超声脉冲波在固体中传播的有限差分数值仿真及动画演示

文章基于Matlab软件包,运用有限差分方法模拟演示超声脉冲波在固体介质中的传播和散射。对各向同性固体弹性波传播的声波方程的离散交叉配置格式进行了分析,列出了模型的吸收边界条件和自由边界条件。通过对空间间隔长度和时间步长参数的选取来控制数值计算结果的稳定性,给出了形成动画演示的处理过程。以角束探头激励产生超声脉冲爬波的实例展示了动画演示的效果,声场的数值计算结果与理论分析也相符合。     

翻管数值参数分析法研究

采用塑性流动理论，薄壳无力矩理论及幂函数强化模型，对求解轴对称塑性平面应力问题的数值参数法作了进一步的研究，推导出成形力学分析的一阶微分方程组，在此基础上，将该微分方程相应用于薄壁圆管轴压外翻成形的稳态流动分析，计算时采用了四阶龙格库塔法，并获得了应力，应数值解，本文通过大量的计算，分析了边界条件对计算结果的影响，并将理论计算结果与实验作了比较。研究结果表明，轴对称塑性平面应力问题可以转换为一阶常     

表面开口斜裂纹超声表面波频谱法测量的数值模拟

文章建立了含表面开口斜裂纹的二维有限元模型,在模型中引入Sarmar吸收边界,对脉冲超声表面波的激发、传播和在斜裂纹处的散射进行了分析,并利用频谱法对斜裂纹深度测量进行了数值模拟.通过模拟波场快照图观察了脉冲超声表面波在表面开口斜裂纹处的散射和波型转换过程.对透射波信号进行了频谱分析,得到了斜裂纹倾角和深度参数与吸收频率的对应关系.     

风力机翼型动态失速的POD模型降阶方法

利用本征正交分解(Proper orthogonal decomposition,POD)原理设计了一种针对风力机翼型动态失速的时变过程的辨识方法。首先对周期俯仰运动的风力机翼型流场的动态失速过程进行数值模拟,然后用上述方法进行了有效的辨识并从中提取了关于动态失速过程的主要模态信息。在给定的误差阈值下,分别针对浅失速和深失速的情况,将该降阶模型的辨识结果与数值计算原始结果进行了对比并对误差进行了相应的分析。结果表明,该降阶模型方法能够以明显降低的计算量精确辨识翼型的浅失速情况;对深失速的辨识会由于湍流模型的精度影响有所降低。     

高压交变流动下热线风速仪标定方法研究

热线风速仪是重要的测速手段之一,但在高压交变流动条件下缺乏有效的标定方法.提出了一种通过测量气库内压力变化并按绝热热力学过程计算进出气库气体流速从而标定热线风速仪的方法.为了对该标定方案的误差进行分析,建立了该标定方案的数值模型,运用CFD软件FLUENT对该方案气库壁面分别设为绝热和等温边界条件时的热力过程进行了数值模拟,结果表明标定方案中采用绝热物理模型所引起的误差最大不超过2%.由于在热线探针两侧布置了一定量丝网作为均流元件,热线探针所测速度与管路截面平均速度误差不超过1.4%.该标定方法总误差不超过3.37%.     

两对边简支另两对边复杂支承矩形板的横向振动问题

本文研究两对边简支、另两对边复杂支承矩形板的横向振动问题,给出了固有频率和振型函数的数值求解方法。将支承反力和反力矩沿边界Fourier级数展开,从而得到满足全部边界条件的特征方程,利用计算机数值求解可得到任意精度的任意阶固有频率,本文最后给出了两个算例。     

铁氧体基片微带线的谱域导抗法分析

铁氧体薄膜器件在微波和毫米波集成中有着广泛地应用。本文首次将T.Itoh提出的谱域导抗法的分析推广到铁氧体基片微带线结构。通过对麦克斯韦方程的坐标旋转和傅里叶变换,导出铁氧体介质的波导纳,利用边界条件,忽略TE和TM波的耦合后,用一网络等效表示铁氧体基片微带线,从而借助于谱域导抗法进行特性分析。本文对铁氧体基片微带线的色散特性进行了数值计算,并讨论了微带线的各种参数对色散特性的影响。     

一种解Dirichlet问题的虚拟区域法及其在广义Stokes问题中的应用(英文)

讨论了求解线性 Dirichlet问题的虚拟区域法及其在广义 Stokes问题中的应用 .这种方法通过 Lagrange乘子技术来处理 Dirichlet边界条件 ,因而非常适用于粘性流动问题中的无滑移边界条件。为提高解的精度 ,我们根据事后误差估算对网格进行自适应加密。Mini-element离散被应用于广义 Stokes问题的求解。最后 ,我们给出一些数值结果以验证这种针对 Dirichlet边界条件的偏微分程解法。     

二维非线性离散声子晶体色散摄动分析

弹性波在声子晶体中的传播方式可由其色散关系决定,从二维无限周期结构的波动方程出发,通过引入Bloch理论与小参数摄动展开法,提出了一种分析非线性离散型声子晶体色散关系的一阶近似摄动法。得到了一阶近似的色散关系与频散曲线,以分析不同方向上的阻抗配置与非线性系数对频散及群速度的影响。分别以二维单原子网格、二维双原子二自由度网格和二维双原子四自由度网格为例,得到了它们的一阶频散曲线,色散结果显示带隙及传播方向与波幅相关。同时结合数值积分解验证了其在有限波幅谐波激励下解的精度。     

局部粗糙边界层流中二维T-S波的非线性演化

采用局部喷、吸、喷与吸组合的结构来模拟局部粗糙壁面,通过数值计算获得了稳定的三维边界层基本流的数值解.在此基础上,研究了最不稳定的和稳定的二维扰动T-S波在时、空间演化过程中非线性问题;探讨了局部粗糙的形式、强度大小及分布结构对二维T-S波的非线性演化的影响及其对增长速率贡献的大小.数值结果表明,三维局部粗糙壁面诱导产生的基本流是扰动波得以增长的关键因素;最不稳定的二维扰动T-S波在非线性演化过程中,由于非线性相互作用的不断增强,逐渐诱导激发出三维扰动波及高次谐波,其三维扰动波的流向波数和频率与二维扰动波的流向波数和频率大致相同.此外,展向速度的大小激励着二维扰动波的快速增长,随后发生初次失稳、流向涡形成、正负相间剪切层逐渐增强、诱导产生三维不稳定扰动波及高阶失稳等机制.上述结论与实验结果相吻合.     

含边界和损伤因素的纺织复合材料细观胞元模型

纺织复合材料的细观力学分析通常以胞元模型为基础,胞元边界条件的合理施加是获得精确分析结果的关键之一。本文以平面机织复合材料为例,讨论了细观胞元的选取和周期边界条件的施加方法,在此基础上建立了二维细观有限元模型,通过与全厚度模型分析结果的比较,研究了周期胞元模型的合理性,特别是边界效应和局部损伤等非周期因素对分析结果的影响,给出了这些因素下胞元边界条件的处理方法。     

目标电磁散射特性的混合法研究

从Ｓｔｒａｔｔｏｎ－Ｃｈｕ公式出发，利用阻抗边界条件，得出阻抗边界条件积分方程，将目标表面分成不同的区域，有些区域用高频解析方法求出其表面电流，有些区域利用矩量法解阻抗边界条件积分方程得表面电流。本文以橄榄体（包括介质涂敷情形）为例，计算其电磁散射特性，混合法计算结果与实测结果或其他方法的计算结果比较吻合。     

One-Dimensional-Unsteady Thermal Stress in Heat-Ray Absorbing Sheet Glass： Influence of a Sudden Weather Change

Heat-ray absorbing sheet glass can decrease electric energy used for air-conditioning by controling the in- coming heat-ray through windows into the rooms. On the other hand, the glasses increase the temperature and sometimes yield heat cracks by thermal stresses. It is important to know the state of thermal stress accurately in order to develop heat-ray absorbing sheet glasses with higher performance and without heat cracks. A conventional design manual at field site treats the steady state and the thermal boundary condition that all heat-rays are absorbed at glass surface. In this paper, it is assumed that the heat-ray is absorbed over all the plate thickness. The idea of the local absorptibity per unit length is introduced. The modeling of internal heat absorbing process is proposed. It can explain well that the total absorptivity depends on the plate thickness. The temperature and the thermal stres- ses are calculated and discussed. Sudden weather changes such as rain and/or wind after the glass is heated to be steady state are also discussed. Those weather changes are treated with the change of amount of absorbed heat-ray and/or the change of heat transfer coefficient between the glass surface and the outside atmosphere.     

三维复杂腔体的时域有限差分法分析

在计算三维复杂腔体雷达截面的时域有限差分法中，提出了一种简单的计算域设置方法。它由腔壁和腔口面外侧的吸收边界围成，与包围目标的常用计算域设置方法相比，忽略了腔边缘的绕射作用，但具有节省计算机存储空间，无需额外抽取外腔壁对电磁波的散射。数值结果表明该设置方法是合理可行的。     

Problem of Circular Hole in Thermopiezoelectric Media with Semi-permeable Thermal Boundary Condition

The semi-permeable boundary condition is proposed to discuss the influence of the thermal conductivity acting on the stress and heat flow around the hole. Based on the Stroh formalism, the closed form solutions are de- rived, the stress and heat flow around the hole are discussed. The results show that the thermal boundary condi- tion has significant influence on the hoop stress and heat flow around the hole. The hoop stress decreases dramatic- ally with the increasement of the thermal conduction coefficient.     

DSMC算法气体壁面相互作用模型

研究了二维非结构网格高超声速稀薄流DSMC方法中气体与壁面相互作用的数值模型。发展了一种基于辐射平衡的壁面温度边界条件,与恒温壁面边界条件相比,该温度边界条件可以克服恒温壁面边界条件的自身缺陷并且能够在流场模拟中适时给出更贴近真实情况的壁面温度;采用了由完全漫反射和纯镜面反射模型组合而成的Maxwell壁面反射模型,该壁面反射模型能够更好地描述气体模拟分子在壁面散射的真实情况。采用本文方法对钝头体外形进行了数值模拟,结果表明本文采用的气体壁面相互作用模型能够提高钝头体背风面后部流场对温度变化的敏感度,并且随着飞行高度提升,敏感度有减弱的趋势。     

基于PIV技术的压力场重构算法实现与研究

介绍了有限容积法、直接积分法和Poisson方程法3种基于PIV瞬时速度场重构压力场的基本原理以及相应的计算方法，选取管流突扩流场和偏置方块绕流流场两个不可压缩流场的瞬时速度场数据，采用上述3种压力场重构算法，分别研究了图像噪声、速度场精度、插值算法以及边界条件的类型与精度对重构压力场的影响。最后针对管流突扩过程第20ms的流场，给出了3种重构算法下的压力场云图以及对应的CFD模拟结果。研究表明，有限容积法和直接积分法容易受到噪声的影响而产生剧烈震荡，但是可以在较大的速度场误差范围内保持较高的精度，通过采用双线性插值可以获得更高精度的重构压力场；Poisson方程法不易受到噪声的影响而产生震荡，同时在高精度PIV速度场下的优势较为突出，通过采用双三次差值可以获得更高精度的重构压力场；混合边界条件仅仅测定边界上有限个点的压力值，就获得了接近狄利克雷边界条件下重构压力场的精度，远高于诺依曼边界条件；边界条件的误差严重降低重构压力场的精度，其影响程度比速度场误差还要大。     

基于嵌套网格和计入尾迹影响的旋翼流场数值模拟

给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,本文采用一种伪贡献单元搜寻法。应用上述方法进行了算例计算,给出了有无尾迹修正时的旋翼桨叶表面压力分布和沿展向升力分布的计算结果,并与可得到的实验数据进行了对比。此外,从计算的等涡量线图上分析了旋翼尾迹流场畸变的发展趋势,表明了Euler方程法在旋翼涡尾迹捕捉方面的能力。     

Numerical Study on Ridge Ice Accretion and Its Effect Under Thermal Ice Protection

Under the condition of thermal anti-icing,the liquid water on the leading edge of the airfoil that would flow to the downstream non-protective zone will produce ridge ice,thus endangering flight safety.Based on the existing three-dimensional(3 D)icing model which considers the water film flow on the ice layer,an icing model with thermal boundary condition is introduced.With the boundary conditions of none anti-icing and thermal anti-icing,glaze ice accretion and ridge ice accretion are simulated on a simplified airfoil of unmanned aerial vehicle(UAV),and then the lift coefficient and drag coefficient are calculated and compared with the smooth airfoil under the same conditions.The results show that the lift-drag ratio obviously decreases after glaze ice occurred on the leading edge under the condition of none anti-icing;and that after setting the condition of anti-icing heat flux in the impingement area,the glaze ice on the leading edge becomes thinner and the ridge ice occurs in the non-protective zone,so the airfoil with this icing characteristic gets a lower lift-drag ratio.     

某舱段振动响应特性与边界条件及激励载荷的关系

应用多参考点最小二乘复指数法,通过对某舱段在不同载荷激励和不同边界条件(增加帽和底板)下进行工作模态分析,研究了某舱段的振动响应特性与边界条件和载荷的关系。