为了讨论矩形孔的孔边应力集中情况,采用复变函数理论与保角映射技术,将含矩形孔的无限域保角映射到单位圆内,求得了含矩形孔的无限大板在单向应力状态及纯剪切状态下的孔边应力,对几种不同边长比的矩形孔进行了系列计算,并将结果图谱化. 给出了孔边峰值应力随边长比、方位角及圆角曲率半径的变化规律. 通过光弹性实验,验证了理论计算结果的正确性. 利用叠加原理,将文中的计算结果组合,可以分析各种不同受力时的孔边应力.本文的解答可移植到含孔无限大板的平板弯曲问题.

对Pekeris波导中近程声场进行了波动理论分析并设计了数值算法.重点分析声场的侧面波部分,并设计了解析解和数值解相结合的算法,大大提高了侧面波的计算精度.对于简正波,运用高效数值方法解频散方程,提高了简正波的计算精确和速度.海试结果与理论预报较为一致,证明了所讨论算法的正确性.理论与海试结果表明,侧面波在近距离及深海中等距离是不可忽略的.最后将声场波动模型与射线模型进行了对比,二者符合较好.讨论的方法在预报近程声场方面有特色.

讨论了在测得声传播时间后由它得到声传播距离的数学模型。首先分析了工程上常用的平均声速测距模型的精度及适用性；其次讨论了多项式模型及其测距精度，指出了该模型的局限；最后提出了迭代逼近模型，分析了它的性能。仿真结果表明，它是优于其它２种模型的良好测距数学模型。

针对多排叶片旋转机械气动声源的复杂性,本文研究了一种预测多排叶轮气动噪声的数值模拟方法。基于混合计算方法研究了燃气轮机1.5级压气机的气动噪声特性,采用剪切应力传输湍流模型对1.5级轴流压气机的三维非定常流场进行全通道计算并获得声源,基于变分形式的Lighthill声类比耦合声源信息预测了压气机噪声,并在压气机动态实验台开展了流场和噪声实验研究。结果表明非定常压力脉动傅里叶变换后峰值主要出现在叶片通过频率及其谐波处,且压力幅值随着叶频阶数的升高而降低;前传噪声有明显的声学指向性,具有明显的偶极子特征,离散噪声包含可传播的高阶模态;数值仿真的结果与实验吻合较好,本文研究的数值计算方法对多排叶轮的气动噪声预测具有较高的精度。

为了研究半潜式垂直轴浮式风机纵荡运动对风机气动载荷的影响,本文建立了5MW浮式风机、平台、系泊系统全非线性耦合的计算模型,采用流体固体交互方法和重叠网格技术对风浪双激励下平台纵荡运动时的风机气动载荷进行分析,研究了不同速比下纵荡运动对转矩系数、叶片推力系数、能量利用率的变化规律,并与相同速比下陆地垂直轴风机进行比较。结果表明:高速比下平台以较高纵荡均值做高频小幅振荡;回复运动时转矩系数大于正向运动时转矩系数;能量利用率系数在中低速比时大于陆地风机;叶片推力系数和转矩系数变化趋势相同。本文的研究结论对于分析浮式风力机叶片载荷和估算深远海风场年发电量具有理论指导意义。

针对电液伺服阀中力矩马达磁路中存在的漏磁现象,本文解决了已有的磁路模型存在建模精度不高的问题。本文考虑控制线圈处的漏磁和工作气隙处的漏磁,理论推导了考虑磁路漏磁的力矩马达工作气隙磁通表达式和输出力矩模型。采用数值模拟方法分析了输入电流与力矩马达输出特性的关系。结果表明:本文建立的磁路模型具有更高的准确度,验证了本文所建模型的正确性和有效性。

针对液压作动器自动回中问题,本文建立了作动器回中数学模型并搭建了仿真计算平台。通过仿真与试验结合的方式验证了模型的正确性。提出了作动器自动回中功能实现的判断条件,分析了结构参数以及对中孔布置方式对作动器回中特性的影响。研究发现:对应不同的冷却孔尺寸,存在对应临界负载力。当活塞位于对中孔右侧,压负载下,冷却孔及对中孔越大,活塞的回中速度越快,回中位置越小。无杆腔节流孔半径越小,回中速度越慢,回中位置越小,有杆腔节流孔对回中特性的影响与无杆腔节流孔相同。周向布置的对中孔其回中位移较小,且在一定负载下回中位置发生突变。

为确定偏置面齿轮安装误差工艺参数,本文建立了含安装误差偏置面齿轮副的通用啮合坐标系和齿面接触分析算法。基于TCA获取的齿面接触印痕,提出了采用安装误差公差表征容差性、采用参考接触点位置和接触迹线方向角偏移量表征敏感性的分析方法。应用Matlab软件进行了程序化并仿真,分析表明：轴夹角误差最敏感,容差性最差,而偏置误差最不敏感,容差性最好,实际安装调整时要严格控制轴夹角误差;右齿面的容差性比左齿面好,且偏置距越大,右齿面容差性越好,左齿面容差性越差;安装误差使齿面参考接触点位置主要在齿宽方向移动,而在齿高方向变化不大,且左、右齿面的参考接触点位置偏移量变化规律相同,但左、右齿面的接触迹线方向角偏移方向相反。

为了研究刀盘出碴槽结构参数对全断面岩石掘进机(TBM)出碴特性的影响规律,本文以某供水隧道工程为背景,考虑掘进过程中岩碴产生、下落以及与滚刀碰撞等因素,建立TBM刀盘(含滚刀)出碴过程数值计算模型,探究出碴槽长宽比、开口角度对刀盘出碴性能的影响规律。仿真结果表明排碴过程中,岩碴颗粒数量的增长速率先快后慢,最后趋于平稳;TBM刀盘开口面积一定时,随着出碴槽长宽比增大,排碴量加速下降43%;随着出碴槽开口角度的增大,排碴量呈现先增大后减小趋势;当开口角度为35°时,出碴效率最高。设计出碴槽时,在控制开口宽度尽量大的前提下,开口角度优化范围为20°~35°。设计的针对该供水工程的TBM刀盘开口,经过两年多的工程掘进,效果良好。

针对注油器的注油量对“缸套-活塞环”摩擦副的润滑和润滑油的消耗率影响的问题,本文提出了一种基于“恒压等容”的注油器注油量测量方法。采用仿真计算和试验相结合的方法,分析了背压阀弹簧固有频率、背压罐容积对其测量精度的影响。结果表明:这种注油器注油量测量方法切实可行,可作为注油器出厂检验以及电控气缸注油系统注油量标定的重要依据之一。