球;自适应;碰撞减振;弹簧-阻尼模型;赫兹接触理论3545|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：使用移动粒子半隐式(MPS)法对典型的自由表面流动问题——二维溃坝问题进行了模拟,研究了不同粒子分布对模拟结果的影响,发现对于过大和过小的粒子间距均无法得到合理的结果.将模拟结果与SPH、VOF法结果和实验结果进行了比较,发现MPS的模拟结果介于VOF和SPH的模拟结果之间.在没有引入黏性的情况下,MPS法得到的结果比VOF法的结果更接近于实验结果,预期引入黏性后可达到与SPH法同样合理的结果.关键词：粒子法;移动粒子半隐式法;自由表面流动;二维溃坝2770|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为揭示风沙流中输沙浓度对湍流脉动的响应频率,在边界层风洞中对不同粒径沙样进行了两相同步测量.采用高速数字相机以2 000 帧/s拍摄跃移粒子连续图像以计算瞬时输沙浓度,配合热线风速仪同步记录跃移层内的湍流脉动.结果表明,沙粒瞬时浓度变化呈典型的随机过程,其频谱规律表明输沙浓度只能响应含能较高的低频湍流脉动.引入小波包变换分析两相数据的能量结构,结果显示沙粒浓度的能量波动约有90%集中在500 Hz内的低频段.输沙浓度对湍流脉动的响应频率受粒子尺寸的影响,对于100～125 μm的小粒径沙样,阈值响应频率约为40 Hz,对于300～500 μm的大粒径沙样,响应频率约为30 Hz.关键词：输沙浓度;湍流脉动;小波包分析;响应频率3217|4|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过无土栽培和盆栽试验,研究了石油中萘对陕北石化区黄土种植玉米的各项生理和生长发育指标的污染生态效应,揭示了石油化学品通过生态毒理学机制对黄土典型农作物产生的危害.无土栽培试验结果表明,单位质量河沙中萘对玉米出芽率、根伸长的半抑制浓度DS分别为0.488、0.487 g/kg; 盆栽试验结果表明,单位质量黄土中萘对玉米出芽率、根伸长、鲜重、株高、叶绿素a和叶绿素b的半抑制浓度DL分别为4.21、1.53、3.99、1.82、3.33、3.29 g/kg.各生理指标对萘污染的敏感程度由大到小依次为根伸长-株高-叶绿素b-叶绿素a-鲜重-出苗率.当土壤中萘、黄土质量比小于0.25 g/kg时,对玉米的生长发育具有一定的促进作用,而当萘、黄土质量比大于0.25 g/kg时,对玉米的生长具有明显的抑制作用,该抑制作用随着萘浓度的提高而增强.关键词：萘;玉米;无土栽培;盆栽试验;污染生态效应2651|4|1更新时间：2025-07-09
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