绕圆柱体跨声速流场

本文将保角曲线坐标方法应用于绕物体外部的跨声速流动.文中讨论了圆柱体跨声速绕流,计算了来流马赫数M_∞。为亚临界,超临界和M_∞为l的流场.给出了不同来流马赫数下柱面马赫数和压力分布,柱面前端中心流线上马赫数分布.给出了超临界绕流时不同来流马赫数下的声速线和来流马赫数M_∞从0.2,0.3到1的等马赫数线分布.本文部分结果与已有的理论结果进行了比较.本方法计算简单,精度好,是计算厚体跨声速绕流的有效方法,适用于不同形状的柱体和机翼的跨声速绕流.

高超声速飞行器前体/冲压发动机一体化气动热实验研究

以超燃冲压发动机为动力的飞行器,由于飞行速度的增加,气动加热增强,而且在高马赫数范围内,冲压发动机燃烧室的滞止温度也是很高的.通过风洞实验,采用铂膜电阻温度计热流测量技术,开展了来流马赫数6.4和马赫数4.0两种状态下的热流分布规律研究,给出了前体、中支板及内通道的热流实验结果,研究了边界层流动状态、边界层抽吸、激波反射对热流分布的影响.实验结果表明,边界层流动状态对热流分布产生显著的影响,前体湍流热流值约为层流热流值的3.3倍;边界层抽吸会引起热流率增加;激波反射和激波加热对热流分布影响显著,马赫数越大激波加热越强.

齐40块蒸汽驱井组油层套管应力数值计算

将蒸汽驱汽窜形成的窜流温度场结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS进行了井筒在不同约束条件下的应力计算。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限,最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当油层上覆盖层为泥页岩时,其热应变达到了2%,远超过材料弹性极限应变0.3%,是诱发热采井套管变形损坏的主要原因。

一种新的二维平板分叉流槽的设计

目的 解决平行平板流槽每次实验只能观测壁面培养细胞受一种剪应力作用的问题。方法 作者在平行平板流槽的基础上，首次提出了一种改进后的流槽-二维平板分叉流槽。通过数值模拟，给出了流体作定常流动时，流速和壁面剪应力的分布。结果 结果发现，利用这种二维平板分流槽可以研究壁面培养的细胞在不同大小剪应力作用下的力学行为。结论 该研究结果为流槽的合理设计和使用，并分析剪应力空间分布对内皮细胞的影响有重要实际意义。

内旋流流化床埋管传热研究

中国科学院重点项目!(KY95T -0 3 -0 2 )

同位非结构和结构网格摄动有限体积法(PFV)求解二维Navier-Stokes方程组

根据NS方程组的一阶迎风和二阶中心有限体积(UFV和CFV)格式,导出NS方程组迎风和中心摄动有限体积(UPFV和CPFV)格式.该格式通过把控制体界面质量通量摄动展开成网格间距的幂级数,并由守恒方程本身求得幂级数系数而获得.迎风和中心摄动有限体积格式使用了与一阶迎风和二阶中心格式相同的基点数和相同的表达形式,宜于计算机编程.顶盖驱动方腔流和驻点流标量输运的数值实验证明,迎风PFV格式比一阶UFV、二阶CFV格式有更高的精度,更高的分辨率.尤其是良好的鲁棒特性.对顶盖驱动方腔流,在Re数从102到104范围内,亚松弛系数可在0.3～0.8任取,收敛性能良好.

五轴框架式机器人激光加工系统轨迹算法研究

在集成化智能激光加工系统工作原理的基础上提出了五轴机器人的激光加工轨迹算法。将三维离散数据点集拟合为空间参数曲面，在此参数曲面上规划五轴激光加工的等距轨迹。给出了冲压模具激光强化加工实例，取得了理想的加工效果。

微桥结构铜膜杨氏模量和残余应力研究

采用MEMS(MicroelectromechanicalSystems)技术研制了铜 (Cu)膜微桥结构试样 ,应用陶瓷压条为承力单元 ,并与纳米压痕仪XP系统的Berkovich三棱锥压头相结合 ,解决了较宽Cu膜微桥加载问题。测量了微桥载荷与位移的关系 ,并结合微桥力学理论模型得到了Cu膜微桥的杨氏模量及残余应力 ,其值分别为 115 .2GPa和 19.3MPa ,与应用纳米压痕仪直接测得的带有Si基底的Cu膜杨氏模量 110± 1.6 7GPa相吻合。

海底混输管道瞬态过程中稳定平衡时间和总持液量变化规律研究

利用相似准则和灰色关联分析相结合的方法对油气混输环道模拟试验数据进行了分析 ,建立起稳定平衡时间、总持液量与相似准则数之间的函数关系 :在液体流量不变、气体流量增加或减小的过程中 ,稳定平衡时间主要与Ngw、Re、ΔNgw和N1w有关 ;在气体流量不变、液体流量增加或减少的过程中 ,稳定平衡时间主要与Ngw、ΔN1w和N1w有关 ;影响总持液量的主要因素是Ngw、N1w、Re和Eu。以锦州 2 0 2凝析气田为例 ,利用OLGA2 0 0 0软件研究了相同条件下稳定平衡时间和总持液量的变化规律 :瞬态过程中 ,管道沿线各点压力趋于稳定的时间小于整条管道总持液量趋于稳定的时间 ,没有发现各点压力出现过增或过减的现象 ,相反出现了总持液量过增或过减的现象。验证分析结果表明 ,用本文建立的函数关系式进行预测 :稳定平衡时间与OLGA2 0 0 0软件模拟结果吻合较好 ;总持液量比现场清出的液体量大 ,比OLGA2 0 0 0软件模拟结果要小。简要分析了 3种情况下总持液量不同的原因。

非转移弧层流等离子体射流铸铁表面熔凝强化

用大气压非转移弧层流等离子体射流,对W-Mo-Cu铸铁表面进行熔凝相变强化处理,观察和测试了试样经不同弧电流处理后的表面层组织、硬度、耐磨性.结果表明,层流等离子体射流对铸铁表面的局部快速加热熔化和冷却凝固,明显改变了表面层的微观组织,提高了硬度和抗磨损性能.

障碍物扰动对半开口管道中火焰传播特性的影响

自从1926年Chanman和Wheeler率先开创有障碍物管道中的火焰传播研究工作以来，管道中障碍物扰动引起的火焰加速现象引起了广泛的关注。由于这类现象在燃烧科学上的学术意义及其在生产中诸如安全问题等方面的实际意义，人们相继进行了一系列的研究工作。归纳起来，可以分为两大类：1）封闭管道的火焰传播。人们在不同形状的管道或容器中研究了障碍物对火焰加速的影响，在理论分析和数值计算方面也作了一些有益的工作；2）开口管道的火焰传播。相对于闭口管道，开口管道中的火焰传播研究则逊色得多。这方面尚缺乏系统的实验数据，理论方面的分析也欠缺得多。但当前在实际中，并不乏开口体系的应用，如，现已广泛应用于电力系统的一种燃气除灰装置，是一燃烧气体燃料的半开口系统。因此，研究半开口管道中非稳态燃烧的加速机制具有重要意义。在本论文工作中，通过大量的实验研究，比较系统地研究了障碍物的扰动对预混火焰传播特性的影响。实验在一长L=5m、内径D＝80mm的一端封闭、一端开口的火焰传播管内进行，管内均匀布置障碍物，通过改变障碍物的形状、间距、阻塞比大小，同时选用五种不同的可燃气体，探索了障碍物结构对预混湍流火焰加速和管内压力上升的影响。实验表明，对于敏感气体如氢气和乙炔，由于障碍物扰动产生的影响，火焰不断加速，并最终达到一准稳定状态；在适当的条件下，火焰传播状态可由爆燃向爆轰转变，此时火焰速度发生跃变；而对干不敏感气体如甲烷，则爆燃转爆轰现象不容易发生。在不同的火焰传播状态，障碍物结构特性对火焰速度和压力产生的影响各不相同。在缓燃态，随着阻塞比的变化，最大火焰速度先上升后下降，在BR=0.3～0.4之间存在一最大值；在銮塞态，最大火焰速度受阻塞比变化的影响不明显，略低于燃烧产物的声速；在阻塞比BR＝0.5附近，压力达到最大值。而在爆轰态，随着阻塞比的增加，最大火焰速度和压力逐渐降低，爆燃转爆轰的浓度范围变小。由于在有障碍物的管道中，火焰速度很容易达到声速（变塞态）或超声速（爆轰态），必须考虑流体的马赫数效应。本文在前人研究成果的基础上，给出了湍流马赫数修正的可压缩性两方程湍流模型，模拟了半开口狭长管道中重复布置的障碍物引起的湍流火焰加速现象。最大火焰速度和管内压力的计算结果与实验测量值吻合良好，这表明用修正后的湍流模型能够比较真实地模拟障碍物管内预混火焰的发展过程。通过对管道内障碍物扰动引起的燃烧波加速的机理和技术研究，对流场扰动对燃烧波产生和发展的影响规律有了比较全面的了解，研究结果对气脉冲除灰技术的完善具有直接的指导意义。

中等Reynolds数平板绕流的动理论分析

郭永怀先生1953年给出的中等Reynolds数下、不可压缩流体有限长平板绕流的解析解是边界层理论中的经典工作.许多研究者对平板绕流阻力系数的郭水怀公式以及后续工作进行了评估,评估的依据是Janour与Schaaf和Sherman的实验数据.本文的动理论分析和计算表明:Schaaf和Sherman在低亚声速条件下(0.16

Simulation of gas flow over a micro cylinder

Gas flow over a micro cylinder is simulated using both a compressible Navier-Stokes solver and a hybrid continuum /particle approach. The micro cylinder flow has low Reynolds number because of the small length scale and the low speed, which also indicates that the rarefied gas effect exists in the flow. A cylinder having a diameter of 20 microns is simulated under several flow conditions where the Reynolds number ranges from 2 to 50 and the Mach number varies from 0.1 to 0.8. It is found that the low Reynolds number flow can be compressible even when the Mach number is less than 0.3, and the drag coefficient of the cylinder increases when the Reynolds number decreases. The compressible effect will increase the pressure drag coefficient although the friction coefficient remains nearly unchanged. The rarefied gas effect will reduce both the friction and pressure drag coefficients, and the vortex in the flow may be shrunk or even disappear.

Experimental Study Of Vortex-Induced Vibrations Of A Cylinder Near A Rigid Plane Boundary In Steady Flow

In this study, the vortex-induced vibrations of a cylinder near a rigid plane boundary in a steady flow are studied experimentally. The phenomenon of vortex-induced vibrations of the cylinder near the rigid plane boundary is reproduced in the flume. The vortex shedding frequency and mode are also measured by the methods of hot film velocimeter and hydrogen bubbles. A parametric study is carried out to investigate the influences of reduced velocity, gap-to-diameter ratio, stability parameter and mass ratio on the amplitude and frequency responses of the cylinder. Experimental results indicate: (1) the Strouhal number (St) is around 0.2 for the stationary cylinder near a plane boundary in the sub-critical flow regime; (2) with increasing gap-to-diameter ratio (e (0)/D), the amplitude ratio (A/D) gets larger but frequency ratio (f/f (n) ) has a slight variation for the case of larger values of e (0)/D (e (0)/D > 0.66 in this study); (3) there is a clear difference of amplitude and frequency responses of the cylinder between the larger gap-to-diameter ratios (e (0)/D > 0.66) and the smaller ones (e (0)/D < 0.3); (4) the vibration of the cylinder is easier to occur and the range of vibration in terms of V (r) number becomes more extensive with decrease of the stability parameter, but the frequency response is affected slightly by the stability parameter; (5) with decreasing mass ratio, the width of the lock-in ranges in terms of V (r) and the frequency ratio (f/f (n) ) become larger.

Measurements Of In Situ Stress And Mining-Induced Stress In Beiminghe Iron Mine Of China

In order to obtain the distribution rules of in situ stress and mining-induced stress of Beiminghe Iron Mine, the stress relief method by overcoring was used to measure the in situ stress, and the MC type bore-hole stress gauge was adopted to measure the mining-induced stress. In the in situ stress measuring, the technique of improved hollow inclusion cells was adopted, which can realize complete temperature compensation. Based on the measuring results, the distribution model of in situ stress was established and analyzed. The in situ stress measuring result shows that the maximum horizontal stress is 1.75-2.45 times of vertical stress and almost 1.83 times of the minimum horizontal stress in this mineral field. And the mining-induced stress measuring result shows that, according to the magnitude of front abutment pressure the stress region can be separated into stress-relaxed area, stress-concentrated area and initial stress area. At the -50 m mining level of this mine, the range of stress-relaxed area is 0-3 m before mining face; the range of stress-concentrated area is 3-55 m before mining face, and the maximum mining-induced stress is 16.5-17.5 MPa, which is 15-20 m from the mining face. The coefficient of stress concentration is 1.85.