三维均匀化理论预测多孔混凝土等效弹性模量

应用多尺度渐进展开的均匀化理论,推导三维均匀化理论的有限元解法,求解复合材料等效弹性系数。假设多孔混凝土由光滑均匀一致的球孔与水泥石基质组成,提出改进的随机投放方法,生成三维均匀化理论求解的随机单胞模型。以聚苯乙烯泡沫(EPS)混凝土为数值算例,生成6组不同体积分数的EPS混凝土随机单胞模型,通过三维均匀化理论的有限元法计算得到其等效弹性模量。计算结果表明:随机单胞模型能反映细观的非均质性,三维均匀化理论的有限元法计算得到的等效弹性模量变化趋势比较符合Miled的试验结果。     

水下制氢反应室动态过程数值分析

为研究水下制氢反应室的动态过程规律,基于化学反应动力学和单液滴运动学得到合金/水反应转化率,并在最小自由能法计算得到生成物各组分摩尔数的基础上利用质量守恒方程得到室内各物质质量变化规律。在建立非线性移动边界螺旋管动态模型的前提下,利用能量守恒方程得到室内热力参数变化规律,进而完成制氢反应室动态过程详尽模型的建立。利用该模型编写计算程序,完成某水下制氢反应室动态过程仿真。结果表明,各仿真曲线较好地反映了对应参数的动态变化规律,验证了模型建立与仿真的正确性;合金/水反应转化率决定了反应室的物质质量变化规律及其能量释放特性。该模型可以作为制氢反应室动态特性分析及其过程控制研究的基础模型。     

燃烧室-喷管流场数值解

本文用时间相关法计算了固体火箭发动机燃烧室─喷管亚跨声速流场数值解,控制方程用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ二步显格式：边界点参数用物理边界条件和参考平面上的特征方程计算。计算表明,达到收敛的数值积分步数比纯喷管的跨声速计算要多得多。虽然喷管壁上和轴线上的马赫数分布与纯喷管计算类似,但喷管中的等马赫线分布与纯喷管计算的结果［３］相差较远。     

竖直狭缝内泡沫材料火蔓延的数值模拟研究

用FDS软件对泡沫材料在竖直狭缝内的火蔓延进行模拟计算。计算结果表明竖直火蔓延速度在狭缝宽度为6 cm时最大,而4 cm和8 cm情况下大约相同。对不同时刻壁面火焰的高度数据进行线性拟合,得出狭缝内泡沫层燃烧的火焰高度和单位宽度热释放速率关系为幂次的函数关系,其形式和前人的结论公式基本相同。但是,由于狭缝的作用和点火源的形式不同而存在一个单位宽度热释放速率校正的参数b。同时,由于通风受限,相对于开放空间,狭缝空间内火焰的高度随热释放速率的增加增长较慢。     

双脉冲发动机隔板优化方案研究

在双脉冲发动机地面试车过程中,隔板结构引起了Ⅰ脉冲燃烧室壁面烧穿的问题。利用Fluent流场分析软件,分析了金属膜片式隔板对双脉冲发动机流场特征的影响;通过对计算结果的分析,对比2种隔板结构的优劣,为隔板优化提供参考。     

高超声速乘波飞行器三维流场的并行数值模拟

针对高超声速乘波飞行器三维绕流流场,在基于LINUX+MPI系统的分布式并行计算平台上,并行求解了三维雷诺平均的N-S方程。并行数值方法采用的是有限体积方法(FVM)、OC-TVD差分格式、B-L代数湍流模型及流场分区的并行方法。计算结果表明,所采用的并行数值模拟方法能够求解包含强激波的流场,激波穿越区域边界时无断层、错位等通量不守恒的现象。并行计算效率高,8个处理机计算时的并行加速比达到了6 8。     

弹丸爆炸仿真与破片质量统计软件开发

针对利用试验研究弹丸爆炸过程难度大的问题,采用ANSYS／LS-DYNA有限元软件对弹丸爆炸过程进行了仿真,设计开发了破片质量分布统计软件,再现了弹丸爆炸的宏观过程,并且得到了破片质量分布的定量结果．     

翼栅绕流流场数值模拟及动力性能研究

基于2D不可压缩定常流动的控制方程,对5个NACA4412非对称翼型组成的平面直列翼栅绕流流场进行了数值模拟,对比分析了同一翼型在翼栅中工作和单独绕流时的升、阻力情况,验证了翼栅装置工作的可行性,反映了翼栅绕流的客观规律性。结果表明:翼栅翼型头部流速和压力急剧变化,尾部出现流涡尾迹,前部是负压区,后部是正压区,内部流速大,压力小;在1/3弦长附近翼栅翼型表面压力出现拐点,拐点之前翼型上下表面压力差较大,拐点之后翼型上下表面压力差较小;翼栅内部流场具有相似、相近性,外部流场差异性较大;翼型的压力差是产生升力的主要原因。     

复杂条件下岩质边坡施工过程数值模拟

为研究基坑开挖时的变形、稳定性及对坡顶建筑物的影响,以实际工程为例,运用数值模拟分析方法,对含有软弱夹层的顺层岩质基坑边坡在直立开挖与支护过程中的位移场、应力场及对坡顶建筑物影响进行了动态模拟分析。研究结果表明:开挖过程中,岩体卸荷引起变形,支护结构可以限制变形的发展,开挖面处岩体失去原有限制发生卸荷回弹,使得边坡顶部和靠近开挖面处出现拉应力集中区,层状岩体的软弱夹层处会产生较大的剪应力,并随着开挖加深而增大;开挖后边坡顶部已建挡墙附近应力消散,坡顶产生不均匀沉降。     

纯引力轨道验证质量辐射计效应与气体阻尼耦合模型的数值分析

辐射计效应和气体阻尼是纯引力轨道验证质量的重要干扰力,是影响纯引力轨道构造水平的重要因素.在纯引力轨道飞行器中,这两种力分别描述了由腔体中温度梯度和验证质量相对运动引起的气体分子作用,两者从不同角度描述了气体分子作用力,均是气体分子作用力的一部分,而两者的耦合模型则可以反映验证质量受到的气体分子作用力总和.针对耦合模型形式复杂的特点,本文以内编队系统为例,利用数值方法分析了耦合模型中的影响因素,这些因素包括内卫星相对运动速度、内卫星半径、外卫星腔体半径、腔体平均温度、腔体温差和腔体平均压力等.对大量计算结果进行了数据拟合,给出了内卫星气体分子作用力与各物理参数关系的拟合公式,和原始计算结果相比,拟合误差在20％以内.