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关键词： 爆炸焊接   铝-钢复合板   显微组织   力学性能   数值模拟  

摘要： 爆炸焊接制备铝-钢复合板，结合界面的不同位置服役寿命不同。为探究沿爆轰方向组织性能差异，使用低爆速炸药逼近焊接窗口下限，采用平行安装、均匀布药法一次爆炸制备13 mm+41 mm厚1070/Q235B层状复合板，并结合ANSYS/LS-DYNA进行三维数值模拟。结果表明：沿爆轰方向结合界面均呈平直状，钢侧变形程度加剧，界面处出现更多的绝热剪切带，Fe、Al元素扩散距离增加，生成厚度约3.0 μm的金属间化合物FeAl3，界面处显微硬度最高；沿爆轰方向接头的拉脱强度和剪切强度均增加，而弯曲性能则先增加后降低。沿爆轰方向基板的碰撞速度不完全处于设计位置，而因爆轰波、爆轰产物能量及基覆板振动能量的叠加而升高，导致碰撞压力和塑性变形程度明显增大。因此，应采用梯形布药法，使碰撞速度为450 m/s～ 550 m/s，避免平直状的结合界面生成大于3.0 μm的连续熔化层，以满足工业中对铝-钢接头均匀性的要求。

关键词： 仿生   数值模拟   运动轨迹   载荷冲击  

摘要： 受水鸟高速入水捕食启发，重构3种不同特征的入水鸟（分别为普通燕鸥、红脚鲣鸟、大西洋海雀）头部侧面二维模型，基于OpenFoam平台开展了仿生头部垂直入水过程数值模拟；分析不同条件下仿生头部入水速度，加速度和运动轨迹等特性，揭示入水初速度对入水鸟水下轨迹偏转的影响。结果表明：受入水鸟头型和入水速度的影响，入水过程中模型两侧受力不对称，导致其发生偏转；速度越大，偏转越明显。在高速情况下，表征量纲一加速度的J*值越小，受到的冲击越小。相关研究可为水面/水下航行器跨域航行设计提供参考。

关键词： 水泥   预热燃烧   回转窑   燃烧特性   数值模拟  

摘要： 流态化预热燃烧技术用于回转窑燃烧可以有效降低单位产品燃料消耗且具有燃料适应性广和NOx排放低等优点。但与煤粉相比，预热燃料的燃烧特性具有显著差异。本工作采用计算流体力学研究了预热温度、回转窑内过量空气系数和多通道燃烧器轴流风通道动量等因素对高温预热燃料在回转窑内燃烧过程的影响，并结合课题组前期对多通道燃烧器旋流数的研究，通过正交设计法结合矩阵分析法获得了四个因素对燃烧特性影响的重要程度以及综合燃烧性能最佳的参数组合。结果表明，随着预热温度增大，火焰变粗和变短；随着过量空气系数增大，火焰先变长变细后变短变细；随着燃烧器轴流风通道动量增加，火焰先变短变粗后变长变细。四个因素对燃烧特性影响的重要程度分别为预热温度>燃烧器轴流风通道动量>旋流数>过量空气系数，最佳参数组合为旋流数0.2、预热温度850℃、过量空气系数1.1、燃烧器轴流风通道动量0.5 N/MW。优化后的工况相较于原始工况火焰长度增长了53%、烧成带区域壁面平均热通量提高37%、烧成带区域壁面最大热通量提高80%。

关键词： 隧道工程   平截面假定   监控量测   数值模拟   安全系数  

摘要： 为提高隧道初期支护安全性评价效率,针对现有规范中初期支护安全系数计算方法存在的问题,本文提出一种基于平截面假定的综合安全系数计算方法,并以古城隧道为例,采用基于平截面假定的综合安全系数计算方法与数值模拟得到的安全系数进行对比验证。结果表明:该方法较规范中的方法更简便;在拱顶、拱腰及边墙处的安全系数与数值模拟结果相比差异很小,而在仰拱处的安全系数计算结果较为保守。

关键词： 调压塔承台   数值模拟   冷却水管   对流换热系数   温度场  

摘要： 大型引调水工程调压塔承台混凝土浇筑体量大，混凝土水化热可能引起的温度裂缝是危害结构安全的重要因素之一。承台内部布置冷却水管后，结构内部温度场的分布更为复杂，难以开展理论计算。本文建立模型，采用三维有限元数值分析方法，结合工程现场实际条件，研究考虑水管冷却的调压塔承台大体积混凝土温度场分布特征与演化规律。结果表明，温度场以冷水管为中心，向周围温度逐渐扩散升高，温度峰值出现在相邻冷水管的中间区域；承台中间温度梯度较小，承台边缘范围内温度梯度较大，产生温度裂缝的风险较高；基于方案比较分析结果可以看出，通冷却水降温效果明显，各项指标均符合规范要求。

关键词： 水锤   高精度WENO格式   有限体积法   非恒定摩阻   数值模拟  

摘要： 为了高精度数值模拟管道系统中常见的水锤现象，建立了改进的三阶WENO新格式，并结合有限体积法求解一维管道水锤方程组。在传统的WENO-Z格式的基础上，拆分全局光滑因子和展开泰勒级数，并引入调节耗散的参数p，得到精度更高的全局光滑因子，以此建立三阶WENO新格式。将非恒定摩阻计入构造的新格式，并将计算结果与一阶Godunov、二阶Godunov格式、三阶WENO-JS格式和三阶WENO-Z格式的计算结果对比，表明新格式不仅继承了WENO格式在光滑区域的高精度特性，而且在间断区域展现了更强的捕捉激波能力和避免了非物理振荡，能更准确地捕捉水锤压力波。在极低库朗数的条件下，低阶格式会产生严重的数值耗散，而新格式能有效抑制数值衰减，从而得到更为准确和稳定的计算结果。在加入非恒定摩阻后，新格式的水锤压力模拟结果和试验值更接近。

关键词： 氦氙混合工质   离心压气机   工质分析   气动设计   数值模拟  

摘要： 空间闭式布雷顿循环采用的氦氙工质与传统空气工质物性上存在明显差异，进而影响循环中关键部件离心压气机的气动性能。针对该问题，本文首先对氦氙物性的进行研究，在此基础上建立了离心压气机数值模型，并基于数值模拟方法对其气动性能进行分析。结果表明，氦氙分子量为40g/mol时最适合作为循环工质，氦氙离心压气机喘振裕度较高达到29.8%，叶尖泄漏涡经历“生成-发展-扩散”的一系列过程，内部漩涡结构占通道比例随流向不断增加。

关键词： 舰载无人机   着舰飞行   舰船艉流   非定常气动   运动嵌套网格   数值模拟  

摘要： 舰载固定翼无人机着舰时，需要穿越海面复杂风场与舰船多种运动模态叠加下的舰艉复杂流场，其气动/流场特性评估是舰载机安全着舰策略设计及控制的基础。针对海面风场环境下舰载无人机着舰过程舰船/甲板复杂流场及舰载无人机非定常气动特性开展数值模拟研究，建立包含海面风场、舰船运动模态、舰载无人机着舰轨迹和动态嵌套网格技术的舰载无人机着舰过程气动/流场高保真仿真模型，分析静止、运动状态下舰船/甲板动态流场及舰载无人机着舰过程非定常气动特性。结果表明：舰船静止状态下舰载机着舰轨迹线上W向速度分布呈现典型“雄鸡尾流”特征，垂向下切速度非常明显；舰船纵摇/垂荡耦合运动使得流场最大垂向速度变化量接近12 m/s；舰载无人机着舰过程中气动特性呈现强烈的非定常特征，升力系数呈现先增加后下降的趋势。

关键词： 铜合金   数值模拟   机器学习   预测模型   工艺参数优化  

摘要： 针对C70250合金板的热冷组合铸型（HCCM）水平连铸，采用机器学习辅助的方法快速准确地预测温度场、两相区和晶粒尺寸。首先，在不同工艺参数下对铸造过程进行有限元模拟，建立了数据集。随后，采用不同的机器学习算法，实现了对温度场、两相区位置、两相区倾斜角度和板坯晶粒尺寸的高精度预测。最后，采用随机生成、预测和筛选的策略快速优化了工艺参数，从而将两相区控制在目标范围内。优化后的参数为：热型温度1234 ℃，连铸速度47 mm/min，冷却水流量10 L/min。优化后的两相区位于第二隔热段的中间位置，倾斜角约为7°。

关键词： 多体分离   网格动态优化   时间推进算法   约束和控制   动态气动干扰  

摘要： 机载投放分离、航天器串联/并联级间分离、整流罩分离和子母弹抛撒等飞行器多体分离问题在当前航空航天领域普遍存在，安全可控的多体分离是飞行器执行航空航天任务的重要前提。近年来，随着飞行任务的多样化和飞行边界的扩展，飞行器面临更加复杂的多体分离场景，多体分离方案设计更加精细化，对多体分离数值模拟的精细度提出了更高的要求。针对极具复杂性和挑战性的多体分离问题，CFD近年来在复杂场景精细化模拟方面取得了巨大的进步。本文针对飞行器多体分离数值模拟方法及应用的最新研究进展进行了回顾与展望。首先总结了飞行器多体分离精细化数值模拟方法，主要包括耦合网格动态优化技术、耦合分离涡模拟方法以及高精度时间推进耦合算法。其次总结了复杂约束/流场/控制下的飞行器多体分离耦合模拟方法及其应用，介绍典型复杂场景飞行器多体分离动态干扰复杂机理认识。最后指出了飞行器多体分离数值模拟存在的问题及未来发展方向。