基于VOF算法在OpenFOAM开源平台上开发了可压缩跨音速两相流求解器,开展高压水射流的三维瞬态数值模拟。将流场划分成四个区域进行单独的分析,根据速度及液相分布探讨了喷嘴内的流动状态,基于Q准则揭示了流场的漩涡结构分布,分析了各区域的漩涡形态及形成原因,并研究了射流液核的演变过程,揭示了喷嘴出口下游散落液滴的形成机理、液核的一次雾化效应及冲击挡板引发的迅猛破碎。研究表明,挡板表面冲击压力的非均匀性分布与液核的演变存在高度的相关性。数值模拟获得的精细流场结构为对相关的应用研究提供参考。

针对工程实际中具有复杂结构的随机转子系统,考虑轴承支撑、陀螺力矩、不平衡激励对转子系统振动特性的影响,将有限元法和人工神经网络技术相结合,得到随机响应与基本随机变量之间的显性表达式。在已知基本随机变量的前四阶矩的情况下,根据随机转子系统最大不平衡响应的振动峰值不超过许用振动峰值的关系准则,定义了随机系统的振动可靠性模式,给出了可靠性灵敏度计算公式,研究了工作参数的随机性对转子系统振动可靠性的影响并进行排序,得到了系统可靠度对基本随机变量均值和方差的灵敏度。研究结果表明,在转子的工作转速范围内,工作转速和中压缸左轴承的性能参数是振动最主要的影响因素,在实际使用过程中需严格控制和监视这些工作参数的变化。

使用可压缩的VOF空化两相流算法对倒角型阀座水压锥阀的空化射流进行了三维瞬态流场仿真。模拟结果揭示,空化结构首先在狭窄的倒角阀座流道内以附着空化的形式出现;在压差为4.4 MPa的工况条件下,空化分布集中在3个区域,阀座流道内及阀芯后沿的附着型空化,阀座流道至阀芯后沿的漩涡空化。射流势核在阀座流道入口及阀芯后沿均有分离流现象,从而诱发附着型空化;而大尺寸漩涡结构主要分布于射流势核的自由剪切层侧,漩涡空化亦相应地集中在自由剪切层侧,壁面侧偶发性形成薄层型漩涡空化。由于整体的空化行为涉及多个不同类型空化的耦合,其动态演变的周期特性受到干扰。阀座流道后部的脱落空化伴有明显的三维漩涡结构,阀芯后沿的漩涡空化与附着空化通过耦合作用形成大尺寸汽泡结构,揭示了后沿下游稀疏分布的大尺寸空化结构的产生过程...

针对目前液压元件高加速可靠性试验系统中无论是快速温升、快速温降、恒温保持三者交替的温度载荷剖面加载,还是维持系统温度恒定的其他加速因子载荷剖面加载,温度始终是一个不易控制的难点,还有实现目标温度误差大、反应时间长的不足,基于能量守恒定理、热传递理论,设计一个含加热系统和冷却系统双联调节的高加速可靠性试验温控系统,该系统能快速准确实现高加速试验系统所需温度。通过计算,整个高加速试验系统的目标温度误差可控制在小于0.1℃内,达到目标温度的反应时间可控制在3 s内。

为了寻求与实际更为符合的直齿圆柱齿轮磨损量计算方法,基于单双齿交替啮合和磨损后轮廓形状改变对齿间载荷的影响,推导了相邻2对轮齿在共同承担载荷时的动态载荷分配公式,得到了啮合轮齿的齿间动态载荷;基于Winkler弹性模型和轮齿啮合原理,获得了磨损量计算所需要的压力分布及啮合速度;基于Archard磨损模型,推导了齿轮的磨损量计算模型。算例显示：随着磨损次数的增加,磨损量逐渐增大;齿根处磨损最为剧烈,单双齿转换处的磨损有缓慢微幅波动;磨损与载荷耦合增加;在考虑载荷分配后,最大磨损量大幅减小。研究表明,计算齿轮磨损需考虑齿轮间动态载荷的分配问题。

为快速准确地对齿面磨损进行预测,考虑双齿啮合区的载荷分配并用Kriging方法建立了新的磨损数值仿真模型.基于Winkler弹性模型和轮齿啮合原理得到磨损量计算所需要的压力分布及啮合速度,在确定压力分布时考虑了由磨损带来间隙的影响,并对所需的载荷进行了动态分配;基于Archard磨损模型推导齿轮的磨损量数值仿真模型,得到了不同磨损次数下轮廓各个啮合点处的磨损深度;用Kriging方法和人工神经网络方法构建磨损与齿轮参数的关系代理模型,研究不同初始样本量下代理模型的逼近程度和拟合优度.算例计算结果表明：磨损量随磨损次数增加逐渐累积,参与啮合的齿廓各个位置的磨损量均不相同,节点处最小,越靠近齿根越大,主动轮（小齿轮）大于从动轮（大齿轮）;综合比较3个初始样本量训练得到的Kriging模型表明,最小样本量为100时逼近程度和拟合优度都...