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基于改进物理信息神经网络的轴流泵流场重构方法研究
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作者 刘康 刘兴宁 +4 位作者 孙勇 刘良 贾贺 曾涛 张耀飞 《人民黄河》 北大核心 2026年第3期157-162,共6页
轴流泵流场信息是其运行稳定性分析和结构优化设计的依据,受测量技术限制在运行过程中难以获取完整流场信息。为此,提出一种改进物理信息神经网络(PINN)模型,用于稀疏数据情况下重构流场。首先通过分析流场物理约束、边界约束及流场约束... 轴流泵流场信息是其运行稳定性分析和结构优化设计的依据,受测量技术限制在运行过程中难以获取完整流场信息。为此,提出一种改进物理信息神经网络(PINN)模型,用于稀疏数据情况下重构流场。首先通过分析流场物理约束、边界约束及流场约束,描述流场问题;然后引入三维卷积神经网络(3D CNN)求解流场问题;最后采用有限体积法(FVM)进行数值模拟,获取稳态流速和压力分布信息,基于网格化预处理后采样1%的流场数据进行模型训练。以某简化轴流泵管道作为测试对象,验证所提出方法。结果表明:改进PINN模型重构流场与FVM数值模拟流场对比,压力基本吻合,流速变化趋势基本相同,仅在叶轮及导叶流场区域存在细微偏差,说明所提出的方法能够在稀缺数据和复杂边界条件下准确预测三维流场。 展开更多
关键词 改进物理信息神经网络 三维卷积神经网络 流场重构 轴流泵 有限体积法
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基于OpenFOAM-DEM的相变微胶囊悬浮液层流传热特性研究
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作者 鲁进利 吴雅勤 +3 位作者 韩亚芳 王昌龙 孙彦红 陈星雨 《过程工程学报》 北大核心 2026年第1期11-19,共9页
基于OpenFOAM平台的DEM模型对长直圆管内相变微胶囊悬浮液固-液两相流动与传热进行了数值模拟,对颗粒质量分数、壁面热流密度以及雷诺数等参数在流动与传热特性方面所产生的影响展开了讨论。由于边界层效应,颗粒浓度呈现靠近壁面处大、... 基于OpenFOAM平台的DEM模型对长直圆管内相变微胶囊悬浮液固-液两相流动与传热进行了数值模拟,对颗粒质量分数、壁面热流密度以及雷诺数等参数在流动与传热特性方面所产生的影响展开了讨论。由于边界层效应,颗粒浓度呈现靠近壁面处大、主流区域小的分布特征,且主流区内颗粒分布不均匀性随颗粒质量分数增大而逐渐增强,当颗粒质量分数为10wt%时,颗粒分布不均匀性最为明显;由于融化吸热和颗粒扰动,颗粒质量分数对悬浮液的温度分布和传热强化具有显著影响;随着热流密度增大,融化区域逐渐向管道轴心延伸;管道内悬浮液局部Nux增大幅度与雷诺数增加幅度不同步,在实际中需要综合考虑热流密度、流速与颗粒质量分数三者的协同效应。 展开更多
关键词 相变微胶囊悬浮液 OPENFOAM 流动传热特性
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原位注热开采下裂缝形态对油页岩层热解影响分析
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作者 唐巨鹏 张枭 +1 位作者 余泓浩 赵亚茹 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期213-223,共11页
针对油页岩原位注热开采过程中裂缝形态对储层热解的影响效果不明,无法准确判断实际热解效率的难题。以抚顺油页岩储层为研究对象,采用数值模拟方法,建立了热-流-固三场耦合的数值模型,验证了模型的可靠性,探究油页岩2种裂缝形态(水力... 针对油页岩原位注热开采过程中裂缝形态对储层热解的影响效果不明,无法准确判断实际热解效率的难题。以抚顺油页岩储层为研究对象,采用数值模拟方法,建立了热-流-固三场耦合的数值模型,验证了模型的可靠性,探究油页岩2种裂缝形态(水力压裂裂缝、平行层理裂缝)注热开采过程的差异性,得到储层温度、注汽压力、地层垂直位移及上下岩层温度随注热时间变化规律。结果表明:在平行层理裂缝中油页岩储层存在多条热解路径,而水力压裂裂缝中油页岩储层基于网状高温通道均匀热解;水力压裂裂缝相较于平行层理裂缝具有更好的连通性,仅需50 d油页岩层平均温度可以达到有机质热解所需温度;开采结束后,平行层理裂缝与水力压裂裂缝模型地层最大垂直位移分别为0.14、0.12 m,距离注热井越近的岩层垂直位移越大;上下岩层由于油页岩层热量逸散所形成的高温(>100℃)区域面积分别为521.11、650.93 m^(2),水力压裂裂缝模型热量损耗更多。现场油页岩原位注热开采时需合理调节注热时长并使水力裂缝远离油页岩储层上下边界,避免高温高压蒸汽热量耗散。 展开更多
关键词 油页岩 原位注热开采 裂缝形态 平行层理裂缝 水力压裂裂缝
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基于生死单元技术的河流穿越管道力学规律研究
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作者 伍颖 李都 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期200-212,共13页
为了研究河流穿越管道从埋地到上方覆土逐渐减少以致管道完全悬空这一过程的力学特性,本研究采用ABAQUS有限元软件,基于生死单元技术建立X80输气管道上方覆土逐渐减少以致管道悬空长度不断增加的动态有限元模型;分析洪水流速、下切角度... 为了研究河流穿越管道从埋地到上方覆土逐渐减少以致管道完全悬空这一过程的力学特性,本研究采用ABAQUS有限元软件,基于生死单元技术建立X80输气管道上方覆土逐渐减少以致管道悬空长度不断增加的动态有限元模型;分析洪水流速、下切角度、径厚比、运行内压和埋深对河流穿越管道力学行为的影响规律;通过敏感性分析获取各影响因素对河流穿越管道应力的影响程度并排序。研究结果表明:不同参数下的管道最大等效应力、位移和应变在悬空20~30 m期间增长最快;洪水流速、管径和运行内压与最大等效应力呈正相关,管道壁厚与最大等效应力呈负相关,下切角度在悬空过程中与最大等效应力呈正相关,在悬空到一定长度时,下切角度和埋深对最大等效应力影响不大,但下切角度与位移呈正相关,埋深与位移成负相关;各影响因素对河流穿越管道最大等效应力的影响程度排序为管道壁厚>洪水流速>运行内压>埋深>下切角度,以期为管道规划、设计要求提供依据并改进,以提高其安全性。 展开更多
关键词 悬空管道 悬空长度 力学规律 敏感性分析 数值模拟
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基于粒子索引排序算法的kd-tree缓存优化问题研究
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作者 张挺 林震寰 +2 位作者 杨丁颖 王宗锴 陈轶凡 《工程科学与技术》 北大核心 2026年第1期313-323,共11页
在使用kd-tree进行大规模随机粒子近邻搜索时,可能出现计算域内索引值相近的粒子在空间上距离较远而导致kd-tree搜索路径在短时间内产生较大差异等问题,使得节点数据的访问效率降低,最终影响kd-tree近邻搜索的效率。为解决该问题,本文... 在使用kd-tree进行大规模随机粒子近邻搜索时,可能出现计算域内索引值相近的粒子在空间上距离较远而导致kd-tree搜索路径在短时间内产生较大差异等问题,使得节点数据的访问效率降低,最终影响kd-tree近邻搜索的效率。为解决该问题,本文引入了主成分分析中最大离散度降维的思想,采用平均绝对差作为离散度衡量指标,提出了基于平均绝对差粒子索引值排序的缓存优化策略MAD-index-sort,通过计算粒子集群平均绝对差最大的维度来实现数据降维,进而完成粒子的索引值重排序,并应用具有自动终止准则的ATC-kd-tree进行近邻搜索。为验证MADindex-sort缓存优化策略的可行性,设计了不同维度和离散度对照组进行近邻搜索效率对比实验。结果表明,MADindex-sort能根据粒子集群的离散度自动改变排序方向,具有更强的适应性,相较于未排序的情况性能最高可提升30.3%。 展开更多
关键词 KD-TREE 粒子近邻搜索 缓存优化 粒子索引值排序
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转臂式高速离心机减阻设计及机室流场特性研究
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作者 陈红永 杨鑫 +4 位作者 黎启胜 龚志斌 宋琼 李心耀 尹益辉 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期164-170,共7页
风阻功率是大型转臂式土工离心机驱动功率设计的重要依据,机室流场具有随流、温升、流速高等特点。为降低风阻需对转臂或吊篮采取整流减阻设计。针对两型分别采用转臂整流和整流罩减阻的离心机,开展了基于CFD(computational fluid dynam... 风阻功率是大型转臂式土工离心机驱动功率设计的重要依据,机室流场具有随流、温升、流速高等特点。为降低风阻需对转臂或吊篮采取整流减阻设计。针对两型分别采用转臂整流和整流罩减阻的离心机,开展了基于CFD(computational fluid dynamics)的气动特性仿真,通过优化仿真参数获得离心机高速运行时的机室内部流场流场特性及离心机风阻功率,并通过型线设计对离心机整流罩进行了气动阻力系数优化。研究表明:高速离心机低气压运行时机室下壁面的摩擦阻力矩占主导,高于周向壁面的摩擦阻力矩;吊篮不采用整流罩时,在迎风端面肩部出现了流动分离,压差阻力较大;采用整流罩后,吊篮前缘肩部的分离被削弱,总阻力系数大幅降低。研究表明对于高速离心机开展整流设计是必要的,通过转臂外形设计及整流罩设计,可有效降低风阻功率,更有益于控制机室温升。 展开更多
关键词 转臂式离心机 高速转动 流场 CFD 整流罩
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基于文献计量学的近场动力学研究的演进、热点和趋势分析
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作者 顾鑫 勾文千 +1 位作者 黄丹 章青 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第1期15-31,共17页
近场动力学(peridynamics,PD)是一种积分型非局部连续介质力学理论,适用于固体材料和结构在复杂载荷作用下的损伤⁃断裂⁃破坏问题分析,也被拓展至扩散传输问题、流体力学问题、热-电-磁-湿-力-化等多物理化学耦合问题分析.近年来,近场动... 近场动力学(peridynamics,PD)是一种积分型非局部连续介质力学理论,适用于固体材料和结构在复杂载荷作用下的损伤⁃断裂⁃破坏问题分析,也被拓展至扩散传输问题、流体力学问题、热-电-磁-湿-力-化等多物理化学耦合问题分析.近年来,近场动力学研究维度更加多元化,研究深度持续加强,应用广度不断延展.该文试图从文献分析的角度,基于文献计量学的统计分析方法和可视化文本挖掘工具CiteSpace,梳理近场动力学研究的发展演进历史、当前的研究热点和未来的研究趋势.近场动力学研究可分为萌芽期、缓慢增长期、快速增长期,研究主力国家为中国、美国、英国、德国、意大利、土耳其等,美国在诸多领域具备领先优势,中国的研究增速最快,中国在近场动力学领域的研究已由“跟跑”转向“并跑”甚至在部分领域实现“领跑”.研究热点主要包括近场动力学的理论建模、数值算法和固体动态裂纹扩展以及剧烈破碎问题,弹塑性/大变形问题、热力耦合为代表的多物理场耦合问题、流固耦合问题、非均质材料的多尺度和均匀化建模、近场动力学与其他方法混合建模、高性能计算、近场动力学与各种机器学习方法的结合等,这些也仍将是未来研究人员关注的焦点. 展开更多
关键词 近场动力学 文献计量学 研究现状 发展趋势
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高原山谷对直升机悬停旋翼的气动干扰
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作者 张伟 李国强 +1 位作者 高钟谱 邢苗苗 《空气动力学学报》 北大核心 2026年第2期148-158,共11页
山谷地形诱发的扰流对直升机旋翼的气动干扰明显,对直升机的气动特性及飞行安全具有重要影响。为研究高原山谷地形的扰流特性和扰流对悬停旋翼的气动干扰,首先以典型高原山谷三维模型为研究对象,引入了适用于压力驱动大气边界层的入口条... 山谷地形诱发的扰流对直升机旋翼的气动干扰明显,对直升机的气动特性及飞行安全具有重要影响。为研究高原山谷地形的扰流特性和扰流对悬停旋翼的气动干扰,首先以典型高原山谷三维模型为研究对象,引入了适用于压力驱动大气边界层的入口条件,采用CFD方法基于标准k-ω湍流模型模拟了高原山谷复杂地形下的大气边界层;并在高原山谷扰流研究的基础上,基于嵌套网格方法模拟了高原山谷地形与悬停旋翼的耦合流场。结果表明,山谷中具有明显的气流加速和减速现象,湍动能随海拔高度增加逐渐削弱;山谷存在顺风向来流、涡流和下降气流等扰流特征。山谷间顺风向来流存在上偏现象,上偏气流对旋翼的拉力系数和悬停效率有增益作用,但是会增加旋翼的俯仰力矩并伴随振荡;涡流区内气流流动紊乱,流向变化强烈,相近位置的悬停旋翼气动力变化较大,可能存在风切变现象;下降气流会降低旋翼的拉力系数和悬停效率,其中的湍动能较高区域容易引起旋翼的俯仰力矩振荡。研究结果可为直升机复杂地形环境飞行策略和飞行安全控制提供技术支撑。 展开更多
关键词 山谷地形 大气扰流 旋翼 气动干扰 嵌套网格 CFD
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不同干扰下串列双PTC圆柱的振动及功率稳定性研究
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作者 章大海 张帅 +2 位作者 刘硕硕 侯啸海 江耀鑫 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第2期203-218,共16页
发展海洋能符合国家的“双碳”战略目标,大规模利用VIVACE提取海流能时需要多振子协同组合发电,但多振子的干扰效应会形成比较紊乱的流场,造成VIVACE振动响应不稳定.为此,提出刚性连接结构以解决多振子流致振动造成的干扰.利用RANS方法... 发展海洋能符合国家的“双碳”战略目标,大规模利用VIVACE提取海流能时需要多振子协同组合发电,但多振子的干扰效应会形成比较紊乱的流场,造成VIVACE振动响应不稳定.为此,提出刚性连接结构以解决多振子流致振动造成的干扰.利用RANS方法和Spalart-Allmaras湍流模型,结合动网格和UDF技术,模拟分离式串列双PTC圆柱和刚性连接双PTC圆柱在L=1.5D,L=2.5D,L=3.5D三种间距比下的流致振动响应、振动稳定性及瞬时输出功率稳定性.结果表明,间距比增加会使得刚性连接时振动幅值稳定性减小,与分离式相比较,在三种间距比下刚性连接均可以改善振动稳定性和瞬时输出功率稳定性,但改善效果随着间距比增加而减弱;引入净阻尼系数衡量分离式串列双PTC圆柱和刚性连接串列双PTC圆柱振动过程中的系统能量变化,发现不稳定的净阻尼系数会导致系统能量的不稳定最终形成振动响应的不稳定. 展开更多
关键词 流致振动 串列双PTC圆柱 净阻尼系数 振动稳定性
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超音速气流中层合截锥壳气动弹性特性分析
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作者 石先杰 黄舟 冯佳 《振动工程学报》 北大核心 2026年第2期464-470,共7页
针对飞行器结构在高速气流中面临复杂气动载荷这一工程问题,研究了超音速气流中层合截锥壳气动弹性行为。根据一阶剪切变形理论推导建立了层合截锥壳的动能和应变能方程,并采用带有曲率修正项的线性活塞理论计算确定了气动载荷。基于谱... 针对飞行器结构在高速气流中面临复杂气动载荷这一工程问题,研究了超音速气流中层合截锥壳气动弹性行为。根据一阶剪切变形理论推导建立了层合截锥壳的动能和应变能方程,并采用带有曲率修正项的线性活塞理论计算确定了气动载荷。基于谱几何法构造位移容许函数,利用Rayleigh-Ritz方法求解能量泛函以获得超音速气流中层合截锥壳气动弹性分析模型。通过与现有文献结果对比,验证了文中模型的正确性。在此基础上,分析了材料参数对层合截锥壳气动弹性稳定性的影响,为超音速飞行器的气动弹性设计提供依据和指导。 展开更多
关键词 超音速气流 层合截锥壳 线性活塞理论 谱几何法
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基于LES的串列叶片气动及声学特性
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作者 文础毅 唐小龙 +2 位作者 丁珏 杨小权 翁培奋 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期67-82,共16页
建立了串列叶片模型,基于大涡模拟(large eddy simulation, LES)耦合FfowcsWilliams and Hawkings(FW-H)方程对其气动及声学特性进行了研究,并对叶片间距变化带来的噪声响应展开了分析.结果表明:(1)亚声速中等雷诺数(Ma=0.21, Re=7×... 建立了串列叶片模型,基于大涡模拟(large eddy simulation, LES)耦合FfowcsWilliams and Hawkings(FW-H)方程对其气动及声学特性进行了研究,并对叶片间距变化带来的噪声响应展开了分析.结果表明:(1)亚声速中等雷诺数(Ma=0.21, Re=7×10^(5))下的串列叶片,其噪声主要来源于下游叶片且表现为宽频特性;(2)受叶尖下洗和叶根上洗流的影响,串列叶片相互作用产生的噪声源主要汇聚于叶片中段;(3)随着叶片间距增大,上游叶片尾迹发展更充分且与下游叶片作用时间间隔增大,导致串列叶片总声压级(sound pressure level,SPL)增大,声能量向低频转移. 展开更多
关键词 串列叶片噪声 大涡模拟 FW-H积分 叶尖间距
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4:1矩形柱绕流的风攻角和雷诺数效应
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作者 杜晓庆 徐离 朱红玉 《力学学报》 北大核心 2026年第1期73-82,共10页
以宽高比为4:1的矩形柱为对象,采用大涡模拟(LES)方法,在风攻角α=0°~12°、雷诺数Re=100~120000范围内,研究了风攻角α和雷诺数Re联合作用对矩形柱的表面风压、气动力和Strouhal数等气动性能的影响规律,探究了绕流场流态和转... 以宽高比为4:1的矩形柱为对象,采用大涡模拟(LES)方法,在风攻角α=0°~12°、雷诺数Re=100~120000范围内,研究了风攻角α和雷诺数Re联合作用对矩形柱的表面风压、气动力和Strouhal数等气动性能的影响规律,探究了绕流场流态和转捩点位置的演变过程.结果表明,随着风攻角的增加,平均阻力系数逐渐增大,脉动升力系数先增大后减小,而Strouhal数的变化较为复杂;气动力系数在100≤Re≤1000之间变化剧烈,而在1000<Re≤120000之间则变化较小.随着风攻角和雷诺数的增加,矩形柱上壁面会依次呈现“后角分离”、“分离再附”和“前角分离”3种流态,下壁面则表现为“后角分离”和“分离再附”两种流态,流态的变化伴随表面风压、气动力和Strouhal数的突变.随着雷诺数的增大,矩形柱绕流场会出现层流、尾流转捩和剪切层转捩等流动现象,而风攻角会影响发生流动转捩的临界雷诺数;当Re=100,所有攻角的矩形柱绕流均为层流;当Re=250,随着风攻角的增加,流动依次出现层流涡脱、尾流转捩和剪切层转捩;当Re=500,α=0°时流场发生尾流转捩,而当α≥3°时则均为剪切层转捩;当Re≥1000,所有攻角均发生剪切层转捩现象. 展开更多
关键词 矩形柱 雷诺数 风攻角 气动性能 流场结构
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油页岩大规模原位开采中渗流地层冷冻墙形状优化研究
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作者 李利萍 赵亚茹 +1 位作者 余泓浩 张枭 《计算力学学报》 北大核心 2026年第1期40-45,共6页
渗流地层冷冻墙形状优化是油页岩大规模原位开采中阻隔地下水侵入、保障热解效果的关键,基于农安油页岩地层水文地质条件,利用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三个大规模油页岩开采模型,对三种冷冻墙形状下冻结壁发展规律与油页岩... 渗流地层冷冻墙形状优化是油页岩大规模原位开采中阻隔地下水侵入、保障热解效果的关键,基于农安油页岩地层水文地质条件,利用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三个大规模油页岩开采模型,对三种冷冻墙形状下冻结壁发展规律与油页岩热解效果进行量化分析。结果表明,(1)正六边形与圆形较正方形交圈时间缩短42%、14%,与上游边界距离越小的界点交圈时间越长,且棱角结构易引发局部渗流速度增大,延长交圈时间。冷冻墙采用正六边形或圆形可以加快施工时冻结壁的冻结速度;(2)与正方形相比,正六边形和圆形冷冻墙围成油页岩区域达到完全热解的时间分别缩短了48.3%和34.74%,按正六边形或圆形布置时热解效率高,可有效提高油页岩层利用率;(3)不同形状冷冻墙效率系数比(圆形:正六边形:正方形)为1:0.93:0.88,圆形具有最大能源利用率,其单井产生的冻结壁平均厚度最大,可实现更高冻结速率。综合冻结壁发展规律与热解效果分析,施工时应优先考虑圆形冷冻墙设计。研究结果可为渗流地层冷冻墙设计提供理论参考。 展开更多
关键词 油页岩原位开采 冷冻墙技术 地下水渗流 数值模拟 冻结壁
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基于多功能表面的液滴撞击研究进展
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作者 刘瑞 陈璞 +2 位作者 牛喻樱 张卫 赵玉刚 《空气动力学学报》 北大核心 2026年第2期1-21,共21页
液滴撞击现象广泛存在,对其开展研究对防冰除冰、农药喷洒、喷墨打印等领域意义重大。随着高速摄像技术和表面制备技术的进步,各类多功能表面不断被开发利用,推动了对液滴撞击动力学特征与能量变化的深入研究。本文围绕液滴撞击过程中... 液滴撞击现象广泛存在,对其开展研究对防冰除冰、农药喷洒、喷墨打印等领域意义重大。随着高速摄像技术和表面制备技术的进步,各类多功能表面不断被开发利用,推动了对液滴撞击动力学特征与能量变化的深入研究。本文围绕液滴撞击过程中的基本参数展开,通过介绍最大铺展因子、接触时间及相关无因次数,深入探讨了液滴在单功能表面和多功能表面上的撞击现象及动力学特征,进一步说明因多功能表面这类特殊表面的各向异性特征,使得液滴撞击时会呈现出定向位移、自裂、自旋转等特殊运动现象。从表面特性出发,介绍了化学改性多功能表面、微观物理结构调控多功能表面、宏观特殊形状多功能表面及外场耦合多功能表面,详细描述了液滴撞击这些表面时的特异现象及其动力学行为,并提供了理论模型和应用实例,旨在通过深入探索液滴撞击的动力学特征,为多功能表面的优化设计及多领域应用提供理论支持与技术指导。 展开更多
关键词 液滴撞击 多功能表面 最大铺展因子 接触时间 动力学行为
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水射流冲击非平整岩层损伤机理模拟研究
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作者 刘宏梅 王文龙 +2 位作者 何景强 张海建 李发旭 《振动与冲击》 北大核心 2026年第5期265-272,共8页
水射流破岩是近年来兴起的一种新型破岩方法,其高效环保、适用性强,已广泛应用于采矿及勘探领域。为研究水射流冲击下非平整岩层内部应力与损伤机理,采用光滑粒子流体动力学方法与有限元方法耦合算法建立了射流冲击非平整岩层数值模型... 水射流破岩是近年来兴起的一种新型破岩方法,其高效环保、适用性强,已广泛应用于采矿及勘探领域。为研究水射流冲击下非平整岩层内部应力与损伤机理,采用光滑粒子流体动力学方法与有限元方法耦合算法建立了射流冲击非平整岩层数值模型并进行求解模拟。结果表明:岩层表面凸起一侧与射流率先接触并出现损伤,产生的径向裂纹呈非对称扩展;水射流冲击产生的应力波传播靠近流固接触面的岩层凸起一侧,岩层内部不同时刻下的应力峰值均产生于5 mm深度范围内,在岩层内部轴向深度超过10 mm后,应力传播平稳并缓慢下降;流固接触面失效形式主要为剪应力作用下的剪切失效,初始裂纹形成区主要受压剪应力共同作用产生破坏,并存在微小拉应力的影响,裂纹扩展区失效形式为拉伸失效,压应力、剪应力未对岩层造成明显影响。该研究对射流冲击复杂岩层开采作业具有一定的理论意义及工程应用价值。 展开更多
关键词 水射流 裂纹损伤 数值模拟 损伤机理
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后掠平板边界层的横流线性稳定性和广义共振分析
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作者 包云飞 沈露予 +1 位作者 徐家宽 李秀仲 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期49-57,共9页
横流不稳定主导了后掠机翼表面前缘附近的边界层湍流转捩,因此其稳定性分析对于通过层流控制实现飞行器的减阻、降噪以及热防护至关重要。本研究采用基于有限雷诺数理论的线性稳定性分析,研究了Falkner-Skan-Cooke边界层和后掠平板边界... 横流不稳定主导了后掠机翼表面前缘附近的边界层湍流转捩,因此其稳定性分析对于通过层流控制实现飞行器的减阻、降噪以及热防护至关重要。本研究采用基于有限雷诺数理论的线性稳定性分析,研究了Falkner-Skan-Cooke边界层和后掠平板边界层的不稳定特征。通过在不同压力梯度边界层求解Orr-Sommerfeld方程和Rayleigh方程揭示了黏性、无黏在横流不稳定中所起的作用,并且基于三波共振和Bragg散射的广义共振机理,给出了能够高效触发横流边界层不稳定的壁面粗糙元和定常扰动模态的特定波数。 展开更多
关键词 横流边界层 流动稳定性 广义共振 线性稳定性理论 湍流转捩
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考虑不同柱间质量比的四圆柱涡激振动数值研究
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作者 卢方兴 薛楚锋 何涛 《力学学报》 北大核心 2026年第2期443-452,共10页
基于任意拉格朗日-欧拉光滑有限元强耦合算法对正方形排列四圆柱双自由度涡激振动问题进行模拟.上下游圆柱的柱间质量比设为M=2.0和0.5,将固-流质量比m^(*)分为小质量比(m^(*)<5)和大质量比(m^(*)≥5),分别研究3类工况下多柱涡激振... 基于任意拉格朗日-欧拉光滑有限元强耦合算法对正方形排列四圆柱双自由度涡激振动问题进行模拟.上下游圆柱的柱间质量比设为M=2.0和0.5,将固-流质量比m^(*)分为小质量比(m^(*)<5)和大质量比(m^(*)≥5),分别研究3类工况下多柱涡激振动特性:(1)小质量比组合工况(上下游圆柱均为小质量比);(2)混合质量比组合工况(上下游圆柱分属大质量比和小质量比);(3)大质量比组合工况(上下游圆柱均为大质量比).数值研究结果表明:工况(1)中柱体振动轨迹杂乱,振动响应存在不对称现象;工况(2)中上游圆柱质量比决定下游圆柱尾涡脱落模式且前者变化导致后者流向振幅突变;工况(3)中各柱振动响应偏弱,下游圆柱涡激振动受上游圆柱质量比主导.总体而言,上游圆柱质量比较大(M=2.0)有助于下游圆柱尾涡规则化并抑制后者振幅,其取值较小(M=0.5)则会增强钝体尾流紊乱性并加剧下游圆柱振动响应.研究结果可为浸没多柱体结构优化设计提供参考. 展开更多
关键词 四圆柱 涡激振动 质量比 柱间质量比 光滑有限元法
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基于相场模型的三相Rayleigh-Taylor不稳定性的格子Boltzmann方法模拟
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作者 杨旭光 王欣 袁晓垒 《物理学报》 北大核心 2026年第1期443-458,共16页
基于具有守恒性与相容性的N相相场模型,发展了一种用于高效模拟N相非混溶不可压流体流动的正则化格子Boltzmann方法.通过设计辅助矩,该方法能够精确恢复二阶Allen-Cahn方程与修正的动量方程.通过数值模拟三相液滴透镜铺展与三相Kelvin-H... 基于具有守恒性与相容性的N相相场模型,发展了一种用于高效模拟N相非混溶不可压流体流动的正则化格子Boltzmann方法.通过设计辅助矩,该方法能够精确恢复二阶Allen-Cahn方程与修正的动量方程.通过数值模拟三相液滴透镜铺展与三相Kelvin-Helmholtz不稳定性现象,验证了所发展的N相正则化格子Boltzmann方法的正确性与有效性.最后,对三相Rayleigh-Taylor不稳定性进行了数值模拟与分析,重点探究了雷诺数在500≤Re≤20000范围内(特别是高雷诺数Re=20000工况下)相界面的演化过程,定量分析了两个界面处气泡与尖钉的振幅以及无量纲化速度的变化规律. 展开更多
关键词 相场模型 N相不可压流体 格子BOLTZMANN方法 RAYLEIGH-TAYLOR不稳定性
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基于Star-CCM+二次开发的流体拓扑优化
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作者 程炜 霍泽凯 +2 位作者 李晶 张晓鹏 王亚光 《计算力学学报》 北大核心 2026年第1期17-24,共8页
流体拓扑优化为流道设计提供了新的思路,然而流体拓扑优化具有高度复杂的计算并且在三维问题中涉及高额的计算成本。计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件具有稳定高效的数值求解器以及强大的并行计算能力。本文基于Sta... 流体拓扑优化为流道设计提供了新的思路,然而流体拓扑优化具有高度复杂的计算并且在三维问题中涉及高额的计算成本。计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件具有稳定高效的数值求解器以及强大的并行计算能力。本文基于Star-CCM+软件,在密度法框架下开展了压降最小化的流体拓扑优化研究。利用软件内置的求解器并结合伴随变量法进行灵敏度分析,通过高斯权重分布的灵敏度过滤技术对灵敏度信息进行处理,并使用C++实现的移动渐进线算法迭代更新设计变量。最后,通过对两个不规则三维复杂设计域的拓扑优化,验证了本文所提方法的有效性。 展开更多
关键词 流体拓扑优化 Star-CCM+ 变密度法 移动渐近线算法
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颗粒声凝并微观动力学离散元模型及数值模拟
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作者 凡凤仙 许玥 《中国粉体技术》 2026年第1期33-43,共11页
【目的】为了弥补现有声凝并微观动力学模型的不足,构建在多机制耦合作用下的改进的颗粒声凝并动力学离散元模型,提高颗粒微观动力学行为预测的准确性。【方法】采用离散元方法研究驻波声场中颗粒间相互作用的过程;对在声尾流与互散射... 【目的】为了弥补现有声凝并微观动力学模型的不足,构建在多机制耦合作用下的改进的颗粒声凝并动力学离散元模型,提高颗粒微观动力学行为预测的准确性。【方法】采用离散元方法研究驻波声场中颗粒间相互作用的过程;对在声尾流与互散射效应耦合作用下的气相速度进行修正,建立改进的颗粒声凝并微观动力学离散元模型;将基于传统模型和改进模型得到的模拟结果与实验结果进行对比,验证所提出的改进模型的准确性,进而探究颗粒初始位置对2个颗粒声凝并时间的影响。【结果】改进模型不仅能够准确预测颗粒碰撞时间,还能完整再现实验中观测到颗粒相互靠近直至声凝并形成稳定颗粒团并继续运动的全过程;对于初始位置在2个相邻波节点之间的颗粒,粒径较大的颗粒发生声凝并的初始位置区间更大,声凝并时间更短;颗粒的声凝并时间随初始位置的变化呈对称性,颗粒初始位置越靠近波腹点,声凝并时间越短。【结论】与传统模型相比,改进的颗粒声凝并微观动力学离散元模型具有更高的精度。 展开更多
关键词 颗粒动力学 声凝并 离散元方法 气固两相流
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