为研究工程常见的超高雷诺数下矩形柱流场特性和气动特性,以常见的起重机单箱梁截面(梁高h=1m,雷诺数Re=6.85×10^5)为例,采用雷诺平均RANS Realizable k-ε方法,对中等湍流强度来流下矩形柱绕流进行数值模拟。首先进行网格无关性验证,然后选取宽高比为0.6、0.8、1.0、1.5、2.0共5组不同截面的矩形柱结构进行流场分析与研究。通过对比不同宽高比柱体截面周围的气动特性参数,以及尾流区的尾涡、回流参数等特征量表明:阻力系数、平均背压系数、升力系数均方根、斯托罗哈数等均随着宽高比增大而降低,尾涡宽度和距离随着宽高比增大而减小,回流长度和最大回流速度随宽高比增大而增大。同时,通过与相关雷诺数(Re=10^4~10^5)的风洞实验和仿真结果进行对比,发现其在数值上和参考值相差很小,说明高雷诺数对绕流参数的影响很小,可为相关工程设计提供参考。

风洞全模试验是验证飞行器气动性能的重要试验。悬臂支杆作为该类型试验中最普遍采用的支撑方式,具有结构简单、安装方便、支撑干扰低等优点,但也存在支撑刚度低、结构阻尼小等特征,导致易出现模型支撑系统的振动。在大型风洞和低温风洞中此现象发生得尤为频繁,甚至中断吹风过程。针对该问题,首先对风洞全模测力试验振动问题的历史发展及传统振动抑制方法进行回顾,接着对风洞全模测力试验的振动问题进行分析,然后介绍了国内外的基于压电的各类抑振原理及抑振结构型式,并对主动抑振算法的研究进行了综述,最后总结了抑振系统对气动系数的影响,并讨论了攻角扩展的相关结果。

将理论推导和数值模拟相结合,对典型离心压缩机Eckardt叶轮流场进行分析,探讨了不同进气预旋对叶轮气动性能的影响;从叶片进口攻角、叶尖相对马赫数和流向压力变化的角度,阐述了预旋对内部流动以及气动性能的影响机理。结果表明预旋角对进口攻角和叶尖相对马赫数同时产生显著影响,正预旋会降低进口来流的攻角及相对马赫数,使叶片前缘载荷降低、叶轮效率及稳定性提升;负预旋会提升叶轮的做功能力,使总压比上升;正预旋由于降低了叶片前部做功能力,使低压流体堆积到叶片中后部,导致总压比下降;叶轮最高效率受叶尖相对马赫数与进口攻角共同影响,若提升效率必须合理协调预旋对二者的影响。

基于雷达-垂尾简化模型,通过数值模拟来分析雷达尾涡效应对垂尾气动性能的影响机理,探讨了不同安装角以及几何外形变化对雷达尾涡效应的影响。结果表明在一定范围内加长雷达法向直径可使月牙状三维涡的三维性减弱,从而减弱雷达尾涡效应,但当雷达侧面母线倾斜时反而增强雷达尾涡效应。

基于Hamilton变分准则推导了第一档与第二档输电线路的动力学方程,接着以绝缘子串为参考对象建立转动方程,根据变形协调准则获得两档导线耦合偏微分方程组。引入气动荷载,采用Galerkin法将偏微分方程组转化为常微分方程组。采用多尺度法求得两档导线模型的位移响应表达式,并开展算例分析。结果表明第一档与第二档输电线路的频率近似满足1∶1关系时,需考虑两者之间的共振效应,即不能将两档输电线线路模型简化为单档输电线路模型;但当两者不满足此比例关系时,可将两档输电线路模型简化为单档输电线路模型,从而提高工作效率。本文的结论亦适用于多档输电线路舞动特性的研究。

为了研究分裂导线不均匀覆冰对导线气动力特性的影响,利用Fluent中的sst k-w湍流模型对三维D形变截面覆冰四分裂导线绕流模型进行模拟分析;监控覆冰厚度最大和最小单元的气动力参数,获得全攻角下各单元的阻力和升力系数及子导线全单元阻力和升力系数时程曲线,并以DenHartong驰振理论为依据,研究变截面覆冰分裂导线的振动可能性。结果表明沿分裂导线Z方向截面流场分布差异较大,且每个截面的压力区域压力和速度区域速度有明显不同;同时Y方向截面压力和速度云图表现为非均匀分布,说明三维变截面覆冰四分裂导线具有明显的流动特性。随着覆冰厚度增加,迎风面D形覆冰导线各单元阻力系数最大值增大18.2%,但升力系数最大值减少22.2%;受迎风面子导线尾流影响,背风面子导线阻力系数最大值和最小值的风攻角分别延后20°、10°。D形覆冰四分裂导线各子...

以提高磁流变液阻尼器控制性能为目的,分析了活塞式磁流变液阻尼器结构特点,并提出了端部阻尼器结构;通过实验研究明确了磁流变液流经圆形截面和矩形截面的力学特性,总结了磁流变液流经不同类型和尺寸的小孔的粘性阻尼力特性和磁场作用时的磁场效应,并得出了提高端部阻尼器控制性能的方法和措施。设计出控制性能较好的矩形截面孔的端部控制磁流变液阻尼器。给出阻尼器最大阻尼力和可控比与线圈磁场强度关系。

为了研究磁流变液的温度变化对剪切应力的影响规律,以Bingham模型为基础,引入居里定理,对磁流变液的黏温特性和磁致流变特性开展了研究。采用理论推导、数值仿真、实验验证的方法,分析了温度变化与磁流变液剪切应力输出之间的关系。研究结果表明,随着温度的升高,磁流变液的剪切应力输出逐渐下降,其降低速率随着磁场强度的增加而增加。进一步分析可得,随着温度升高,磁流变液软磁性颗粒的磁导率和载液的黏度降低,引起磁流变液的剪切应力输出降低。

采煤机截割部在采掘工作中受煤层采动应力的影响,从而引起采煤机调高液压缸发生不稳定瞬态力学响应。研究冲击载荷对调高液压缸的瞬态响应,首先运用戈登·兰金公式确定了调高液压缸轴向稳定冲击载荷的最大许用值;利用弹性动力学原理,通过研究冲击载荷下液压缸的振动特性,推导出液压缸横向振动方程,得到其弯曲振动影响因素;其次通过瞬态动力学理论确定载荷参数对调高液压缸的瞬态应力、应变的影响,获得应力-时间、位移-时间的关系曲线,并进行实验验证。研究表明:调高液压缸在冲击载荷作用下,活塞杆变形大于液压缸缸体变形,活塞杆最大变形为0.0197mm,而缸体在冲击载荷作用下的应力响应大于活塞杆,最大应力为691.98MPa,最大应力响应位置位于乳化液与活塞杆接触的横截面。本文为采煤机调高液压缸的寿命预测、安全系数计算及参数优化提供...

通过对现有某车用液压阻尼器的实验研究和车辆悬架系统动力学仿真研究,发现这种阻尼器的动力学特性存在复杂的非线性行为.为准确描述这类阻尼器的动力学特性和进行汽车悬架系统的动力学仿真研究,本文根据阻尼器的实验数据,提出一种新型四段线性化阻尼器模型,并建立其相应的数学模型.通过汽车悬架系统的动力学仿真研究表明,采用四段线性化阻尼器模型,汽车悬架系统簧载质量在不同路面不平度函数作用下的加速度响应和均方根加速度响应随频率变化不会出现大的波动.与等效线性化阻尼器模型相比,四段线性化阻尼器模型,能较好降低汽车悬架系统簧载质量的加速度响应和均方根加速度响应,有利于提高汽车乘坐舒适性和行驶稳定性,并为新型阻尼器设计提供一个新的思路.