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大型柔性航天器动力学与振动控制研究进展

作者：曹登庆; 白坤朝; 丁虎; 周徐斌; 潘忠文; 陈立群; 詹世革 刊期：2019年第01期

随着航天重大工程的逐步实施,航天器正朝着超高速、超大尺度、多功能的方向发展,其面临的发射和运行环境也更加恶劣.航天器发射过程中的振动及其主/被动控制、在轨运行中大型柔性航天器动力学建模与动态响应分析、结构振动与飞行器姿态的混合控制等问题越来越复杂且难于处理;航天器结构的大型化和柔性化(如大阵面天线和太阳翼等)也对其地面试验...

颗粒材料计算力学专题序

作者：季顺迎; 谭援强 刊期：2019年第01期

颗粒材料是由大量不同形状、尺寸的离散颗粒及其孔隙介质组成,具体表现为自然界中的滑坡、沙尘、工程结构中的土体、混凝土、工业生产中的矿石、谷物等,是自然环境、工程应用和日常生活中出现最广泛的材料之一.由于颗粒材料在微尺度下的形态复杂性、非均质性和随机性,其在宏观尺度上也呈现出复杂的力学行为.当颗粒材料与其周围流体、工程结构发...

颗粒材料破碎演化路径细观热力学机制

作者：沈超敏; 刘斯宏 刊期：2019年第01期

颗粒材料在高应力环境下会发生颗粒破碎现象,颗粒破碎不仅影响颗粒材料的力学特性,同时与大量工程问题密切相关.目前的相关研究主要集中在唯象地描述颗粒破碎的演化以及破碎对力学特性的影响层面,对颗粒破碎演化路径的物理机制研究较少.本文基于热力学框架,采用细观力学中细观–宏观的均匀化方法推导了颗粒体系弹性能和破碎能量耗散,并在最大能...

颗粒材料三维应力路径下的接触组构特性

作者：刘嘉英; 周伟; 马刚; 李易奥; 刘其文 刊期：2019年第01期

颗粒材料的宏观应力变形特征与其微观接触力、组构等紧密相关.一般而言,强接触系统属于颗粒内部体系的传力结构,其对应的组构张量是影响宏观应力性质的重要因素.细观数值方法(如离散单元法)能够反映物理试验的基本规律,并且可以方便地提取宏微观数据来研究颗粒体系的应力变形机制.采用离散单元法(discrete element method,DEM)进行一系列等p等b...

超疏水小球低速入水空泡研究

作者：黄超; 翁翕; 刘谋斌 刊期：2019年第01期

粘接–映射混合算法及其对颗粒材料中板的振动特性分析

作者：潘静武; 李健; 洪广洋; 李红影 刊期：2019年第01期

结构与颗粒材料相互作用广泛存在于各工程领域,其研究过程中涉及的连续–离散耦合计算方法面对诸多挑战.本文提出了粘接–映射混合算法来研究连续体与离散介质耦合动力学问题.将连续体模型划分为内部区域及与颗粒接触的边界区域.边界区域采用粘接算法模拟连续体外部形状并使用高效的球形接触判断准则;提出一种包含Rayleigh阻尼映射的有限元映射...

尼龙粉末在SLS预热温度下的离散元模型参数确定及其流动特性分析

作者：谭援强; 肖湘武; 张江涛; 姜胜强 刊期：2019年第01期

尼龙粉末是增材制造中常用的粉体材料,温度对其流动性有重要影响.探索尼龙粉末增材制造预热温度下的流动性是研究选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)工艺中粉体铺展成形的基础.选取SLS技术中的尼龙粉末为原材料,采用离散元数值方法,研究尼龙粉末的流动行为,是增材制造工艺数值模拟和铺粉工艺优化的研究热点.以Hertz-Mindlin模型为基...

竖冷设备中烧结矿石偏析行为的GPU高性能模拟

作者：张雪宽; 徐骥; 孙俊杰; 张永杰; 张正好; 葛蔚 刊期：2019年第01期

随着钢铁工业流程和技术的不断优化及节能减排要求的不断升级,如何高效回收利用各生产工序中的工业余热成为钢铁工业面临的重要课题.竖冷设备既可以有效回收烧结矿石的显热,大幅提高能源的利用率,又可以有效减少烧结工序中的粉尘,降低烧结工艺的环境污染,因此得到了高度重视.但现有竖冷设备容易出现烧结矿石的偏析问题,严重影响了显热回收的效率...

水位变化对正倒锥体冰载荷影响的离散元分析

作者：龙雪; 刘社文; 季顺迎 刊期：2019年第01期

在海冰与锥体海洋结构的相互作用过程中,潮汐水位变化时海冰作用于锥体结构的位置改变对冰载荷具有显著影响.本文采用具有粘结破碎功能的离散元方法计算海冰与锥体作用的破坏过程.同时考虑海冰上下表面温度差异对海冰强度的影响,将离散元计算冰载荷及海冰破坏模式与渤海现场实测数据进行对比验证.离散元结果表明,海冰与正锥和倒锥碰撞时均发生弯...

JP-10裂解的激波管实验与动力学模拟

作者：熊壮; 王苏; 张灿; 俞鸿儒 刊期：2019年第01期

利用单脉冲激波管对碳氢燃料JP-10在1150~1300 K条件下的高温热裂解特性进行了实验研究,采用气相色谱法分析热裂解产物并获得了热裂解速率系数.主要裂解产物有乙烯、乙炔、丙烯、丁烯、1,3-丁二烯、环戊二烯、环戊烯、苯、甲苯,以及少量的甲烷、乙烷、二甲苯和甲基环戊烯.将每次激波管实验后所有产物浓度累加,JP-10裂解速率系数由实验测定.为了...

蜻蜓滑翔时柔性褶皱前翅气动特性分析

作者：刘惠祥; 何国毅; 王琦 刊期：2019年第01期

蜻蜓是自然界优秀的飞行家,滑翔是其常见且有效的飞行模式.蜻蜓优异的飞行能力来源于其翅膀的巧妙结构,褶皱是蜻蜓翅膀上最为显著的结构之一,不仅提高了翅膀的刚度,还改变了其气动特性,而飞行过程中柔性翅膀会产生变形是蜻蜓翅膀的另一特性.为揭示蜻蜓在滑翔时,柔性褶皱前翅的变形,探究褶皱和柔性的共同作用对其气动特性的影响,基于逆向工程,依...

基于PIV技术分析颗粒在湍流边界层中的行为

作者：高天达; 孙姣; 范赢; 陈文义; 轩瑞祥 刊期：2019年第01期

采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)在平板湍流边界层内开展实验研究,对比颗粒相及单相液体的平均速度剖面、湍流强度、雷诺应力等湍流统计量,分析颗粒在湍流边界层中的行为.利用空间多尺度局部平均涡量的概念提取壁湍流发卡涡展向涡头(顺向涡)并统计其数量规律,得到不同法向位置处顺向涡周围流向脉动速度及流线的空间拓扑结...

后临界湍流区间内旋转薄壳结构振动演化与作用机制实测研究

作者：王浩; 柯世堂 刊期：2019年第01期

载荷的时变特征可能会对结构振动强度和能量作用机理产生重要影响,火/核电厂最重要的大型建筑结构均为典型的旋转薄壳结构(如冷却塔、烟囱等).为揭示后临界湍流区间内旋转薄壳结构的振动演化特征及其作用机制,实测了后临界雷诺数(Re>3.5×106)条件下8座典型旋转薄壳结构的振动响应.首先,在对实测响应进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平...

格子Boltzmann方法模拟多孔介质惯性流的边界条件改进

作者：程志林; 宁正福; 曾彦; 王庆; 隋微波; 张文通; 叶洪涛; 陈志礼 刊期：2019年第01期

格子Boltzmann方法可以有效地模拟水动力学问题,边界处理方法的选择对于可靠的模拟计算至关重要.本文基于多松弛时间格子Boltzmann模型开展了不同边界条件下,周期对称性结构和不规则结构中流体流动模拟,阐述了不同边界条件的精度和适用范围.此外,引入一种混合式边界处理方法来模拟多孔介质惯性流,结果表明:对于周期性对称结构流动模拟,体力格式...

钝后缘风力机翼型的环量控制研究

作者：乔晨亮; 许和勇; 叶正寅 刊期：2019年第01期

钝后缘风力机翼型具有结构强度高、对表面污染不敏感等优点,但其较大的阻力系数使得翼型的整体气动特性不够理想.利用环量控制方法对钝后缘风力机翼型进行了流动控制,以改善钝后缘风力机翼型的气动特性,减弱尾迹区脱体涡强度.通过对钝后缘风力机翼型环量控制方法进行相关的数值模拟,对比研究了环量控制方法的增升减阻效果,研究了环量控制下翼型...