长管水击最大水击压强的解析

从管道水击微分方程的特征分析入手,提出了水击特征方程的黎曼不变量和网格分析解,建立了管道水击问题的近似解析解,给出了长管水击最大水击压强的计算表达式。通过实际算例对解析解和数值解结果进行了比较。对水击微分方程的重力项也进行了讨论。     

有限元法在管道水击计算中的应用探索

管道水击基本方程属于一阶双曲型偏微分方程,虽然目前水击主要采用特征线法进行计算,但有限元法也可以求解双曲型方程,据此尝试采用伽辽金加权余量法对管道水击进行有限元数值计算。根据管道水击的基本微分方程组,选取适当的速度、压力插值函数,建立管道水击的有限元模型,并通过实例分析,和特征线法相比较,证实有限元法在管道水击计算中是有应用前景的,有必要作进一步深入研究。     

管道热边界层理论的研究

研究了高粘性液体管道流动的热边界层理论。利用圆柱坐标粘性流运动基本微分方程,提出了管道热边界层方程,推导出边界层中的温度分布以及层流和紊流时热边界层厚度的常微分方程和解析解计算表达式,并通过Matlab编程实例,给出了热边界层厚度解析解与数值解的比较。计算结果表明:1)粘性的影响将使得热边界层的发展加快,随着粘性和流量的增大,其影响将更加显著;2)紊流时热边界层的发展比层流时要慢。     

载流管道在基础振动下的振动控制

根据舰船管道的实际情况 ,在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响 .计算分析了舰船管道系统在流体激励、外部干扰力和基础振动情况下的动态响应 .研究了如何减小基础振动对管路系统振动的影响 ,通过计算分析 ,提出了比较有效的减振措施 .     

基于湍流冲击振动的输油管道稳定性研究

要水流冲刷管底形成悬空管道，悬空管道假设为一端固定一端铰支的均质等截面简支梁。在分析管道垂直载荷对悬空管道临界长度影响的基础上，考虑到输油管道振动引起的动应力以及管道振动时的外部阻尼、管道轴向力和内压对管道的作用，对悬空管道进行受力分析，导出管道振动微分方程。以保证管道强度的安全可靠为判据，计算求出悬空管道的临界长度，以便预测管道失稳条件，并对其及时采取稳固及抢修措施。     

瞬变流摩阻计算方法研究

摩阻损失的精确计算对于长输管道的水力瞬变分析是很重要的一个环节，过去为减少计算工作量。采用固定摩阻系数和流量一阶近似法计算瞬变流摩阻，精度有限。本文跟踪液流流态变化，采用变摩阻系数和流量二阶插值法计算瞬变流摩阻，提高了摩阻计算精度。     

管道气液固三相流的耦合瞬变模型研究

在管输水力瞬变过程中,管道与流体之间存在耦合互动作用,需要用流固耦合模型来进行描述.针对工程中的多相流动问题,以最常见的气液固三相流为对象,建立了考虑流固耦合效应的水力瞬变模型.通过改变流体中固相或气相的体积分数,模型可适用于气液、固液两相流以及纯液体单相流的耦合水力瞬变,是单相流耦合瞬变模型向多相流耦合瞬变模型的拓展...     

化学激光器环形与线形分流管道对比的数值分析

环柱型化学激光器中使用的分流管道的总管为环形弯曲管道,支管分布在内侧圆弧或外侧圆弧上,结构与线形分流管道有较大差别。应用计算流体力学方法,对上述各分流管道进行了三维的数值模拟及对比分析。结果表明,线形分流管道总管内的总压高于支管分布在外侧圆弧上的环形管道,但低于支管分布在内侧圆弧上的环形管道;无论是支管分流,抑或环形管道内的二次流现象都会使总管截面上产生径向速度,使得流体流动呈现明显的三维特征;分流管道各支管流量沿主流流动方向基本上是上升的,这与总管的总压分布趋势相反,而与总管的静压分布趋势相似;比较而言,支管分布在外侧圆弧上的环形分流管道的支管流量波动幅度最小,在均匀分配气流方面最具优势,线形分流管道居中,支管分布在内侧圆弧上的环形分流管道最差。     

管道热边界层减阻理论的应用研究

全面研究了高粘性液体管道流动的热边界层减阻理论的应用。利用管道热边界层理论中关于边界层的温度分布及层流、紊流时热边界层厚度的计算表达式,推证了管壁热流量及定性温度的计算表达式,利用指数型的粘温特性方程,采用积分方法推出了管道热边界层流动中层流和紊流摩擦水头损失的计算公式,并给出了设计应用实例。计算结果表明,对于高粘液体短管输送,其流动一般均为边界层入口段,热边界层减阻的最佳范围大致是管长L≤5km,管径D≤200mm。     

轴对称物体空泡流动的数值计算

基于势流理论和边界元方法,对水下运动的回转体的空泡流进行了数值模拟.将半经验空泡封闭模型由平面流动推广至轴对称流动.对头部为圆锥的圆柱体空泡流动进行了数值计算.分析了空化数、半锥角、空泡长度间的关系.计算与实验结果符合较好.     

紊流时输油管道油流静电带电计算研究

对紊流条件下输油管道内油流静电带电的计算进行了研究。在合理简化紊流扩散系数和油流速度的基础上,推导出油内有关油流带电的电荷输运方程的解析解,并且根据该解析解导出了冲流电流计算公式。该计算公式同时适用于所有电导率范围内液体介质冲流电流的计算。最后利用文中推出的计算公式对一实验油道的油流带电进行了计算,结果显示公式得到的值和实验值非常吻合。     

结构方程模型参数估计的GME方法

提出应用广义最大熵的方法对结构方程模型的参数进行估计,该方法能够处理有限的或者不完全数据。为了验证广义最大熵方法在估计结构方程模型参数时的性能,采用了一个应用于美国顾客满意指数(ACSI)的结构方程模型生成仿真数据,仿真结果表明,与PLS相比,GME方法具有更高的拟合精度和较低的预测误差,在样本数据较少时,表现更为明显。     

管输水力摩阻不分区计算与实验研究

长输管道输送一般处于紊流区,紊流区的水力摩阻计算一直采用分区计算的方法,涉及到的公式较多,使用起来不方便,并且分区附近存在数值跃变;由于混合摩擦区的计算通常采用近似公式,误差增加,最大甚至可达百分之十几。科尔布鲁克公式被公认为是计算混合摩擦区摩阻因数的准确公式,也可近似地用于水力光滑区和完全粗糙区的计算。文中给出了基于科尔布鲁克公式的水力摩阻计算公式,用该公式统一紊流区水力摩阻计算,并对不同油品在同一管道中流动的水力摩阻损失进行了实验研究,用实验数据分析了水力摩阻计算公式的误差。研究表明,紊流区的水力摩阻计算可不分区,均采用科尔布鲁克公式,以利于工程计算,同时可提高混合摩擦区的计算精度。     

动静压轴承油腔压力及其偏导的快速迭代方法

对于毛细管节流的动静压轴承，基于流量平衡方程和偏导形式的流量平衡方程，本文建立了油腔压力和油腔压力偏导的迭代准则和迭代公式。实践证明，该迭代方法具有物理意义明晰、迭代次数少和迭代适应性强的特点，可以显著提高毛细管节流的动静压轴承静动特性分析计算有限元程序的计算速度。     

基于直接算法的合成孔径雷达干涉测量几何精度分析

直接将绝对相位差引入距离方程和多普勒方程答解地面点坐标,称为合成孔径雷达干涉测量直接算法。利用引入含有合理误差的模拟InSAR像坐标、绝对相位差和相应的轨道参数作为起算数据,求得含有误差的地面点坐标,实现了InSAR直接算法的几何精度分析。为了把基线长度和姿态的误差引入轨道空间位置,提出了相应的数学模型。计算结果表明,直接算法与经典算法精度基本相同。     

稀薄气体动理论中介观尺度数值模拟的加速方法

针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method, DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法。在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基于有限体积的压力耦合方程组半隐式方法求解矩方程,充分利用纳维-斯托克斯-傅里叶/R26矩方程在低克努森数下的快速收敛特性,对介观方程进行加速。基于高阶Hermite多项式重构分布函数,完成宏观方程与介观方程之间的数据传输。仿真结果表明:全流场耦合介观/宏观方程的加速方法在滑移流、早期过渡流区域具有显著加速性能,最大降低了95.28%的计算时长;但对中、大克努森数流域,加速性能大幅度下降。     

火星稀薄大气动态误差对制动降轨的影响

针对火星大气制动降轨过程中稀薄流区大气受季节和昼夜等因素影响而存在较大动态误差的问题,建立气动力作用下的轨道动力学方程,研究探测器稀薄流气动参数计算方法,分析大气参数动态误差对气动力及制动降轨效果的影响。结合火星探测应用,仿真分析火星大气制动过程中的探测器气动特性以及轨道变化特性。为保证探测器制动过程中的安全和持续时间要求,给出了理想的大气制动降轨走廊范围及导航精度需求,具有一定的工程参考价值。     

Beltrami流及其在图像去噪中的应用

偏微分方程是图像处理主要的方法之一,一般通过其对应的变分模型给出方程的意义,并依此设计优化原偏微分方程以取得最佳的处理效果。针对图像去噪问题,基于经典的Beltrami几何流方法提出了图像流形上一种新的度量张量模型,具有该度量模型的Beltrami流具有清晰的几何意义,并依此提出了该度量模型中参数的优化选择方法。同时,该模型为经典的偏微分方程去噪方法提供了统一框架,且参数的优化选择使得Beltrami流在平滑噪声与边缘保持方面取得了良好的平衡。实验表明该方法提高了图像去噪效果,尤其是对于边缘丰富的图像效果更加明显。     

编队卫星碰撞因素分析

为了便于更准确地进行编队卫星碰撞检测和预报,对影响星间碰撞概率的因素进行了归纳和讨论.给出了编队卫星碰撞概率计算公式,并从Hill方程推导了离散差分方程,建立Kalman滤波器,用于估计编队飞行状态.在此基础上,对引起编队卫星发生碰撞的模型误差、测量误差、故障和意外因素四个方面进行了分析.最后,针对各因素设置了典型仿真想定并进行了仿真,仿真结果显示控制器常开故障是影响最大的因素,工程应用中需要针对它进行专门的防碰撞方案研究.     

系统状态方程的信流图描述

本文从基本概念出发,结合两个具体电路讨论如何用信流图建立系统标准状态方程的方法。