水下冲击波作用下大缩比异化模型的数值模拟

以双层加肋圆柱壳结构为模型,采用数值方法对结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动响应相似性进行研究,在完全几何相似的条件下,在弹性范围内,应用相似规律可将模型实验的结果推广到原型。但由于所有构件尺寸都按同一比例作几何相似,尤其是大缩比时,将导致某些构件(如型材等)的尺寸过小,模型实际建造难以实现,为此,将相似模型作为基础标准形式,根据实际情况对模型进行一定程度的变异,并分别采用了材料等效法和摊板厚法对相似模型进行变异。研究结果表明:材料等效法能较好地通过变异模型反映相似模型结构振动响应特性,但不适合模拟相似模型结构的应力变化;摊板厚法简单易实施,但由于变异模型局部刚度与真实情况不同,将导致实验结果误差过大。     

关于水质物理模型试验的讨论

<正> 一、概述研究河流中污染物的输运问题,除进行原体观测外,还可以借助水质模型进行模拟试验,如物理模型试验、数学模型试验等。近年来水质数学模型发展迅速,水质物理模型因其本身的优点也得到了一定范围的应用。数学模型模拟速度快,可同时考察多因素的影响,但其模型机理及参数识别又往往需要依靠物理模型才能确定。有时水质物理模型试验还可以在已有的河工物理模型的基础上进行,因此在一定的条件下,水质物理模型试验仍不失为一种较好的研究途径。     

泥沙模型的粒径相似比尺问题

运用相似理论对泥沙模型的粒径比尺进行了分析,提出了推移质、悬移质和全沙模型泥沙粒径相似条件;给出了包括细沙在内的泥沙起动粒径比尺的统一计算式和适用不同流区的悬沙粒径比尺的统一计算式;指出模型砂的起动流速不等于模型的起动流速,需进行比尺效应修正。     

结构振动相似原理及其工程应用

动力学相似是指当两系统的参数满足一定相关条件（相似准则）时，两系统动力学响应也会相似甚至成比例。相似模型试验源自流体力学中的无量纲参数及相似理论，工程师可利用缩比模型测试结果来预报实际结构的流体动力学特性。例如，通过在风洞中的模型测试预测实际飞行器的空气动力学特性，通过在拖曳池船模试验估算实际船舶阻力等。当前相似理论已拓展到结构动力学和声学领域，使工程上可利用缩比模型的测试结果去预报大型复杂结构的振动特性成为可能，不仅能大幅节省研究和试验成本，而且可显著提高理论分析和优化设计的效率。与流体相似不同的是，结构振动相似研究方法除了引入无量纲数外，还包括有量纲分析法、方程无量纲化法及波分析相似等。这些方法在理论分析上有各自的特点，在工程应用上有各自的优势和局限性。随着结构振动研发需求升级，相似原理逐步从全尺度缩比模型相似向畸变模型相似发展，这将进一步促进结构振动相似原理服务于大型复杂工程结构可靠性分析和安全性设计研究中。     

双壳油船破舱原油泄漏缩尺模型相似准则

为使双壳油船原油泄漏缩尺模型试验能真实地反映事故原型,需确定各相似准则的重要程度。针对油舱原油泄漏过程,基于相似理论,采用量纲分析的方法推导较完整的相似准则数群,根据不同相似准则的组合建立3种缩尺模型。进行原型和不同相似准则缩尺模型的数值试验,并根据相似关系将缩尺模型试验的泄漏持续时间、泄漏总量等宏观泄漏特征参数反推回原型,与原型数值试验结果相对比。采用黏性流体动力学理论分析各种作用力对泄漏过程的影响。结果表明:弗汝德相似准则和雷诺相似准则是原油泄漏缩尺模型试验必须依据的准则,韦伯相似准则可不予考虑。在试验油品和原油密度相同的情况下,缩尺模型试验结果与原型最为接近。针对不同泄漏阶段,应采用不同的缩尺模型进行试验。     

海洋平台相似模型设计及模态实验分析

通过理论分析，研究了材料阻尼对相似模型设计及实验数据分析的影响，在此基础上，设计并建造了海洋平台相似模型，并通过多输入单输出的方法对相似模型进行模态实验，得到其固有频率、空间振型、阻尼比等动力学参数。结果表明，材料阻尼对相似模型的几何尺寸没有影响，对模型的固有频率影响不大，可以忽略；但对模型的动力响应影响很大，在实验数据分析中必须加以考虑；为了方便应用，还给出已知阻尼比和阻尼系数时的转换关系。将模态实验数据与仿真分析结果进行对比，二者符合较好，从而验证了相似模型设计与建造的一致性及实验数据的可靠性。     

电控柴油机用高速电磁阀的仿真研究

建立了高速强力电磁阀干阀的数学模型，包括磁路模型，电路模型和动力学模型，运用Matlab Simulink将上述三个模型联系起来求解，实现了诸如电流、阀芯位移、电磁力等参数的动态仿真，同时，在试验的基础上验证了模型的正确性，并运用此模型定性研究了驱动电压、残余间隙、运动质量等因素对电磁阀响应速度的影响。     

波浪模型试验中水密度对相似性的影响

在海浪作用下的防波堤或护岸工程等水工物理模型试验中,一般采用淡水模拟海水。由于模型中淡水密度小于工程中的海水密度,会导致模型中水工建筑物或块体受到的浮力、压力、波浪力等比用海水时小,并使模型中水工建筑物或块体的稳定性相似受到影响。从工程角度考虑,这种影响是偏于危险的。文中基于重力相似准则,推导了考虑原型和模型水密度差异的相似关系。海水压力及波浪力可采用新的相似关系,对于可以控制密度的水工建筑物或人工块体,通过减小密度的办法减小质量,保证其运动相似。对于原型块石,为满足运动相似,可直接减小其质量,体积也相应减小。利用本文修正方法,将使波浪模型试验数据更接近真实情况,研究成果更科学、合理。     

悬沙模型的水流输沙相似条件

水流输沙相似是悬沙模型必须满足的基本条件。众所周知 ,目前所流行的所谓沉降和悬浮相似条件在变态模型中互为矛盾。理论分析表明 ,在变态模型中该两个相似条件均不能成立 ,替代它们的是一个所谓垂向泥沙通量比相似条件。这样可使悬沙输移和河床平面变形相似条件得到满足     

钢丝绳卷扬垂直提升式升船机整体物理模型全相似模拟

升船机设计和建设中,整体物理模型试验是研究和解决升船机运行中水力学、机电、控制等诸多问题的有效手段。结合前人研究成果,分别对承船厢、平衡重系统、塔柱结构、机械同步系统等钢丝绳卷扬垂直提升式升船机核心部分在模型设计中需满足的相似准则进行了初步分析,指出其全相似模拟还需满足的理论条件和设计思路,并主要对机械同步系统提出了全相似模拟的方法。最后探讨了升船机整体物理模型全相似模拟的可行性和必要性。     

大型油泵若干计算问题的探讨

本文讨论了大型离心油泵模型设计方案参数的选择原则;明确了离心泵汽蚀性能相似计算中的若干基本概念;强调了离心泵在抽送不同粘性液体时其汽蚀性能的非相似性和热力学变化规律;叙及了相似换算时实型泵和模型泵的效率修正公式;探求了大型油泵在抽送粘性液体时其流量扬程特性曲线的修正计算方法。     

船舶复合材料螺旋桨模型试验的特殊性分析

[目的]船舶复合材料螺旋桨比传统金属合金螺旋桨刚度低,在流固耦合作用下桨叶变形会对水动力和噪声性能带来显著影响,在开展复合材料螺旋桨模型试验时需予以特殊考虑。[方法]采用量纲分析方法,建立复合材料螺旋桨水动力与噪声性能的特殊相似关系及其换算方法。根据复合材料螺旋桨模型加工实物及其作用特点,分析可满足模型试验要求的特殊测试技术。[结果]结果表明,复合材料螺旋桨模型试验在满足金属合金螺旋桨模型试验的相似关系外,仍需满足桨叶水动力变形的相似关系。[结论]不同于传统金属合金螺旋桨,复合材料螺旋桨模型试验需获取螺旋桨的静态型值、力学性能和桨叶动态变形等信息,以此选择合理的螺旋桨试验模型缩比尺度及其材料;同时,试验中除要求保持模型与实尺度螺旋桨的无量纲进速系数相同外,还需满足刚度特性及叶梢马赫数的组合相似度。     

面向大数据节点的动态可信度评估模型

大数据处理平台分布式、大规模等特性,使得各个节点间的信任问题变得日益突出.针对现有模型中对节点进行评估时存在灵活性差、未充分考虑历史访问信息、固定权重等缺点,文中提出了一种基于大数据平台节点的动态可信度评估模型,考虑了节点交互中由于非恶意因素导致失败的情况,同时还兼顾当前时间片交互与历史交互次数的权重问题;提出了利用相似度为信任值赋权重,并且给出相似度计算方法.实验证明,文中提出的模型对节点的可信度评估具有一定的动态性,而且相较于其他模型具有更好的效果,更加适用于大型集群中节点的可信度评估.     

动床模型泥沙运动相似问题

根据阻力相似要求,导出泥沙运动相似比尺,如床沙起动粒径比尺,悬沙粒径比尺,推移质输沙率比尺和悬移质含沙量比尺等。使得用起动流速和起动拖曳力来演绎的上述比尺异途同归,得到统一。指出阻力相似是泥沙运动相似的必要条件,动床模型因加减糙困难,阻力相似与弗氏数相似一般难以同时满足,弗氏数相似适当偏离是不可避免的。     

改进系列模型延伸法的原理及在海岸工程中的应用

本文对系列模型延伸法的改进主要有两点：一是以无因次的综合参数取代单一的几何参数做自变量从而将常常用于河流动力学的系列模型延伸法推广到了海岸动力学的研究领域；二是用一个模型的不同实验结果进行延伸得到原体的主变量，从而可以减少工作量，节约投资。文章中对改进的系列模型延伸法中模型的设计原理及无因次综合参数的选取作了理论上的论证和探讨，并以海岸港口航道淤积、海上人工岛周围的局部冲刷、波浪作用下砂质海床和淤泥质海床上沉入式大圆筒的稳定性等为例，阐述了如何利用改进的系列模型延伸法解决海岸动力学领域中的各种研究课题。     

船体结构极限强度模型试验技术研究

船舶结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注;而模型试验技术对船体梁极限承载能力研究拥有重要的意义.本文首先对船体极限强度相似模型设计进行研究,提出了稳定性相似模型补偿的设计方法;接着结合多例经典船体梁缩比模型试验与非线性有限元数值仿真计算结果相结合的对船体梁极限承载能力进行预报的案例,分别从相似准则、弯扭组合极限强度、弯剪极限强度等几个不同的侧重点分别对各个案例进行了详细的总结分析;最后列举了本研究组曾开展的其他若干经典极限强度模型试验.为今后船体梁极限承载能力模型试验研究提供了参考.     

嵌岩灌注桩模型试验几何相似常数的优化设计

模型比尺是模型试验的重要参数,决定了试验成果的精度、可靠性和模型试验的经费投入。通过对嵌岩灌注桩模型试验几何相似常数的优化设计,选定适用的模型比尺,为进一步确定模型桩的合理尺寸、极限承载力指标等参数提供依据。     

动床模型粒径比尺的确定方法

中、细沙河床动床模型的基本相似条件为水流运动相似和泥沙运动相似。在水流运动相似条件中弗氏数相似和阻力相似的流速比尺形式不一致,且水流阻力是床沙粒径和水流强度的函数;在泥沙运动相似中有关粒径比尺形式也不一致,而且它们又与水流条件有关,错综复杂,使得泥沙粒径比尺的确定难度很大,不得不根据研究问题的性质对基本相似条件有所侧重和取舍,选取主要的作为设计依据,次要的允许有一定偏离。根据研究问题的需要,提出了粒径比尺设计方法,根据这些方法就可以确定出基本符合相似要求的泥沙粒径比尺。     

悬移质泥沙变态模型的沉降相似问题

变态河工模型垂线流速分布是不相似的。以此为基础对悬移质泥沙变态模型的沉降相似问题进行了探讨。结果表明 ,变态模型的泥沙沉降是不相似的     

嵌岩桩模型试验基岩相似材料的配比试验研究

室内模型试验时,材料的相似模拟对于试验过程和实测数据分析具有重要影响。在前人基岩相似材料研究的基础上,采用正交设计方法,以(重晶石粉+砂)石膏、重晶石粉砂,水石膏等3种组合,每组合设置3个水平,共设计了9组材料配比方案,进行优化匹配,并最终得到能够在嵌岩桩模型试验中性能优良的模型材料配比建议值。试验结果表明:采用普通粉刷石膏作为胶结材料时在满足相似材料密度要求的前提下,材料抗压强度和弹性模量的可变范围较窄,不能满足大部分岩体材料模型试验对相似材料的要求;采用α-高强石膏粉替代普通粉刷石膏粉可以有效提高材料抗压强度和弹性模量,使重晶石粉、砂子、石膏和甘油为原料的相似材料可以较好地模拟出大部分岩体材料基本特性。