相似准则

摘要： 利用固定界面的模态综合法建立了平面薄膜结构耦合动力学模型,精确得到了薄膜结构发生耦合振动的临界条件,分析了其耦合动力学特性。结果表明,与薄膜结构耦合基频有关的参数主要有薄膜预应力、框架弹性模量、截面惯性矩、长宽比、边长、框架横截面积、框架密度、薄膜密度和薄膜厚度。当薄膜预应力小于临界值时,薄膜结构的振动由薄膜来主导,当薄膜预应力大于临界值时,薄膜与框架发生耦合振动,此时薄膜结构的振动特性由薄膜与框架共同影响,并且随着薄膜预应力的增大,薄膜与框架发生耦合振动的阶数也随之增多并会出现振型顺序后移的现象。对薄膜结构的动力学特性进行了无量纲分析,推导了薄膜结构的小尺寸模型和大尺寸实物之间的相似准则。

摘要： 为满足模型试验中水池尺寸的限制性,基于静力相似准则,调整辅助钻井(Tender Assisted Drilling, TAD)多浮体系统系泊线的长度、刚度、单位长度质量等参数,开展TAD多浮体系统系泊线的等效水平截断设计,进行截断前后静力与时域动态结果的对比分析。结果表明,截断后系泊线及各浮体的水平静力回复力特性和时域动态计算结果与全尺度时吻合较好。

摘要： 8英寸主泵流体静压轴封广泛应用于全球核电站100型及EPR主泵。主泵轴封系统为一回路动态压力边界,其可靠性与机组安全息息相关。论文介绍的实验台架主要针对密封泄漏量影响因素的耦合作用分析、常规性能试验、故障工况模拟试验、极限工况等研究,指导机组实际故障模式的研判与评估,提高主泵轴封系统的安全可靠性。研究表明,100型主泵静压密封全范围实验台架能够满足主泵轴封不同工况的模拟试验与性能需求。

摘要： 深部资源开发亟需提升深部建井技术,立井环形无中心撑靴技术可解决无地面稳车悬吊条件下立井快速套壁中出现的模板悬吊难题,然而支撑靴与井壁不同撑紧工况下的悬吊承载特征尚不明确。通过相似模型试验,分别研究混凝土表面常规脱模工况、夹柔性板工况、淋水工况、涂油工况、涂油+橡胶工况和凿毛工况下支撑靴承载性能。结果表明,常规、淋水和夹橡胶板三种工况下试验结果接近,且悬吊荷重的承载性能较好,常规工况下悬吊荷重与撑紧力比值介于1.3~1.5,接触面平均摩擦系数0.22~0.26,涂油+橡胶板为最不利工况。

摘要： 在变形磨损理论及相似理论的基础上,对实验室模拟工况与实际工况中风沙冲蚀现象的各项影响因素的相似关系进行分析,提出风沙试验相似准则。为保证工程材料在实际风沙环境及实验室模拟风沙环境中冲蚀损伤的相互转换,该准则对实际工况中和实验室模拟工况中风沙环境各项参数的数值关系进行了限制,并通过调整实验室模拟工况中与实际工况中沙尘浓度及冲蚀速度的比例关系,控制试验速度,达到加速试验的目的。利用该准则设计实验室模拟风沙试验中各项参数的取值,通过实验室模拟风沙试验,预测工程材料在内蒙古中西部实际风沙环境下的损伤程度。风沙试验相似准则为利用模拟试验的方法评估工程材料在风沙环境下的冲蚀损伤提供了理论基础和参数选取的依据.

摘要： 为研究球体入水冲击载荷特性,并进一步研究相似准则及各参数的影响,使用CFD方法和重叠网格技术对刚性球体入水问题进行数值仿真,分析不同比例完全相似的球形结构体在不同入水角度和入水速度等多种工况下的冲击载荷特性。结果表明:采用控制变量法在一定参数范围内入水冲击载荷峰值与球体半径的2次方、入水速度的1.5次方和入水角度的0.6次方依次成比例;在质量和速度耦合分析中入水冲击载荷峰值与入水速度的1.5次方和质量的0.5次方的乘积近似成比例。研究结果可为模型试验提供参考,为从模型数据计算实型数据提供计算法则。

摘要： 微重力环境中部分充液贮箱内气液界面和气、液两相介质在残余重力或加速度干扰下的运动特征是先进空间流体管理技术的基础.本文针对空间贮箱常用构型和实际尺寸,基于邦德数相似准则设计了3个缩比模型,数值模拟了原型贮箱和缩比模型中加速度变化引起的贮箱内气液两相流动及气液界面上界面波的传播.数值模拟结果验证了原型和模型间的运动相似性,发现在满足邦德数相似准则的前提下,系统还近似满足韦伯数相似准则,或等价地,近似满足弗劳德数相似准则.此外,数值模拟结果也表明原型和模型间的运动存在细微偏差,这主要源于黏性耗散作用的差异.由韦伯数相似准则可知,缩比加大,贮箱尺寸减小,重力突变后由表面张力释放出来的驱动力增强,相同韦伯数下流动速度增大,黏性耗散作用随之增强,本文的数值模拟结果证实了该结论.相关结果可以用于指导空间贮箱流体管理技术的地面模拟试验的方案设计等.

摘要： 为分析纤维空气过滤材料的流场演变情况,综合过滤效率及颗粒流动轨迹,基于随机算法建立了纤维空气过滤材料的三维模型,并采用计算流体力学中的欧拉-拉格朗日离散相模型,在雷诺相似准则的基础上研究了微米纤维介质中的气固流动特性。结果表明:入口速度变化对流场压力与速度场分布有明显影响,随着入口速度增大,阻滞区域面积增加,流场空隙处更易形成高速流动与速度漩涡,同时流场整体速度差增大,压力损失与入口速度呈正相关;纤维模型对平均粒径为8~18 mm颗粒的过滤效率较为稳定,均在80.4%~84%,在入口速度为2 m/s工况下,过滤效率与粒径接近正比例关系。

摘要： 为研究涡轮发动机预旋供气系统内复杂流动换热问题,本文采用模化方法,基于保证相同流动马赫数和转子马赫数的相似准则,确定发动机原型和实验模型具有高度相似性,开展了高转速预旋供气系统的实验研究。在满足供气流量和供气压力条件下,揭示流动马赫数和转子马赫数对系统温降和压力特性的变化规律。结果表明:在涡轮盘转速4800~9207 r/min和流量比0.45~0.72的实验工况范围内,系统压比和温比随流量比的增加而增加;预旋喷嘴流量系数增加,系统温降增加。实验条件下,系统温降最高达到23 K。随着转子马赫数的增加,系统压比和温降基本不变,预旋喷嘴流量系数不变,系统温降先增大后减小。系统温降主要由喷嘴温降决定,在不改变转子结构的前提下,优化预旋喷嘴可有效提高系统温降。

摘要： 海上漂浮式风力机支撑结构动力载荷的确定不仅对于结构设计、施工过程非常重要,对于设施的运维保障同样重要。水动力载荷的计算可归为基于势流理论的理论模型和基于计算流体动力学的数值模型两类方法。本文简述了两类模型各自的基本原理,明确其优劣,为实际工程应用的合理建模提供参考。对于海洋工程,水池物理模型实验发挥着重要作用。本文以某结构型式的浮式支撑结构的物理模型实验为例,阐述了物理模型实验技术的局限性及改进措施,为工程建设提供必要的技术支撑。

摘要： 由于国内尚不具备直接模拟低密度低雷诺数螺旋桨性能试验的条件,常规密度风洞缩比模型试验的相似准则研究是必须面临的问题.根据螺旋桨相似理论,螺旋桨的相似性条件包括几何相似、运动相似和动力相似,只要能保持相似参数(如Re、2等)相同,则不同情况下螺旋桨的拉力系数和功率系数相同,随之效率相同.本文选取等Re、等A作为相似准则参数,并采用涡流理论进行了有效性验证,结果表明,在保持螺旋桨沿桨叶展向设计剖面Re与A相似的条件下,通过调整缩放比例与来流速度,可以实现不同飞行高度下螺旋桨效率的缩比模型地面试验模拟.

摘要： 气动光学相似准则成为限制气动光学风洞试验研究的重要基础性问题.当前,受到地面实验条件的限制,气动光学效应风洞试验的实验状态很难与实际飞行大气环境完全一致.与此同时,对气动光学效应相似准则还缺乏了解,使得无法通过天地一致性转换,通过地面实验结果得到真实飞行状态下的气动光学效应数据.本文通过设计喷流马赫数为3.05的超声速气膜模型,其混合层对流马赫数达到1.14.基于喷流出口静压与实验舱静压相等的原则,通过改变实验舱静压,实现喷流单位雷诺数可以在106～108m-1范围内变化.通过选取八个典型的状态参数,利用BOS-WS技术测量每个状态下的光程差结果,每个状态记录六十组数据.分析了光程差的均方根值与密度和观察孔尺寸之间的定量关系,构建了相似律关系式.

摘要： 由于水质点速度在断面上分布不均匀,波浪对网衣的作用具有和水流的不同特性.同时,网衣缺少波浪条件下的原型试验数据,而且与一般海工结构物相似准则的根本不同在于网目大小、网线直径不能按照外轮廓比尺缩小.本文重点研究在网衣受力面积相似、刚度相似的前提下,不同固定方式、网目大小、网线直径的变化对于网衣的受力、运动特性带来的影响.试验一采用固定式,网衣位于一个完全固定的铁框架上,保证网衣面积相似、刚度相似,测量网衣的受力;试验二采用运动式,网衣上端固定,下端悬挂一钢筋并补偿重量,保证网衣面积相似、刚度相似,测量网衣受力和运动.试验结果表明,在固定式中,只要保证网衣面积相似和刚度相似,受力吻合较好.在运动式中,通过保证面积相似、刚度相似,并补偿重量,能够比较好地模拟网衣的实际受力和运动.

摘要： 建立油库区静电问题的相似准则,为采用按比例物理模拟实验方法研究油库区静电问题提供相似理论指导.在分析油库区静电影响因素的基础上,找出描述主要因素的物理量;根据相似性原理,采用量纲分析法推导相似准则数群:结合油库区静电问题的实际,调整和选择用于油库区静电物理模拟的主要相似准则:通过一个实例,说明相似准则的具体应用.确定了描述油库区静电问题的16个物理量,推导出12个相似准则数,选择了6个主要相似准则,给出了原型与模型参数的模化方法.应用实例表明,所建立的主要相似准则可用于指导油库区静电问题物理模拟实验的设计,为方便安全地研究油库区的静电特性提供了有效手段.

摘要： 蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术，近年来在稠油开发中得到了应用，但有一些基础理论和应用问题亟待解决，影响了SAGD技术的开采效果。本文分析了SAGD驱油机理，探讨了SAGD蒸汽腔的形成和扩展过程，提出了8项相似准则。基于CMG软件，对直井与水平布井的SAGD驱油过程进行模拟分析注汽速度、注汽干度和渗透率等的影响，并提出了优化SAGD驱油方案。

摘要： 船舶结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注;而模型试验技术对船体梁极限承载能力研究拥有重要的意义.本文首先对船体极限强度相似模型设计进行研究,提出了稳定性相似模型补偿的设计方法;接着结合多例经典船体梁缩比模型试验与非线性有限元数值仿真计算结果相结合的对船体梁极限承载能力进行预报的案例,分别从相似准则、弯扭组合极限强度、弯剪极限强度等几个不同的侧重点分别对各个案例进行了详细的总结分析;最后列举了本研究组曾开展的其他若干经典极限强度模型试验.为今后船体梁极限承载能力模型试验研究提供了参考.

摘要： 分析了升沉补偿的原理及结构.基于相似原理,提出了适合升沉补偿系统的相似准则.在满足相似准则的前提下,研制了缩比试验样机.试验样机包括升沉运动平台,主被动一体式升沉补偿液压缸系统及卷扬机等装置.该试验样机可以进行升沉补偿特性的研究,为实际系统提供参照依据.

摘要： 针对空间机械臂地面试验模型的设计与控制问题,提出空间机械臂的相似试验模型设计.首先,建立两连杆机械臂的动力学模型,得到动力学平衡方程;其次,基于π定理,用量纲分析法推导机械臂模型与原型的相似准则,得到各参数之间的相似关系;推导控制器的缩比法则,对模型机械臂的控制器进行相似设计.最后,给出相似设计的应用实例.对比仿真结果与理论计算值,得到模型与原型上升时间和稳定转矩的误差均小于0.5％,验证了相似准则的正确性.

摘要： 本文根据地铁火灾特点,从火灾烟气运动控制方程着手,分析了模拟地铁火灾烟气运动的相似模型理论,导出了模型相似准则.分析结果表明,在满足时间相似准则、运动相似准则、火源强度相似准则和围护结构热损失相似准则这四个主要相似准则均成立的情况下,地铁火灾相似模型实验是可行的.

摘要： 运12F飞机是中航工业哈尔滨飞机工业集团有限公司新研制的多用短途支线飞机,为了满足CCAR23.1419及FAR23.1419防冰条款的要求,需要进行结冰风洞试验.首先简要介绍了运12F飞机结冰风洞试验选择的Cox结冰风洞能力及试验模型的情况,对结冰相似准则和结冰参数缩比方法进行了研究.其次使用Mod.Ruff方法对运12F飞机超出风洞能力的试验参数进行缩比计算,使缩比后的试验参数与目标条件下的相似参数一致.最后使用数值模拟方法对缩比前后的试验参数进行结冰计算,并进行比较分析,最终确定了运12F飞机结冰风洞试验的实际结冰条件.

摘要： 本发明公开了一种用于不同工质喷雾液滴运动蒸发过程的相似性准则确定方法，属于气雾两相流模化领域。本发明基于雾化液滴的运动蒸发轨迹相似提出相似模化无量纲准则数，进而结合数值算法迭代求解不同工质间模化的相似性准则关系，进而可用于开展相似模化实验设计。本发明实现了不同工质喷雾液滴扩散蒸发过程的相似模化，为高温喷雾蒸发过程开展模化实验提供了理论依据与方法支撑，解决了工程实际复杂环境条件下喷雾蒸发两相流过程难以开展实验研究的难题。本发明提出的相似性准则确定方法实施简单，无需开展实验测试。采用本方法开展相似模化实验，可大幅降低试验成本费用和实验安全风险，并显著降低流场参数的测试难度。

摘要： 本发明提出一种固结模型试验相似准则建立方法，该方法步骤：假定原始场地土层厚度，模型中土层厚度，故几何相似常数Cl即为H1与H2的比值；模型中土的类型与原始场地相同，故土的重度γ相同，由此即可确定荷载相似常数Cp；根据量纲相似准则确定孔压相似常数Cu；根据固结微分方程解析解，确定原型与模型之间时间因数的关系，从而建立固结时间相似常数Ct、几何相似常数Cl与固结系数相似常数Cv之间的关系，提出了时间相似常数修正系数ξ，建立基于Terzaghi一维固结理论的模型试验相似准则。有益效果是将该相似准则应用于模型试验，能更加精确的预测原始场地的孔压消散和固结度发展过程，精度提高10％‑15％，使得由模型试验得到的结果与原型测试结果更为接近。

摘要： 本发明公开一种非线性热传导模型试验相似准则的建立方法，步骤为，利用分离变量法求出该一维非线性热传导微分方程的解析解；依据模型与原型的热参数和几何缩比，确定解析解表达式里各参数的相似常数；将得到的相似常数代入到解析解表达式之中，利用相似转换法推导出各物理量之间应满足的相似准则。本发明的效果是推导出的相似准则能够与单值条件相结合，具有理论清晰，计算方法简单等特点。应用于土的一维冷冻模型试验时，该方法更符合由孔隙水相变引起的非线性热传导过程，该方法的提出有望为冻土模型试验的设计和实施提供理论基础和技术支持。

摘要： 本发明公开一种斜向下分离风洞自由投放试验相似准则设计方法，包括以下几个步骤：基于水平加速度、斜向下分离角度，获取真实飞行分离物和风洞试验分离物的水平位移方程式；根据水平位移方程式，分别获得真实飞行分离物和风洞试验分离物的分离时间；基于获得的真实飞行分离物和风洞试验分离物的分离时间，得到风洞试验分离物的分离速度的求解方程；根据分离速度的求解方程获取风洞试验分离物的分离速度值。本发明运用运动学及动力学推导出风洞试验分离物的分离速度的求解方程；解决以往试验相似律轻模型法需要极大提高竖直方向加速度而无法实现重模型法无法加工的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种稠油油藏相似准则研究方法包括：建立稠油蒸汽复合吞吐数值模型；建立所述稠油蒸汽复合吞吐物理数学模型；相似准则数的推导与筛选；将筛选后的关键相似准则数进行参数反演。本发明利用稠油蒸汽复合吞吐数值模型对开采机理进行对比分析研究，明确稠油蒸汽复合吞吐提高采收率的作用效果，并基于数值手段筛选确定稠油蒸汽复合吞吐模型敏感性较大的关键相似准则数，依据相似准则转换比例设计实验参数，为更好地设计与进行稠油蒸汽复合吞吐实验提供指导性意见，可用以改善高周期吞吐后期稠油油藏开发效果，减缓采收率递减速率。

摘要： 本发明公开了一种基于相似准则的井筒自循环采热速率估算方法，该方法包括获取井筒自循环采热室内实验数据，计算室内实验井筒自循环采热参数；根据室内实验井筒自循环采热参数，基于强迫对流换热相似准则估算室外现场井筒自循环采热速率。本发明能够提高室外现场井筒自循环采热速率的估算效率和准确性，具有应用范围广、使用灵活等优点，进一步为井筒自循环采热技术的现场应用提供依据和支持。

摘要： 本发明公开了一种土壤热湿耦合模型试验相似准则的建立方法，该方法以土壤热物性参数之间的非线性关系，基于相似第三定理设计思想，利用相似转换法推导出了土壤热湿耦合试验模型与试验原型之间的相似准则。该方法既结合了非线性导热微分方程的精确性，又将水热耦合作用下的土壤水分运动基本方程融入到相似准则中，弥补了非线性导热微分方程分析法未考虑水分运动对土壤热湿迁移的影响的不足。

摘要： 本发明专利公开了一种风力发电机主轴轴承模型寿命试验相似准则建立方法，该方法以风力发电机主轴轴承寿命影响因素与轴承寿命试验的条件参数等物理量与轴承寿命分布之间的非线性关系，基于量纲分析法得到风力发电机主轴轴承试验模型与试验原型之间的等效寿命模型的相似准则。该方法仅需考虑影响寿命的各物理量参数的比值，不需要计算模型与原型的各物理量与轴承寿命的具体方程，具有一定的便捷性，同时弥补了我国4MW功率以上风电轴承可靠性试验的不足。该方法的提出有望为风电主轴轴承模型试验的设计和实施提供理论基础和技术支持。

摘要： 本发明提出一种固结模型试验相似准则建立方法，该方法步骤：假定原始场地土层厚度，模型中土层厚度，故几何相似常数Cl即为H1与H2的比值；模型中土的类型与原始场地相同，故土的重度γ相同，由此即可确定荷载相似常数Cp；根据量纲相似准则确定孔压相似常数Cu；根据固结微分方程解析解，确定原型与模型之间时间因数的关系，从而建立固结时间相似常数Ct、几何相似常数Cl与固结系数相似常数Cv之间的关系，提出了时间相似常数修正系数ξ，建立基于Terzaghi一维固结理论的模型试验相似准则。有益效果是将该相似准则应用于模型试验，能更加精确的预测原始场地的孔压消散和固结度发展过程，精度提高10％‑15％，使得由模型试验得到的结果与原型测试结果更为接近。

摘要： 本发明属于稻谷加工设备技术领域，具体涉及一种基于行为相似准则的碾白室参数设计方法。碾白室作为碾米机核心工作部件，其构造形式由碾米筛和碾米辊组成。传统碾白室设计方法将碾米轴及碾米筛作为互相独立部件进行参数设计，造成设计的碾白室间达不到一致碾磨性能。而本发明的特点在于以碾白室腔内最佳间隙变化曲线作为参照，协同设计碾米筛与碾米辊两者间的关键参数。基于产生相同间隙变化曲线的行为相似准则，在非“克隆”前提下，实现不同结构碾白室间产生相似碾米效果。除适用于碾米机碾白室设计，本发明对其它腔内碾磨设备的参数相似设计也起借鉴意义。