基于三维压电弹性力学方程，采用直接位移法，给出横观各向同性功能梯度压电旋转圆环的三维解析解．设功能梯度压电材料参数是厚度坐标z的任意函数，广义位移分量是径向坐标r的幂函数的线性组合，其中含有9个待定的位移函数，它们是坐标z的函数．结合相应的边界条件，求解控制方程，通过直接积分确定位移函数和相应的积分常数，从而确定旋转圆环的力场和电场．算例展示一种材料的梯度指标对力场和电场的影响．

形体减阻在气体、流体和固体系统中有着良好的应用前景.对3种介质中运动物体的减阻类型与减阻机理进行归纳和分析,将形体减阻分为几何非光滑与柔性非光滑两种形式.从能量角度,通过建立界面能量平衡方程,将3种介质中减阻的实质统一为系统能量的转移量与转移速率.从仿生学角度,对一些人造物与自然生物的减阻效果做了对比分析,对刚性与柔性结构单元组合形式进行了分类归纳并举例,得出一些有益于工程仿生减阻设计的结论.

将傅里叶-贝塞尔级数引入积分方程方法,推导出一种研究沿直边简支环扇形板结构振动特性的简捷、高效的积分方程方法.根据积分方程和傅里叶-贝塞尔级数理论,首先采用由第一、二类贝塞尔函数组成的完备正交函数系构造直边简支环扇板的格林函数;然后由叠加原理将环扇形板的自由振动问题转化为积分方程特征值问题;进而将积分方程形式的特征值问题转化为无穷阶正定对称矩阵的标准特征值问题.计算结果表明,该方法不仅运算简捷、精度高、适用性强,而且为分析更为复杂的环扇板的振动问题提供可靠的基础.

弯管在管线中通常是承受应力较大的元件,极限载荷相应较低.为充分发挥结构的塑性极限承载能力,对弯管的塑性极限载荷进行理论分析,利用von Mises屈服准则,推导出内压和扭矩联合载荷作用下等厚弯管、非均匀壁厚椭圆弯管的塑性极限压力.实验验证了理论分析的正确性.

分析了气固两相流风机的使用背景和存在的问题,通过对固粒穿过湍流和层流边界层时造成叶片磨损的比较,建立了风机叶片附近流场特性与磨损之间的关系,说明叶片附近流场的湍化程度高能减轻固粒对叶片的磨损,而由计算表明叶片表面加肋条能提高流场的湍化程度,因而能减轻磨损.在理论研究的基础上,通过固粒对壁面的冲击角与冲击速度对磨损率影响的实验研究, 设计了耐磨风机,经实际运行,耐磨效果很好.

采用无矩理论对承受流体内压的椭圆形截面封闭筒壳作了内力分析.通过分析内力沿纵向和周向的变化曲线指出在两端简支条件下纵向拉压力T11为主要内力其最大值为平错力S最大值的7倍多;在截面的中和轴附近T11为压力远离中和轴T11转变为拉力.平错力S沿周向的分布类似于正弦曲线以截面中和轴为界改变S的符号这种内力分布导致截面产生翘曲变形.周向内力T22无论沿纵向还是在周向都是拉力其变化平缓数值与T11和S相比甚微不会成为设计中考虑的控制因素.

两相流动现象在石油、化工、冶金、动力以及原子能等工业中普遍存在.然而两相流动体系极为复杂,要认清其现象规律,建立合理的模型对其流动特性进行准确的预测分析,首先要解决的便是两相流测量技术问题.

将分离涡模拟方法应用于高雷诺数压气机静叶有大分离的复杂流动计算中，研究该方法对分离的模拟能力。采用约280万网格，SA计算仅能得到定常结果。DES计算在叶片中部小分离区域，所得到的非定常波动较弱，尾迹掺混略慢于SA，结果整体上与SA类似。在叶片端壁附近有大分离的区域，DES结果捕捉到了明显的非定常现象与压力波动，计算表明吸力面涡脱落会加强掺混，而端壁分离则会加强尾迹。另外，DES计算比SA更详细地描述了涡结构。这表明DES有比SA更好的模拟大分离的能力。计算结果也加深了对静叶角涡与尾迹发展的认识。

对于部分充液的圆柱箱体中液体晃动，自由液面对晃动阻尼的影响显著，特别当自由液面在挡板附近，流动更加复杂。为了更加准确地计算带挡板的部分充液圆柱箱体中液体晃动阻尼，采用基于有限体积法的VOF方法模拟箱体中带有自由液面的流体流动。自由液面的重构采用具有二阶精度的分段线性重构方法，界面通量计算采用一步算法，计算了不同充液高度均匀布置的三块半圆形挡板对液体晃动阻尼的影响，得到了阻尼比随液位的变化曲线，获得了该型式挡板的阻尼性能。

建立了有自由面的三维渗流饱和-非饱和计算模型,该模型包含水头和饱和度两个变量,用二维、三维结果的对比证明了模型的合理性与准确性。通过分析数据执行时的相关性,算法结构的固有串行性及有限元计算的耗时分布,利用OpenMP并行编程接口,实现了渗流求解的并行化。对不同规模的问题进行了并行数值模拟并测定了加速比,通过分析可知加速比与处理器的个数呈线性分布,并且随着问题规模的增加而逐渐提高。