开展了某背景飞机的高低速变雷诺数风洞试验,并对试验结果进行了分析;结合国外的一些变雷诺数风洞试验结论,给出了大展弦比运输类飞机雷诺数对升力、阻力以及俯仰力矩特性的影响规律。试验研究表明:升力特性方面,在中小迎角下,随着雷诺数增大,迎角相同时升力增加,大迎角时最大升力系数增大,失速迎角增大;阻力特性方面,随着雷诺数的增大阻力减小,并且最小阻力系数随着雷诺数对数的增加基本呈线性减小;俯仰力矩特性方面,随着雷诺数增大机翼后部载荷增大,低头力矩增大,稳定性增强。除此之外,文中还从雷诺数对气动特性影响机理角度出发,分析了这些规律形成的原因。

陶瓷隔热瓦是高速飞行器热防护系统的重要结构。跨声速飞行过程中,当激波在飞行器表面形成压力突变,在激波压力梯度作用下隔热瓦中会产生严重的间隙内流。瓦与瓦之间的间隙内流、隔热瓦和应变隔离垫中的多孔介质渗流都会对陶瓷隔热瓦的气动载荷产生显著影响。采用纳维-斯托克斯方程和Spalart-Allmaras湍流模型,建立了考虑间隙内流和应变隔离垫渗流的隔热瓦载荷计算模型,对隔热瓦的间隙内流、应变隔离垫渗流和隔热瓦载荷进行了FLUENT数值仿真。计算结果与NASA实验结果的偏差不超过3.3%。在此基础上,研究了应变隔离垫的渗流系数、间隙宽度对隔热瓦载荷的影响规律。计算结果表明:①本文方法考虑间隙流的局部损失,理论精度高于线性蠕流理论,对比本文计算结果和蠕流线性公式结果,压力偏差在间隙流动的拐角处高达10.6%;②随材料Darcy粘性系数增...

基于计算流体力学(CFD)方法,计算风对桥梁的静力作用。首先在二维和三维风场环境中,分别计算了同一桥梁断面的三分力系数,将其与风洞试验结果进行了对比。然后在三维风场下,分别以扁平箱梁、分离式双边箱梁和∏型梁三种经典桥梁断面为结构模型,建立-5°～+5°共11个风攻角下的流场模型,以剪切应力输运k-ω模型为湍流模型,提取不同攻角下的三分力系数,绘制了桥梁结构模型周围的风场特征图,包括压力云图、速度和旋涡的分布图,分析不同桥梁断面形式的抗风性能。结果表明,三维的计算结果更加接近试验值,其阻力系数和升力系数与试验值的误差分别为1.36%和0.054%。通过三维数值分析得到的数据可以初步确定抗风性能好的断面类型,能为大跨度桥梁的设计与研究提供重要参数。

文中给出了含边裂纹正交各向异性板问题的特征函数展开式,然后利用变分法及边值条件确定展开式中的未知系数,从而可求得裂端应力强度因子.该方法即可应用于应力边界值和位移边界值问题,又适应混合边界值问题.数值计算结果证实了该方法的有效性.

U型波纹管是现代管道系统中最常见的一种位移补偿器,它由环板和具有正、负GaUss曲率的半圆环壳组成,在管道所传输的介质的压力作用下会发生屈曲.其中环向屈曲最为复杂,精确的理论分析非常困难,有限元分析也不多见.作者在分析前人工作的基础上,以圆环壳段为单元(特定的旋转壳段单元,能自动退化成环板单元),限于弹性范围和线性化特征值问题,对介质压力作用下U型波纹管及其相关结构(圆环板、圆环壳、半圆环壳)的环向屈曲问题进行了分析.考虑了结构屈曲前的弯曲,计及压力的二次势能,导出的应力刚度矩阵和载荷刚度矩阵是非对称的.全部工作分为三部分:(Ⅰ) 基本方程,环板的屈曲;(Ⅱ) 圆环壳、半圆环壳的屈曲;(Ⅲ) 波纹管平面失稳的机理.本文为第一部分,除推导公式外,对不同边界和不同内外径之比的环板在径向均匀压力作用下的环向屈曲进行了...

为进一步揭示绕流现象的形成机理,本文分别对处于层流稳态区、尾流过渡区、剪切层转换区Re分别为26、200、1.4×105的三种典型流态下的单圆柱绕流进行了二维数值模拟研究。Re为26时应用层流模型直接求解N-S方程,而Re分别为200、1.4×105时使用大涡模拟的方法进行计算。数值模拟很好地再现了稳定的涡旋结构、周期性交替脱落的卡门涡街结构、不规则的涡旋结构,在此基础上分析了尾流结构的基本特征及其压强分布规律、平均的流场特性、积分参数（如升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔等）,并与有关研究成果进行了对比。研究发现,采用不同流动介质时流场特性有所差异,空气为介质时的计算结果更符合实验的成果,而水为介质时计算结果偏差较大,这主要是由尾流涡旋产生的不合理负压造成的。

提出一种基于准则法的平面连续体结构拓扑优化方法.该方法根据单元在结点处的厚度或应力值决定删除单元或将矩形单元退化为三角单元,使迭代过程更加平稳.在一定的计算量下,提高了计算精度,减少了迭代次数,使优化结构的边界更加光顺.该方法可同时应用于等厚度和变厚度平面连续体的拓扑优化问题.本文推导了变厚度矩形有限单元的刚度矩阵,并给出了相应的拓扑优化迭代方法.

从力的平衡方程出发,考虑机电耦合效应,推导了含压电材料的桁架结构稳定性的有限元方程.通过数值算例分析表明,机电耦合效应对桁架结构的稳定性影响较大,而电压对结构稳定性的影响相对较小,压电杆的优化布置能够有效地提高结构稳定性.

利用叶开源和刘人怀提出的修正迭代法,导出了两端铰支、对称正交铺层的浅拱在均布载荷作用下的三次近似特征关系式,进而分析了结构几何参数、铺层数等对于‘跳跃失稳'临界载荷的影响,并通过与‘动力失稳'临界载荷的比较,讨论了两个‘失稳'概念的区别.

提出了一种分析构架式结构展开过程的有效算法.基于含多余广义坐标的动力学普遍方程,利用约束雅可比矩阵的零空间基引入一组准速率,得到独立的展开过程分析的动力学微分方程.为提高展开模拟的数值精度,文中提出了一种控制展开过程几何违约、速度违约和能量违约的数值稳定算法.该算法求解效率高,能和任意数值积分方法结合使用,能分析大型的构架式可展结构的展开过程.