高速列车随车移动点的脉动风速模拟

以修正Karman风速谱为目标谱, 基于最小信息准则确定线性滤波法自回归模型的阶数, 采用线性滤波法和谐波叠加法模拟了高速列车随车移动点的脉动风速时间历程, 并验证了模拟结果的可靠性, 对比了2种方法模拟脉动风速均值、方差、幅频、相频等特征变量以及风速分布规律的差异, 并分析了2种方法的计算效率。分析结果表明: 采用2种方法得到的脉动风速功率谱密度均围绕目标谱波动; 脉动风速均值约为0, 由于随机数的使用, 使得脉动风速峰值在个别时间点存在差异, 且在低频区域得到的仿真谱差异可能超过50%;不同风向角下计算所得脉动风速均值的差异小于2%, 且脉动风速的分布规律几乎一致; 当列车运行速度为80m·s-1, 且距地面高度10m处平均风速为25m·s-1时, 2种方法得到的脉动风速峰值均值间的差异小于1%, 表明2种方法均适用于模拟高速列车随车移动点的脉动风速; 2种方法所得脉动风速幅值均随脉动风速频率的增大而减小, 相位在-π~π内波动, 脉动风速分布在-3~3m·s-1内的差异仅为0.48%;采用2种方法所得脉动风速点数满足高斯分布, 且高斯分布拟合系数最大差异为3.15%;采用线性滤波法模拟所得脉动风速波动比谐波叠加法大7.89%, 其稳定性劣于谐波叠加法; 采用线性滤波法的计算时间约为谐波叠加法的1/9, 其计算效率远高于谐波叠加法。      

多点脉动风速时程的随机模拟分析

有效的模拟脉动风速时程是进行桥梁风致振动分析的前提.文章采用线性滤波法,建立了脉动风速时程的AR模型,并结合AIC准则有效确定模型阶数,编辑出脉动风速时程模拟程序.通过具体工程的算例分析,验证了该脉动风速时程模拟的可行性与有效性.     

蜗壳截面形状对舰用离心泵性能特性的影响

为研究蜗壳截面形状对舰用离心泵性能的影响作为后续研究舰用离心泵噪声振动特性的理论依据，在蜗壳基圆、各断面面积、隔舌螺旋角、隔舌安放角和蜗壳出口面积相同的情况下，改变蜗壳截面形状，分别设计A型、B型和C型蜗壳。对3种蜗壳型式离心泵进行数值计算。结果表明，3种型式蜗壳离心泵的外特性变化趋势基本一致。小流量工况的A型蜗壳离心泵效率略小，大流量工况的B型和C型蜗壳离心泵效率小。随着流量的增大，B型和C型蜗壳离心泵效率下降幅度较大。3种型式蜗壳离心泵在相同工况条件下，压力场、速度场、湍动能和空化现象的变化趋势大致相同。3种型式蜗壳离心泵流场特性在隔舌流道和蜗壳流道处均不相同，表明改变蜗壳截面形状主要影响叶轮靠近隔舌流道和蜗壳流道内的流场。     

下倾管-垂直立管严重段塞流数值分析

运用计算流体力学(CFD)软件ANSYS FLUENT对下倾管-垂直立管系统中出现的严重段塞流现象进行多工况数值模拟，根据液塞形成过程图和弯管处的速度矢量图揭示了液塞的形成机理，并结合XY面的相分布图和监测得到的压力脉动变化图划分出了3种典型的严重段塞流流型。为了抑制严重段塞流现象，提出了“下倾管”注气法，最后通过数值模拟的方式来加以验证。结果表明：采用“下倾管”注气法后，管系内的严重段塞流现象被明显削弱，产生了具有高频低振幅脉动特征的稳定流型，对管网系统稳定性的影响较小。     

基于连续信号自适应分解的钢轨交流闪光焊接过梁爆破定量分析

为实现对钢轨闪光焊微观过程——过梁爆破的定量分析，将钢轨交流闪光焊接过程细分为断路、短路、多过梁爆破、单过梁爆破4种类型；基于GoogLeNet卷积神经网络，提出将钢轨交流闪光过程高频连续电信号进行类Gram矩阵转化，再依据矩阵元素自适应优化生成时域图谱的卷积神经网络识别方法；应用该方法对闪光焊接过程高频数据进行识别，并对完整焊接过程进行定量分析。结果表明：经过数据自适应优化，4种类型时域图谱的分类识别准确率上升至97.8%，识别的最大混淆发生在多过梁爆破和单过梁爆破之间；多过梁爆破比率在闪平和脉动阶段约为20%，进入连续阶段后迅速上升至80%以上，短路比率在稳定脉动期间可稳定维持在60%；各类型的比率在不同阶段呈现明显阶段特征，且各阶段特征与钢轨交流闪光焊接实际过程的宏观特征相匹配，采用该方法也可实现对闪光焊接微观过程的定量分析。     

船用板式换热器的脉动流强化换热研究

针对板式换热器效率低和易结垢等问题，采用脉动流强化板式换热器。利用数值模拟的方法对脉动流场下板式换热器通道内流体的流动和换热特性进行分析研究，并采用相关试验数据对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：船用板式换热器的总传热系数随着质量流量的增加而增加，而强化换热因子则表现为先增加后减小的状态，各脉动频率下的强化换热因子均大于1.000，其最大值为1.258，这表明脉动流的加入有利于提高板式换热器的强化换热效果。同时，利用自主设计的试验台，将试验结果与模拟的努谢尔特数和压降进行对比分析，发现其表现出一致的规律性，最大偏差分别为12%和10.6%。研究结果可为脉动流强化换热的工程应用提供重要参考。     

重载铁路U78CrVH钢轨闪光焊接头轨头核伤缺陷分析北大核心

针对一重载铁路出现多个闪光焊接头因轨头探伤反射回波超标下道的问题,对其中一个接头采用落锤试验、宏观观察、金相显微观察、扫描电镜观察、能谱成分测试等方法进行了研究。结果表明:经过轨头受拉落锤试验折断的接头断口上存在核伤疲劳裂纹(白核),裂纹源位于踏面下13 mm处且存在横向扩展裂纹;裂纹源完全处于闪光焊接头的焊缝中心,并存在硅、锰、氧等灰斑夹杂元素。焊缝中的灰斑夹杂物破坏了焊缝组织的连续性,降低了接头的综合力学性能,当接头在服役过程中受车轮循环载荷作用时,灰斑夹杂物首先萌生出裂纹并横向扩展,最终形成轨头核伤。核伤附近的钢轨母材中A类夹杂物较多,应引起注意。建议改进焊接工艺参数,避免焊接过程中氧气进入;提高探伤检测技术,加强重载铁路钢轨焊接接头轨头部位的探伤检查。     

波浪与水下爆炸气泡脉动载荷联合作用下船体梁的响应特性北大核心CSCD

[目的]舰船在执行任务的过程中有可能因同时遭受波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用而使船体响应发生“叠加效应”,导致总强度的损失,因此需要探索水下爆炸气泡脉动与波浪联合作用时船体梁的动力响应规律。[方法]首先,采用理论分析的方法建立船体梁的简化模型,并对水下爆炸气泡脉动载荷与波浪载荷进行求解;然后,基于Hamilton原理,分别推导两端自由船体梁在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷单独作用及联合作用下的运动微分方程;最后,基于对运动微分方程的求解,分析船体梁的自由振动响应在与外载荷组合的3种工况下简化模型的运动响应。[结果]结果显示,在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用下,船体梁的运动响应相比2种载荷单独作用时运动响应的线性叠加值增大了15%。[结论]所做研究可为舰船结构在联合载荷作用下运动响应分析的计算程序开发提供参考。     

高速列车车门凹腔结构的流致振动特性

流致振动是高速列车设计和运维过程中需要重点关注的问题之一。针对高速列车司机室车门区域的凹腔结构，利用数值计算、风洞试验和实车线路试验相结合的方法，分析车门区域的流场特征和车门出现流致振动现象的主要原因，据此对车门两侧凹腔结构和扶手进行优化，并对封堵凹腔和扶手内移2种优化方案进行实车试验验证。结果表明：司机室车门上游凹腔结构诱导的展向涡导致车门表面出现高频的脉动压力，列车运行速度越高，压力波动幅值越大，但波动频率锁定在83 Hz，当压力幅值超过车门承受的限值后，车门将出现流致振动现象；气动拉力和气动侧向力是诱发司机室车门流致振动的主要气动载荷，车门宜设置在车体横截面不变区域；通过优化凹腔结构和扶手的形状能够消除司机室车门的流致振动现象；合理改变扶手位置能够减弱凹腔结构引起的流致振动现象；如果要消除流致振动现象，应将扶手改为盖板结构，或者将扶手截面形状改为非圆形截面。     

斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值预报研究

空泡性能是船舶螺旋桨重要的水动力性能之一。由于桨轴存在倾斜安装角，船舶在水面航行时，螺旋桨的进流条件主要为斜流工况。为研究斜流工况下螺旋桨的空泡形态及空泡脉动压力特性，论文基于黏流CFD方法针对PC456螺旋桨标模开展了斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值模拟研究，并与大型空泡水筒中的斜流螺旋桨空泡试验结果进行了比较。结果表明，数值预报的空泡形态、面积和平板表面脉动压力与试验观测及测量的结果吻合较好，验证了数值模拟方法的可靠性。