摘要：为解决已有力和位移传递方法的额外插值误差问题,提出了一种能量守恒的流固耦合面力和位移传递方法。首先将结构网格、流场网格粘贴为一个整体,然后直接采用流固耦合面处流场网格节点的气动力向量作为这一整体系统的激励。提出的方法没有在结构和流场网格之间插值,所以不会引入额外的插值误差,理论分析表明,该方法能够自动满足能量守恒。采用提出的方法对弹性梁、Agard Wing 445.6颤振问题进行计算,得到的弹性梁颤振周期与文献结果偏差约为0.5%,机翼颤振流速与实验值的偏差约为1.3%,而已有的传递方法对弹性梁的计算结果与文献的偏差要比该方法高出约0.8%,对机翼的计算结果与实验值的偏差要比该方法高出约1.9%。

摘要：在通过实验验证数值方法计算舱室内爆载荷及结构在冲击载荷作用下响应可靠性的基础上,以舱室典型加筋板优化后的夹层板为对象,采用非线性数值方法计算在不同位置敷设超弹性材料及相同面密度橡胶夹层板在内爆载荷作用下的位移、速度及加速度响应,并对夹层板吸能进行探讨。从计算结果可知:填充超弹性材料可有效减小舱室内爆载荷作用下夹层板的响应振荡峰值;面板敷设超弹性材料可更好地提高夹层板的抗爆性能;橡胶层会延长夹层板的响应周期,随橡胶层厚度的增加,夹层板响应周期更加持久,面板与背板的加速度差逐渐减小。

摘要：为解决基于单一弹性模量的快速动网格方法的网格扭曲问题,提出了一种基于空间分布弹性模量的快速动网格方法。根据流场网格的大小在空间的分布设定虚拟弹性体的弹性模量的空间分布。组集每一个网格的单元刚度矩阵得到虚拟弹性体的整体刚度矩阵,进而得到虚拟弹性体变形的静力平衡方程,并与结构振动方程和耦合面位移插值方程联立推导出结构-虚拟弹性体整体的动力学方程,通过振型截断方法计算结构和流场网格变形。对于标准弹性梁流固耦合和Agard Wing 445.6颤振问题中出现非法网格(网格最小角为0°)的工况,该方法得到的弹性梁流场网格变形后的最小角均维持在67°以上,而机翼流场网格变形后的最小角均维持在36°以上。

摘要：基于计算流体力学(CFD)Star-CCM+软件,以船用E779A螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟方法和Schnerr-Sauer空化模型模拟螺旋桨尖端梢涡空化.在螺旋桨可能发生尖端梢涡空化的位置上使用螺旋管为体积控制,形成螺旋加密网格,对E779A螺旋桨的梢涡空化进行更为精细的数值模拟.实验和数值模拟的水动力结果表明:本文方法具有良好的数值预报精度,推力、扭矩系数和敞水效率较为相符.在此基础上进行基于螺旋加密网格的梢涡空化数值模拟,通过模拟结果可以看出:螺旋加密区的流动得到了更为精细的模拟,并清晰展示了加密梢涡的速度和压力分布.数值和实验的空化结果比较表明:本文方法能够较好地预测螺旋桨的空化,尤其是梢涡空化的形态和规律.

摘要：[目的]发现了一种螺旋桨噪声新成分——螺旋桨低频弹性被激发而形成的声辐射,特别是桨叶同相模态被激发引起的强烈声辐射,我们称之为“水母模态”,由其激发诱导的推进器轴系艇体系统低频窄带声辐射,并称为“水母效应”。为揭示其形成机理,开展螺旋桨低频固有振动特性研究。[方法]基于精细网格有限元方法分析螺旋桨的模态特征,得到空气和水介质中螺旋桨模态特性以及桨叶失谐对模态特性的影响规律;引用循环对称结构振动理论,对数值计算结果予以进一步验证。[结果]结果表明,在空气和水介质中,螺旋桨振动模态具有分组特征以及组内呈现出单频、重频模态的特征;桨叶失谐对重频模态影响较大而对单频模态/振型影响较小;精细化有限元计算结果与循环对称结构理论分析一致。[结论]本研究揭示了螺旋桨的低频模态特性,为螺旋桨低频噪声机理分析和控制提供了理论支撑,具有理论和工程应用价值。

摘要：[目的]研究弹性螺旋桨在水流中的振动响应特性。[方法]基于CFD/FEM流固耦合方法,利用Work⁃bench平台中的ANSYS-CFX模块对螺旋桨进行双向流固耦合水动力求解,分析弹性螺旋桨变形及应力应变响应特性;考虑到流固耦合对固有特性的影响,利用ACT_Acoustic模块计算桨叶湿模态,结合弹性螺旋桨固有特性和流固耦合水动力结果进行弹性螺旋桨频谱分析。[结果]流固耦合水动力结果相较不考虑流固耦合的定常计算结果更接近试验回归曲线;与干模态相比,弹性螺旋桨前5阶湿模态固有频率减小19%~37%,且四阶和五阶干湿模态振型存在交错情况。频谱分析结果表明,水动力轴向推力和扭矩是弹性螺旋桨在流场中振动响应的主要影响因素,且主要引起弹性螺旋桨的一阶湿模态悬臂振动;桨叶面上,从叶梢处到导边和叶中部分,再到随边部分,最后到叶根处,结构响应逐渐降低。[结论]所做研究可为弹性螺旋桨流固耦合计算分析提供方法途径,也为螺旋桨流固耦合振动噪声分析打下了一定基础。

摘要：为研究板与加肋条的耦合运动特征,采用行波法和模态叠加法,根据板与加肋条的不同耦合连续性假设,建立3种耦合模型,即板-附加质量模型、板-欧拉梁模型和板-板-欧拉梁模型,此时3种耦合模型对应的加肋条分别为阻振质量、扁钢和T型材。根据行波法推导有限加肋板耦合结构的动力响应表达式,并自编Matlab程序进行振动响应计算,通过对比有限元数值计算结果与行波法半解析计算结果,验证该行波法解法是计算耦合结构振动响应的有效方法。对3种耦合力学模型的对比研究,根据耦合连续性假设分析结构刚度项对响应的影响,说明在低频范围内,结构刚度项对结构的动力响应影响较小,但随着频率的增大,结构刚度项对结构动力响应影响增大。对板厚和损耗因子进行参数分析,计算结果表明:随着板厚增加,板的模态数变少;在共振频率附近,随着损耗因子的增加,结构输入功率流和传递功率流的峰值降低;损耗因子的改变对结构的固有频率影响不大。

摘要：[目的]为了克服边界及耦合条件对多跨梁结构振动特性研究的束缚,[方法]基于欧拉梁理论模型,采用Rayleigh-Ritz法建立多跨梁结构振动计算模型,对其在任意边界和任意弹性耦合条件下的自由振动特性进行研究。在传统三角余弦级数的基础上,引入4项辅助正弦三角级数,改善以往求解过程中在边界处存在的不连续或者跳跃现象。将位移容许函数的未知傅里叶展开系数看作广义变量,结合Rayleigh-Ritz法对其求极值,将结构的振动特性问题转换为求解一个标准特征值问题。[结果]通过与有限元计算结果进行对比,验证了收敛速度与计算精度。[结论]所得结果可为多跨梁结构的工程应用提供理论参考。

摘要：通过采用有限元方法建立加筋板模型,计算不同边界条件下具有不同加筋形式的薄板在不同加载面尺寸下的导纳差值,进而得到与频率相关的加筋板面接触判据,揭示了加筋板面导纳和点导纳之间的相关关系,得到了“点”和“面”是否能够等效处理的面接触判据。进一步通过考察薄板的不同加筋形式和加载面形状以及加筋板的速度分布,可以发现：在不加筋、单加筋和十字加筋3种情况中不加筋平板的面接触判据最严格,而十字加筋板的面接触判据最宽松;单加筋板的速度差值与导纳差值的计算结果较为吻合;单加筋板的加载面沿垂直加筋方向的边长越长导纳差值越大。

摘要：为了分析利用换热器管程降低上游流噪声的可行性,试验分析管壳式换热器的消声性能,基于频域有限元法建立了管壳式换热器管程声学性能数值预报方法.对比基于纯声场模型和声-结构耦合模型计算得到的结果,分析换热器管程传递损失及声-结构耦合效应的影响,通过在进口设置插入管尝试改善换热器管程消声性能.结果表明:管壳式换热器管程具备消声能力,在1阶通过频率前消声量较小,在1阶通过频率后具有明显的消声效果;声-结构耦合效应使得传递损失曲线向低频方向移动;通过合理设置插入管长度,可以有效提高1阶和2阶通过频率处的消声量.