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弹性薄膜类流固耦合问题的CBS有限元分析被引量：2: 2013年; 提出了一种不可压缩流体与弹性薄膜耦合问题的特征线分裂有限元解法.首先,给出了流场和结构的控制方程.然后,对流场、结构以及流固耦合的具体求解过程进行了描述.其中,流场求解采用改进特征线分裂方法和双时间步方法相结合的隐式求解方式,并利用艾特肯加速法对每个时间步的迭代收敛过程进行了加速处理;结构部分的空间离散和时间积分分别采用伽辽金有限元方法和广义方法,并通过牛顿迭代法对所得非线性代数方程组进行了求解;流场网格的更新采用弹簧近似法;流场、结构两求解模块之间采用松耦合方式.最后,采用该方法对具有弹性底面的方腔顶盖驱动流问题进行了求解,验证了算法的准确性和稳定性.此外,计算结果表明艾特肯加速法可以显著地提高双时间步方法迭代求解过程的收敛速度.; 孙旭张家忠黄必武; 关键词：有限元流固耦合

离心式压缩机出口动态压力的单重分形特征研究被引量：10: 2013年; 以800 kW离心压缩机系统在不同工况下的出口动态压力特征为分析对象,通过分析其单重分形特征,研究了系统在小流量工作状态下,从稳定工作状态进入失稳状态的复杂特性。首先,详细分析了在不同工况下的动态压力波形状态,并研究出了其自相关函数及曲线。进一步,分析了其Hurst参数及方差的变化,并捕获到一些重要的特征。研究结果表明:当压缩机正常运行时,其自相关函数曲线表现出明显的随机特征,并且方差较小。然而,当系统进入失稳状态时,其自相关函数曲线表现出明显的重尾分布特征,而且方差较高。另外,研究显示Hurst参数可以明显表示系统由稳态进入失稳的过程。所得到的分析结果将为实现离心压缩机的初始喘振预测及防喘振控制器的设计带来新的思路。; 刘雁陈党民柳黎光王航程凯; 关键词：离心压缩机流动失稳自相关函数 HURST参数

功能梯度材料薄板的热气动弹性数值分析方法及特性研究被引量：7: 2013年; 对高超声速环境中功能梯度薄板的热气动弹性问题的有限元数值分析方法和特性进行了研究。在考虑了沿板厚方向上非线性温度分布影响基础上,建立了更为精确的功能梯度薄板的热气弹耦合力学模型。采用Eckert参考温度法模拟气动加热效应,进而使用有限元方法求解热传导方程,得到薄板内部的热应力以及物性参数分布,并求解功能梯度材料薄板的控制方程,得到薄板在热应力-气动力-弹性力耦合下的振动特性。结果表明,所提出的基于有限元的数值分析方法能够有效处理该问题的复杂性,并且发现气动加热效应能够使薄板发生热屈曲或者提前进入振动状态,此外还发现当无量纲气动力位于某一"过渡区"内时,薄板行为对初值异常敏感。最后,建立的功能梯度薄板热气弹耦合模型以及相关数值求解方法,能够有效地研究高超声速环境中功能梯度材料薄板的振动行为,相关数值结果对功能梯度薄板的热气弹研究也具有借鉴意义。; 李凯伦张家忠; 关键词：航天飞行器有限元方法

大型离心叶轮振动模态局部化特性研究被引量：3: 2012年; 为了研究目前工程中大型流体机械离心叶轮出现的局部疲劳破坏的机理,基于现有的有限元分析方法,结合模态分析等动力学理论以及叶轮所承受的气流激励,对其动力学特性进行了研究。着重研究了离心叶轮这类周期循环对称性结构具有的不同于非周期循环结构的特殊动力学性质以及该特殊的动力学特性与叶轮疲劳破坏的联系。研究发现其存在频率通带(passbands)、频率禁带(stopbands)现象,并出现了振动模态局部化现象。另外,叶轮的动力学特性对其周期性结构失谐特别敏感,该类失谐可来自由制造误差、材料和使用中磨损出现的不均匀等多种因素。对于协调结构,在一定条件下(如系统具有高密集模态),很小的失谐量(1%)就可使结构振动模态产生急剧变化,从而出现振动模态局部化现象。对于所研究的机组,当进口预旋器导致的流体激振频率(1166.7Hz)接近叶轮的由第12阶～18阶固有频率组成的禁带(1020.3～1054.5 Hz)时,数值分析结果显示叶片进口部位出现了振幅较大的振动,与该机组实际破坏的部位相符。研究结果表明所使用的振动模态局部化分析方法能够揭示叶轮发生疲劳破坏的原因,即是一类共振型疲劳破坏现象。; 赵问银张家忠周成武; 关键词：离心叶轮有限单元法

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国家高技术研究发展计划(SS2012AA052303)