力学学报杂志

高超声速粗糙元诱导转捩的数值模拟及机理分析

采用直接数值模拟方法细致刻画了钻石型粗糙元诱导的高超声速边界层从层流到湍流的转捩过程,从拓扑结构稳定性和边界层流动稳定性两个角度分析了钻石型粗糙元诱导转捩的机理.流动结构的拓扑分析表明,钻石型粗糙元头部区域和底部区域分别存在不稳定的鞍点-鞍点(SS)型轨线和鞍点-结点-鞍点(SNS)型轨线,在扰动的作用下其会形成非定常、非对称的振荡...

双模态发动机的模态鉴别方法

双模态冲压发动机的不同燃烧模态具有不同的稳焰机制和流态特征,并且在模态转换时伴随着显著的推力变化.因此,准确判断燃烧模态,对于捕捉发动机的燃烧区位置/范围、释热分布特征,以及为进一步优化燃烧室的设计(流道结构和供油布局)具有重要意义.目前尚无鉴别模态的有效试验方法,本文提出了一种模态鉴别的试验方法,并在超燃直连台上开展验证试验....

基于相交不稳定性的尾流自消散机翼实验研究

飞机尾流是复杂的流动现象,相关控制的研究常采用简化模型,抓住主要矛盾进行尾流不稳定性的学术探索.采用结构化矩形机翼模型,通过添加扰流片来模拟襟翼的一种作动方式,引入一对与主翼涡反向的小涡,以期诱发尾涡的瑞利-路德维希相交不稳定性.改变模型在水槽中的拖曳速度以及机翼攻角,采用粒子图像速度场仪定量研究单主翼尾涡发展特性以及双涡相...

非旋转钝锥高超声速双平面拍摄风洞自由飞试验

在高超声速下(6马赫)开展了双平面拍摄风洞自由飞试验,对非旋转钝锥在小攻角下的运动特性和圆锥摆动问题进行了研究.试验结果表明,虽然只预置了攻角而无侧滑角,模型仍然全部出现了圆锥摆动,且在观察窗范围内侧滑角幅值均大于攻角幅值.模型角运动虽均处于小于10°的小攻角和小侧滑角状态,但阻尼力矩项呈现较为明显的非线性,而静力矩项的非线性较弱...

电磁力控制翼型绕流分离的增升减阻效率研究

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题.为提高其控制效率,基于翼型绕流的电磁力控制,对电磁力增升减阻的控制效率问题进行数值研究.根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗的比,基于升力和阻力计算节省能量.定义电磁力的控制效率为能量节省与电磁力控制所需能耗的比值,研究不同工况下电磁力...

矩形液池热毛细对流转捩途径研究

主要研究矩形液池热毛细对流的分岔转捩.通过测量流体内部温度振荡情况,详细研究了热毛细对流的转捩过程和转捩途径.实验发现,矩形液池热毛细对流的转捩过程依次经历了定常、规则振荡、不规则振荡的阶段.对于不同普朗特数的硅油在不同长高比情况下,通向混沌的途径不同.在转捩过程中,随着温差的增加,普朗特数在16(1cSt)以下和普朗特数为25(1.5cSt...

重力和接触角对表面张力贮箱内液体流动的影响

紧致插值曲线方法在流向强迫振荡圆柱绕流中的应用

利用紧致插值曲线(constrained interpolation profile method in Zhejiang University,CIP-ZJU)数学模型,对低科勒冈-卡朋特(Keulegan-Carpenter)数KC静止流体中振荡圆柱以及雷诺数Re=200时流向强迫振荡圆柱绕流进行了数值模拟.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线方法作为流场的基本求解器离散了纳维-斯托克斯方程,基于多相流的理论实...

类石墨烯二维原子晶体的微态理论模型

基于微态(Micromorphic)连续介质理论,提出了针对类石墨烯二维原子晶体的新力学模型.该模型以有限大小的布拉维单胞为基元体,考虑基元粒子的宏观位移和微观变形,依据微态理论基本方程,推导了全局坐标系下模型的主导方程.然后针对布拉维单胞中含有两个原子的类石墨烯晶体,通过分析单胞中声子振动模式与基元体自由度的关系,获得了微态形式下声子色...

复合材料层合板低速冲击损伤分析的连续介质损伤力学模型

多裂纹扩展的数值流形法

数值流形法的求解体系建立在两套覆盖(包括数学覆盖和物理覆盖)和接触环路的基础之上,实现了对连续和非连续问题的统一求解.在处理裂纹问题时,数学覆盖无需与裂纹重合,方便岩体破坏过程的模拟.通过在裂纹尖端影响区域内的物理片上增加用于模拟应力奇异性的增强位移函数,发展了扩展的数值流形法.在此基础上,提出一种多裂纹扩展的控制算法,并给出...

黏弹性界面断裂分析的增量“加料”有限元法

提出了一种适用于黏弹性界面裂纹问题的增量"加料"有限元方法.利用弹性界面裂纹尖端位移场的解答,通过对应原理和拉普拉斯逆变换近似方法,得到了黏弹性界面裂纹的尖端位移场.用该位移场构造了黏弹性界面裂纹"加料"单元和过渡单元位移模式,推导了增量"加料"有限元方程,求解有限元方程可获得应力强度因子和应变能释放率等断裂参量.建立了典型黏弹...

PMN-PT层/弹性基底结构中声表面波特性分析

研究了PMN-PT压电层/弹性(金刚石)基底结构中表面波的传播特性,压电层表面是机械自由的,电学边界条件分为电学开路和电学短路,压电层与基底之间采用理想连接.得到了满足控制方程和边界条件的电弹场以及弹性波在结构中传播时的频散方程,通过数值算例分析了压电材料PMN-PT的极化方向对弹性波频散曲线和机电耦合系数的影响,以及不同极化方向时弹性...

带有姿态的绳系航天器混沌运动实验研究

利用地面物理仿真平台研究了绳系航天器的混沌动力学行为.首先,根据天地动力学相似原理,通过对卫星仿真器施加喷气力和动量轮力矩来模拟空间动力学环境,提出了两种等效方案,给出了它们各自适用的实验工况.数值结果表明,在轨绳系航天器在一定的参数条件下系绳摆动为周期或概周期运动、航天器姿态发生混沌运动.物理仿真验证了等效方案的有效性,揭...

基于六参数非均匀密度函数的伊万模型研究

伊万模型(Iwan model)常用于描述连接的能量耗散和阻尼特性,来研究连接结构的非线性静动力学行为.本文提出了一个含截断幂律分布和双脉冲的非均匀密度函数的六参数伊万模型,推导出六参数伊万模型的骨线方程,微、宏观滑移情况下的卸载方程和能量耗散的解析表达式,并讨论了模型参数对能量耗散的影响.与已有的伊万模型相比,六参数伊万模型能够更好...

南海水合物黏土沉积物力学特性试验模拟研究

利用自行研制的含水合物沉积物合成、分解与力学性质测量一体化试验设备,以南海水合物区域的海底粉质黏土作为骨架,制备含水合物沉积物样品,并对其进行了三轴压缩试验研究,获得了水合物分解前后的应力应变曲线和抗剪强度特性.结果表明:在水合物饱和度0%~45%的范围内,水合物沉积物的应力应变曲线均表现为弹塑性变形,存在明显的应变硬化现象:抗剪...

纵向沟槽壁面湍流边界层内类开尔文-亥姆霍兹涡结构的流动显示

纵向沟槽壁面的湍流边界层,当沟槽的脊-脊内尺度无量纲展向间距s~+在一定范围内,与光滑壁面湍流边界层相比,具有减阻效应;并在s~+约为17个黏性长度单位时减阻效果达到最优,之后其减阻趋弱,直至增阻;其原因可能是沟槽壁面湍流边界层由于"开尔文-亥姆霍兹"不稳定性而产生的一种"类开尔文-亥姆霍兹"展向涡结构.实验采用烟雾流动显示技术,首次在风洞...

一种基于径向基函数的两步法网格变形策略

基于径向基函数(RBF)的网格变形方法是一种可靠的网格变形技术,对于任意拓扑的网格都能获得高质量的变形网格.缩减控制点的RBF网格变形方法可以大幅提高网格变形效率,但也存在变形后物面误差较大、边界层网格交错的问题.在缩减控制点方法的基础上,提出了一种适合于带有边界层的黏性网格变形的方法,该方法从物面中选择两组控制点,利用其中一组控...

径向非均匀介质中圆形夹杂的动应力分析

基于复变函数理论,研究了径向非均匀弹性介质中均匀圆夹杂对弹性波的散射问题.介质的非均匀性体现在介质密度沿着径向按幂函数形式变化且剪切模量是常数.利用坐标变换法将变系数的非均匀波动方程转为标准亥姆霍兹(Helmholtz)方程.在复坐标系下求得非均匀基体和均匀夹杂同时存在的位移和应力表达式.通过具体算例分析了圆夹杂周边的动应力集中系数...

2015年度力学科学处基金项目受理情况介绍

介绍了2015年度国家自然科学基金委员会数理科学部力学科学处受理的面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、重点项目、优秀青年科学基金、国家杰出青年科学基金和海外及港澳学者合作研究基金项目的申请情况.