期刊,力学学报 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

力学学报

主　　编：郑泉水

出版周期：双月刊

国际刊号：0459-1879

电子邮箱：lxxb@cstam.org.cn

电　　话：010-62536271

邮政编码：100190

地　　址：北京市北四环西路15号2号楼 324 房间

力学学报/Journal Chinese Journal of Theoretical and Applied MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《力学学报》由首任主编钱学森等创刊1957年，由中国科学院主管、中国力学学会和中国科学院力学研究所主办。《力学学报》是力学学科的综合性学术刊物，报道在理论和应用力学所有领域里，在理论、方法和实验方面的研究进展。期刊鼓励发表与力学相关的交叉学科的研究成果，力求成为力学与其他工程和科学分支的桥梁，成为有助于中国力学年青学子成长和推动与中国重大工程建设合作的平台。从2012 年开始，学报将提供四个栏目： 1 、特邀论文，2 、全文，3 、快报，4 、对近期在本刊发表论文的讨论。对栏目 1和2的论文从收稿到发表的平均周期，将力争控制在6个月以内；对栏目3和4，则为3个月以内。尽管期刊是逢单月正式发表，论文稿一旦接受发表，将在24小时内网上登出。本刊论文对中国力学学会的所有会员（超过2万人）开放下载

正式出版

收录年代

颗粒材料破碎行为数值分析方法研究综述

梁绍敏冯云田赵婷婷王志华...

1-22页

查看更多>>摘要：颗粒材料在自然界和工程领域普遍存在,外载荷作用下颗粒可能发生破碎现象.颗粒材料的破碎行为会引起其物理力学性质的变化,给工程和建筑建设带来极大影响.研究宏、细观尺度下颗粒材料的破碎行为不仅可以揭示颗粒破碎的力学机理,还对工程领域的安全和正常进行提供保障.因此,分析颗粒破碎过程既具有实际工程意义,又有理论研究价值.文章综述了颗粒破碎行为研究的数值分析方法,在基于离散元法理论的数值方法中,介绍了黏结-破碎法和碎片替代法;在基于离散元-有限元耦合算法的方法中,介绍了比例边界有限元法、组合有限元-离散元法和内聚力模型;此外还详细介绍了近场动力学方法.文章主要梳理并讨论了以上数值方法的提出、实现过程、发展、关键问题、优势以及这些方法的不足之处.此外,针对每一种数值方法回顾了国内外的研究成果以及在工程中的主要应用,对每种方法重点关注的问题进行了介绍.最后对目前关于颗粒破碎的数值研究进行总结,并对今后的发展方向进行简单的展望.

关键词：

颗粒破碎数值方法破碎机理工程应用计算效率

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

可压缩均匀湍流中重粒子运动行为的先验研究

宾远为武琦夏振华史一蓬...

23-33页

查看更多>>摘要：本研究以高精度可压缩均匀各向同性湍流直接数值模拟数据为基础,通过点粒子模型和单向耦合方式模拟了 100 万个重粒子在湍流中的运动.着重进行了两方面的研究,首先,通过使用不同滤波宽度的谱截断滤波器来获得大尺度流场,并研究了不同滤波尺度对粒子运动的影响;其次,设置了 5 种不同的粒子初速度,以研究粒子聚集性和运动学性质的演化.在研究粒子聚集性方面,使用了香农熵来描述粒子的瞬时聚集性,而稳态时的统计结果则通过概率密度分布函数来描述.研究结果表明,滤波尺度对不同Stokes数的粒子聚集效应产生不同的影响.具体而言,小尺度流动结构对低Stokes数的粒子聚集性有促进作用,而对高Stokes数的粒子聚集性则有抑制作用.此外,随着Stokes数的增加和截断波数的减小,粒子的速度和加速度的概率密度分布变得更为集中.另外,还发现颗粒的初始速度差异会在演化的初期产生明显影响,最终会趋于相同的统计定常状态.这一发现强调了湍流中粒子运动的复杂性和统计特性的重要性.

关键词：

湍流重粒子湍流尺度

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

湍流边界层均匀动量区统计分形特性的PIV实验研究

陈怡纯田海平马国祯陈纪仲...

34-44页

查看更多>>摘要：均匀动量区(UMZs)作为动量相近的局部区域成为新的湍流拟序结构成员,研究其统计特性与变化规律、分析其成因和研究其与其他湍流结构的内在关联,是深入认识壁湍流的重要途径.通过粒子图像测速系统(PIV)测量得到了具有高时空分辨率的湍流边界层流法向流场,对UMZs分区和界面位置等进行了统计,并基于瞬态流场分析了UMZs分界线与发卡涡(包)为主的湍流结构的位置关联,结果发现:UMZs流向速度概率密度函数(PDF)和界面厚度的统计分析呈现普适的分形特性,且不受湍流/非湍流界面(TNTI)和雷诺数的影响;瞬态流场UMZs数目在湍流间歇区较大,而湍流结构发展充分、层次丰富时的瞬态流场UMZs数目却较少;壁湍流涡包结构内多个发卡涡的空间分布规律决定了UMZs的统计分形特征;在近壁UMZs分界线向湍流结构存在区域集中靠拢,在外区UMZs分界线穿越展向涡核,正向涡旋导致UMZs分界线在法向上的聚集,反向涡旋引起UMZs分界线在流向上产生分离.

关键词：

均匀动量区分形特性湍流结构发卡涡包

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

可压缩边界层的入口合成湍流生成方法

王天孙东郭启龙李辰...

45-57页

查看更多>>摘要：在壁湍流中开展RANS-LES方法混合模拟时,入口处添加合理的湍流脉动能够缩短流场向完全湍流的发展距离,提高数值模拟精度以及节省计算资源.采用SA-IDDES方法对槽道湍流和可压缩湍流边界层开展了数值模拟研究,对比了 3 种较为常用的合成湍流方法对流场发展的影响,包括合成湍流生成器(STG)、数字滤波法(DFM)和合成涡方法(SEM);研究了不同合成湍流入口条件下流场壁面摩阻、流场结构、雷诺应力的发展过程,评估了各方法在壁湍流中的表现.其中在不可压槽道湍流和可压缩湍流边界层的模拟中,STG方法展现了较短的摩阻恢复距离,流场结构与雷诺应力发展相比DFM也有一定的优势.在高马赫数湍流边界层的数值模拟中,忽略热力学量脉动可能会降低合成边界层脉动恢复到物理真实脉动的速度.因此,文章进一步基于STG给出的速度脉动,在入口处通过若干强雷诺比拟方法(SRA,GSRA和HSRA)添加热力学脉动量,对比研究了对可压缩湍流边界层流场发展的影响,结果显示是否添加热力学脉动对于流场摩阻和雷诺应力发展影响较小,但对流场中的热力学量影响显著,其中GSRA下流场热力学量恢复得最快.

关键词：

合成湍流入口边界条件可压缩性湍流边界层

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

曲面边界黏性绕流的湍流模型改进方法研究

唐聃戴绍仕谷慧群Bassam A. Younis...

58-69页

查看更多>>摘要：多尺度旋涡现象广泛地存在于工程领域的湍流中.研究湍流的重要方法是大涡模拟,但大涡模拟中的过度耗散问题是曲面边界、多尺度旋涡模拟所面临的主要困难.为了克服过度耗散的缺陷,使大曲率曲面边界的多尺度涡流脉动特性预报更准确,文章采用正则化变分多尺度模型(RVM)改进了壁面自适应涡黏模型(WALE)中的亚格子模型,并采用C++语言在OpenFOAM开源平台实现了计算代码编译.文章以经典圆柱黏性绕流作为曲面边界黏性绕流的代表,讨论了改进的大涡模型(MWALE)中滤波算子对亚临界雷诺数(Re=4.0×104)圆柱绕流大规模、多尺度旋涡发放预测能力的影响.数值计算结果表明:改进的大涡模型对滤波算子阶数(n)敏感.四阶滤波算子(n=2)能准确地预报圆柱壁面的平均涡量及尾流瞬时涡量分布、再循环旋涡长度和速度剖面,而二阶滤波算子(n=1)无法准确地预测分离区和尾流区内脉动速度剖面,因此在强压力梯度区四阶滤波算子预测的压力分布、脉动升阻力与实验结果吻合的更好,能更准确地捕捉到多尺度旋涡结构.

关键词：

多尺度涡流改进的大涡模型滤波算子圆柱绕流

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

基于等值面体的三维涡旋数量与形状特征研究

陈槐张磊王乃茹朱立俊...

70-78页

查看更多>>摘要：涡旋是湍流的基本结构,被誉为流体运动的肌腱,涡旋研究对自然探索和工程应用有重要的意义.基于直接数值模拟的槽道湍流数据与旋转强度涡旋识别方法,以涡旋三维结构等值面体(以三角网格为单位)为研究对象,通过设置三角形切面,利用两三角形相交快速检测算法提取涡旋多边形,研究不同等值面体阈值及壁面距离条件下,涡旋数量与形状特征(圆度、半径、凸状及纵横比因子)的变化规律.以对数区内涡旋为例:随着阈值的增加,涡旋密度呈对数律快速递减,圆度和半径因子概率密度函数(PDF)变高耸,圆度均值快速递增后保持不变而半径均值不断递减,纵横比因子PDF未显著改变且均值基本不变,凸状因子PDF向脉冲函数靠近,说明阈值增大导致涡旋逐渐变少、变圆、变小并更饱满.在同一阈值下,随着壁面距离的增加,涡旋密度在外区(除靠近水面区域外)也呈对数律递减,圆度、纵横比及凸状因子先快速增加随后不变或缓慢增长,半径因子快速递减后保持不变,说明涡旋在远离壁面的过程中在不断破灭但形态却较为稳定.

关键词：

等值面体涡旋数量形状因子阈值壁面距离

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

温度对撞击器内颗粒沉积粒径影响的研究

彭慧池辉徐聪尹招琴...

79-93页

查看更多>>摘要：微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞击器内的气-固两相流动进行数值模拟,使用有限体积方法(FVM)研究了在绝热和换热两种情况下,气溶胶温度变化(-40℃～60℃)对颗粒沉积率的作用,并分析其对颗粒粒径分离的影响.结果表明:在壁面绝热情况下,随着气溶胶温度的升高,颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率逐渐降低,颗粒收集数量减少;在气溶胶和壁面换热情况下,随着气溶胶温度的升高,大颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率降低,小颗粒正好相反.此外,不同气溶胶温度下的颗粒收集效率曲线存在一个交点,交点两侧大小颗粒的收集效率随温度的变化情况相反.通过研究温度对撞击器颗粒收集的影响,可以对颗粒分径结果进行修正,获得更精确的粒径分布.

关键词：

惯性撞击器气溶胶温度颗粒沉积颗粒收集效率拉格朗日多相模型

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

亲水-超疏水相间表面通气减阻实验研究

郭沛洋张毅张梦卓胡海豹...

94-100页

查看更多>>摘要：超疏水表面有利于在壁面形成气膜层,是一种潜在的兼具防污功能的新式仿生减阻技术,但在高速来流的剪切作用下该气膜易流失破坏.通过构造亲水-超疏水相间表面来增强超疏水表面气膜层的稳定性,从而期望达到更优的减阻效果.采用重力式水循环管道测试系统,测试了在湍流状态下,超疏水条带宽度与雷诺数对减阻效果的影响,并分析了对应的气膜铺展状态及其对减阻特性的影响.结果表明,亲水-超疏水相间表面持续通气能解决表面气膜层的流失问题,实现气膜层的长时间稳定维持;表面减阻率随水流速度(雷诺数)的增大呈现降低趋势,且表面气膜稳定性逐渐降低;表面减阻率随超疏水条带宽度增加呈现出先增后减的趋势,并在超疏水条带宽度为 5.0 mm时达到最大,最大减阻率为 40.2%.分析原因在于,超疏水条带较窄时,高剪切应力的液固界面占比较高,带来了较高的阻力;而条带较宽时,表面气膜层稳定性不佳.因而在某一流动状态下,存在最为合适的超疏水条带宽度,使得减阻效果最佳.

关键词：

超疏水表面减阻通气气膜湍流

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

黏性牛顿流体液滴撞击干燥或预湿网面的实验研究

宗绍强徐龙郝继光

101-111页

查看更多>>摘要：液滴撞击网面现象广泛存在于自然界和一系列应用中,液滴撞网后会穿透破碎产生二次液滴或不破碎全部附着在网面上,两种情况下都会残留液体在网面而形成预湿,影响后续撞击结果,但前人研究集中于低黏性液滴撞击干燥网面,黏性牛顿流体液滴撞击干燥或预湿网面的演化与机理仍有待探索.文章采用高速阴影成像技术,研究了黏性液滴(甘油水溶液)撞击干燥和预湿网面形成液指和破碎的演化规律,考虑了网面结构尺寸、液滴黏性及撞击前网面上预湿液膜厚度对撞击结果的影响.实验结果表明,液滴撞击干燥网面后形成液指的最大长度随网孔宽度降低、液滴黏性增加而减小;液滴黏性增加、网孔宽度减小均会抑制液滴对干燥网面的完全穿透;预湿液膜高度的增加抑制液滴对网面的完全穿透,并使不完全穿透时形成液指的最大长度减小.建立了考虑液滴黏性、网孔宽度和网面预湿的液滴撞击网面后不完全穿透时形成液指的最大长度预测模型,以及出现完全穿透时的临界参数理论预测模型,模型预测结果均与实验结果吻合良好.

关键词：

黏性液滴预湿网面液指二次液滴

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据

热轴力对双层微梁谐振器热弹性阻尼的影响分析

李世荣

112-120页

查看更多>>摘要：近年来,已有不少关于复合材料层合梁/板谐振器热弹性阻尼的研究论文发表.然而,在这些研究中热轴力(热薄膜力)对热弹性阻尼的贡献都被忽略了.众所周知,若梁/板的材料性质分布关于几何中面不对称则其物理中面将偏离几何中面.于是,热-弹耦合振动引起的变温场不但会形成热弯矩,还会产生热轴力(热薄膜力),二者将共同产生热弹性阻尼.文章基于Euler-Bernoulli梁理论和经典热传导理论,建立了双层矩形截面微梁热-弹耦合振动数学模型,精确考虑了热轴力对微结构内能耗的贡献.然后,采用解析方法求得了用变形几何量表示的热轴力和热弯矩,进而求得了系统自由振动的复频率以及用逆品质因数表示的热弹性阻尼解析解.作为数值算例,选取由均匀的银(Ag)和氮化硅(Si3N4)分层组成的双层微梁,通过大量的数值实验定量分析了分层体积分数变化对热弹性阻尼的影响规律,考察了热轴力对热弹性阻尼的影响程度.结果表明,忽略热轴力将会低估层合梁谐振器的热弹性阻尼.在金属银的体积分数为 70%(氮化硅体积分数为 30%)时,忽略热轴力后对热弹性阻尼的低估最大可达16.3%.

关键词：

双层微梁热弹性阻尼热轴力复频率解析解

原文链接:

NETL
NSTL
维普
万方数据