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一维六方准晶双材料中圆孔边共线界面裂纹的反平面问题
张炳彩, 丁生虎, 张来萍
, doi: 10.21656/1000-0887.420202
摘要(33) HTML(15) PDF(3)
摘要:
研究了一维六方准晶双材料中圆孔边不对称共线界面裂纹的反平面问题。利用Stroh公式和复变函数方法得到了声子场和相位子场耦合作用下的复势函数,给出了裂纹尖端应力强度因子和能量释放率的解析表达式。通过数值算例,讨论了圆孔半径和裂纹长度对应力强度因子的影响,以及耦合系数、声子场应力和相位子场应力对能量释放率的影响。结果表明:当圆孔半径不变时,应力强度因子随右裂纹长度的增大趋向稳定值。当相位子场应力取一定值时,能量释放率达到最小值,说明特定的相位子场应力可以抑制裂纹的扩展。
基于时变拓扑结构的二阶多智能体系统采样一致性
郑丽颖, 杨永清, 许先云
, doi: 10.21656/1000-0887.420220
摘要(15) HTML(13) PDF(2)
摘要:
基于速度一致位移差保持不变的一致性概念,研究了二阶多智能体系统在时变拓扑下的采样一致性问题。首先,引入虚拟领导者,将具有时变拓扑结构的多智能体系统的采样一致性问题转换为误差系统的采样控制稳定性问题。其次,通过预估采样误差,研究采样误差对系统达到一致性的影响。最后,应用Lyapunov稳定性理论,分析所构造的误差系统的稳定性,并给出该误差系统最终稳定的充分条件。数值仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。
含多个矩形加热器通道内流动沸腾传热性能的介观数值方法研究
李迎雪, 王浩原, 娄钦
, doi: 10.21656/1000-0887.420325
摘要(6) HTML(19) PDF(1)
摘要:
采用格子Boltzmann方法对恒定壁温条件下含多个矩形加热器通道内流动沸腾现象进行了数值研究。主要研究了加热器间距、加热器长度和加热器表面润湿性对气泡形态、生成气泡面积以及加热器表面热流密度大小的影响。结果表明,气泡生长速率随着加热器间距的增大而加快,较大的气泡面积促使成核气泡提前从加热器表面离开,加热器间距从250个格子增加到1000个格子时对应的沸腾传热性能提高了12%。另一方面,加热器长度越长,气泡成核时间以及与加热器表面脱离的时间越早、沸腾传热性能越好,加热器长度从16个格子增加到22个格子时其传热性能可以提高13%。此外, 亲水性表面的气泡成核时间晚于疏水性表面的气泡成核时间,与亲水性表面相比,疏水性表面在气泡脱离加热器之后存在残余气泡。且亲水性表面的平均热流密度和产生的气泡面积小于疏水性表面,当接触角从77°变化到120°时,其传热性能提高了26%。最后通过正交试验方案发现,加热器表面的润湿性对流动沸腾传热性能的影响最大,加热器长度对流动沸腾传热性能的影响最小。
气固两相弯管湍流场中圆柱状颗粒取向和沉积特性的研究
李亮, 石瑞芳, 林建忠
, doi: 10.21656/1000-0887.420320
摘要(37) HTML(24) PDF(3)
摘要:
针对在Reynolds数Re=3000 ~ 50000、Stokes数St=0.1 ~ 10、Dean数De=1400 ~ 2800的情况下,长径比β=2 ~ 12的圆柱状颗粒流经弯管湍流场时的取向与沉积特性进行了研究。圆柱状颗粒的运动采用细长体理论结合Newton第二定律进行描述,取向分布函数由Fokker-Planck方程给出,平均湍流场通过求解Reynolds平均运动方程结合Reynolds应力方程得到,作用在颗粒上的湍流脉动速度由动力学模拟扫掠模型描述。通过求解湍流场以及颗粒的运动方程和取向分布函数方程,得到并分析了沿流向不同截面和出口处颗粒的取向分布,讨论了各因素对颗粒沉积特性的影响。研究结果表明,随着St和颗粒长径比β的增加、DeRe的减少,颗粒的主轴更趋向于流动方向。颗粒的沉积率随着DeRe、St和颗粒长径比的增大而增加,所得结论对于工程实际应用具有参考价值。
基于偶应力理论微纳米Mindlin板的尺度效应分析
薛江红, 何赞航, 夏飞, 李泽嵘, 金福松, 杨鹏
, doi: 10.21656/1000-0887.420171
摘要(18) HTML(14) PDF(0)
摘要:
基于偶应力理论,建立了适用于微纳米结构的Mindlin板理论。考虑横向剪切变形和材料的尺度效应并引入长度尺寸参数,推导了各向同性微纳米Mindlin板的本构方程。根据板的平衡条件,进一步推导出用位移函数和转角函数表示的板的屈曲和振动控制方程。通过对位移和转角变量进行空间和时间域上的分离,得出了四边简支(SSSS)和对边简支、对边固支(SCSC)两种边界情况下微纳米板的屈曲和振动问题的解析解。利用MATLAB软件进行算例分析,获得了不同尺寸参数、长宽比、厚长比等情况下板的临界屈曲荷载和固有频率。研究结果与已有文献中的结果以及ABAQUS有限元仿真解进行对比,结果表明,不同参数下的三种方法得到的结果均十分接近。算例分析发现,尺度效应对屈曲载荷和固有频率都有显著影响。
微曲输流管道振动固有频率分析与仿真
袁嘉瑞, 丁虎, 陈立群
, doi: 10.21656/1000-0887.420299
摘要(32) HTML(18) PDF(9)
摘要:
首次建立了基于Timoshenko梁理论的微曲输流管道横向振动的动力学模型,并分析了流体流动影响下微曲管道横向自由振动的固有特征。采用广义Hamilton原理,导出了考虑流体影响的微曲管道横向振动的控制方程,通过Galerkin截断对控制方程离散化,再由广义本征值问题得到管道横向振动的固有频率,并研究了液体流速和弯曲幅度对管道横向固有振动特征的影响。发展了基于等效刚度和等效阻尼方法的考虑流体影响的微曲管道振动分析的有限元仿真计算方法,并通过有限元软件实现数值仿真,验证了Galerkin截断的分析结果以及建立的Timoshenko微曲管道动力学模型的有效性。研究表明,流体的流速以及管道的弯曲幅度对管道横向振动固有频率均有显著影响。
基于新的参考光滑性指示子的改进的三阶WENO格式
王亚辉
, doi: 10.21656/1000-0887.420194
摘要(54) HTML(13) PDF(6)
摘要:
针对计算流体力学对高精度高分辨率的需求,基于降低经典的三阶加权本质无振荡(WENO)格式的数值耗散特性,该文提出了一种新的参考光滑性指示子。其构造方法与经典的WENO-Z格式不同,它是通过候选子模板上重构多项式的导数的线性组合与整个全局模板上重构多项式的导数的$ L^2$范数逼近获得的。采用该计算方法可以得到比WENO-Z格式更高阶的参考光滑性指示子,另外改变自由参数$ \varphi$的取值,可以获得不同的参考光滑性指示子。该文通过一系列数值算例证明了该参考光滑性指示子的有效性。
裂纹面分布加载裂尖SIFs分析的广义参数Williams单元
徐华, 曹政, 邹云鹏, 杨绿峰
, doi: 10.21656/1000-0887.420317
摘要(24) HTML(26) PDF(4)
摘要:
带裂缝服役是工程结构的常态,由于流体侵入到裂缝内部,裂纹面直接受荷,使得裂缝进一步扩展,甚者影响结构的安全性。广义参数Williams单元(简记W单元)在分析断裂问题中,利用Williams级数建立裂尖奇异区的位移场,通过求解广义刚度方程可直接获得应力强度因子(stress intensity factors,SIFs),具有高精高效性;但W单元需满足奇异区内裂纹面自由的边界条件,故在分析裂纹面加载的问题中受限。该文基于SIFs互等,在等效奇异区范围中,将裂纹面的荷载等效至奇异区外围边界的裂纹面上集中力,避免奇异区内裂纹面受荷,故采用W单元即可简便计算。算例分析表明:等效奇异区尺寸取裂纹长度的1/20,等效荷载系数P建议取2.0,W单元计算精度均满足1%的误差限,证明该文在奇异区裂纹面受荷等效处理方法上具有合理性、通用性,克服了W单元在分析裂纹面加载问题的局限性。