轴对称回转体的CFD分析及厚边界层理论计算

本文采用CFD计算技术和厚边界层理论的积分法,对轴对称回转体周围的绕流场速度分布、表面压力、摩擦阻力系数以及边界层厚度分布进行了数值分析计算。本文提供了两种方法的计算结果,并与有关文献给出的试验结果进行了比较和验证。对比表明,计算结果和试验结果的趋势基本一致,在一定程度上验证CFD方法和厚边界层积分法的有效性和可靠性。     

缩减弹性模量有限元法计算加肋轴对称组合壳的极限载荷

将缩减弹性模量的思想融入基于轴对称壳单元的有限元分析,建立缩减弹性模量有限元法,计算加肋轴对称组合壳的极限载荷。建立壳单元弹性状态、局部屈服状态和截面屈服状态的判断条件;提出弹性模量调整策略和组合壳极限状态的判断方法,实现对加肋轴对称组合壳的塑性极限分析。编制了计算程序,算例表明该方法计算时间省,计算精度较高。     

基于MATLAB/PDEtool的轴对称场分析

MATLAB/PDEtool是非常优秀的二维偏微分有限元求解软件,具有像静电场、静磁场和工频交流电磁场等专业模式,但这些专业模式不能直接用于柱坐标系表示的轴对称场的求解分析。文章推导出了正交坐标系中的泊松方程,并通过柱坐标系中轴对称场的方程形式和直角坐标系中标准二维椭圆型偏微分方程形式的比较,得到了他们坐标之间、系数之间的对应关系,据此用MATLAB/PDEtool对轴对称场进行了求解分析,结果说明本文的方法是有效的。     

三维回转体入水砰击载荷预报

采用数值仿真的方法研究了三维刚性回转体的入水问题,分析了不同回转角度的回转体的砰击压力峰值的变化规律,并研究了以一定初速度入水时,结构质量对砰击压力的影响。计算结果表明,恒速下降时,砰击压力峰值随角度的增加而下降;初速下降时,随着结构质量增加,砰击压力峰值先急剧增加,然后区域平稳。最后提出了不同回转角度、不同质量系数的回转体在初速下降与恒速下降时砰击压力峰值的预报公式。     

湍流喷注噪声定律的发展

  目的  为研究水下射流噪声特性,  方法  应用Lighthill声类比计算轴对称直喷管的自由射流声场特性,借助FLUENT仿真软件并采用大涡模拟法计算该直喷管的水下射流流场,最后基于混响法进行实验验证。  结果  结果表明：稳态射流流场的核心区长度与流速无关,核心区长度约为喷管直径的8倍;射流噪声辐射功率与流速的8次幂成正比;不同流速下的射流噪声功率谱在低频段的差异较大,在高频段的差异则显著减小,且辐射噪声能量主要集中在低频段,但流速增加后射流噪声的主要贡献将向高频段移动。  结论  在射流噪声计算仿真方面,将大涡模拟法和Lighthill声类比相结合是一种有效的分析手段。     

基于改进Wagner方法的轴对称体入水“后时段”砰击载荷数值计算

文章基于三维边界元方法研究了三维轴对称体入水砰击载荷的数值算法。算法从三维力学模型出发,继承Wagner自由液面抬升理论,引入浸深因子Cw以确定自由液面抬升高度,将自由液面线性化处理,同时考虑网格运动,在自由液面附近对网格进行截断重构,以确保水下湿面积的精准。算法中使用考虑加权运动项的非线性伯努利方程计算得到入水结构的表面压力,进一步积分可得入水结构的总体受力;另外,算法中引入虚拟面元的概念,将砰击载荷计算时历延长至液面高于坠物制高点之后,扩大了传统入水载荷计算的时历范围,并且文中引用Alaoui半球入水试验,对算法的正确性及适用性进行了验证。     

轴对称超空泡流稳定性分析

运用基于能量守恒的空泡截面独立扩张原理和空泡内部气体质量守恒原理,建立轴对称细长体空泡的动力学数学模型.通过引入空泡发展时间间隔参量,将模型转化成关于此参量的非线性微分方程.并针对基本问题,对此方程做线化处理,得到空泡内部压力的小振动方程.采用四阶R-K方法对方程作数值求解,得出了非稳态空泡的振动频率特性,以及有体和无体两种情况下的空泡稳定性边界.所得出的结果对超空泡的稳定性研究提出了可供参照的量化条件,文中相关的数学推导将为有关人员提供一定的参考.     

基于轴对称模型的货车车轮结构疲劳强度分析

为了分析铁路货车车轮的疲劳强度, 建立了车轮轴对称模型, 根据国际铁路联盟标准UIC510-5/2003规定的计算载荷和载荷工况, 计算了车轮的疲劳强度, 用Goodman曲线对疲劳强度进行了评定。计算结果表明: 在紧急制动的热载荷作用下, 车轮辐板区域在制动70s时产生最大von_Mises应力; 在紧急制动的热载荷与机械载荷联合作用下, 车轮辐板区域在制动43s时产生最大von_Mises应力; 在曲线紧急制动载荷工况的计算载荷作用下, 车轮辐板区域的von_Mises应力最大; 车轮辐板疲劳强度满足要求。     

轴对称模锻过程的CAS／CAD系统

本文运用上限元法分析了轴对称水平非对称锻件的模锻过程,建立了相应的计算机模拟系统(GAS);为了获得预成形毛胚的理想形状,作者运用计算机进行工序正向模拟之后,又进行了工序反向模拟,经实验验证,计算数据是正确的。     

轴对称弹塑性大变形有限元法在断裂局部方法中的应用

研究了断裂局部方法中测定材料的临界解理应力σ_u和威布尔指数m的方法。进行了16Mn钢的光滑试件和缺口试件的低温拉伸试验。测定了材料的应力-应变曲线和缺口试样的断裂载荷,编制了轴对称弹塑性大变形有限元分析程序。程序中大变形的分析采用了完全的拉格朗日方法,非线性方程组的求解采用了修正的牛顿法。计算了缺口试件的应力-应变场,编制了根据缺口试件的断裂载荷和有限元计算中得到的应力、应变场,计算m和σ_u的程序,测定了16Mn钢的临界解理应力σ_u和威布尔指数m。