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搅拌槽内单相湍流流场数值模拟研究进展

化工进展 2011年第6期30卷 1158-1169页

作者：杨锋苓周慎杰山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学动力工程及工程热物理博士后流动站山东济南250061

搅拌槽内的流场是决定混合、传热及传质等操作的基础,对流场的研究具有十分重要的意义,计算流体动力学是研究流场的重要方法。本文回顾了搅拌数值模型的发展历程,阐述了三十年来各种搅拌流场数值模拟方法的特点及其应用情况,对比分析了... 详细信息

搅拌槽内的流场是决定混合、传热及传质等操作的基础,对流场的研究具有十分重要的意义,计算流体动力学是研究流场的重要方法。本文回顾了搅拌数值模型的发展历程,阐述了三十年来各种搅拌流场数值模拟方法的特点及其应用情况,对比分析了各种湍流模型的优缺点,并展望了未来搅拌槽内单相湍流模型的发展方向。

关键词：搅拌槽湍流数值模拟计算流体动力学

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无挡板搅拌槽内的自由表面湍流流场研究

四川大学学报（工程科学版） 2015年第2期47卷 179-183页

作者：杨锋苓周慎杰张翠勋山东大学机械工程学院济南山东250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室山东大学济南山东250061 山东天力干燥股份有限公司济南山东250014

基于VOF多相流模型,建立了自由液面搅拌流场的数值模型和模拟方法。以偏心和无挡板中心搅拌槽为例,分别使用标准k-ε模型和分离涡模型研究了搅拌槽内流体的时均速度分布,发现数值模拟结果与实验结果吻合较好,仅略低于实验值。整体而言,... 详细信息

基于VOF多相流模型,建立了自由液面搅拌流场的数值模型和模拟方法。以偏心和无挡板中心搅拌槽为例,分别使用标准k-ε模型和分离涡模型研究了搅拌槽内流体的时均速度分布,发现数值模拟结果与实验结果吻合较好,仅略低于实验值。整体而言,使用分离涡模型时模拟结果与实验值之间的误差不超过12%,而k-ε模型的模拟精度则较差。研究结果表明,分离涡模型和VOF模型相结合,能很好地模拟搅拌槽内流体的自由液面流动特性。

关键词：无挡板搅拌槽自由表面湍流分离涡模拟流体体积法

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应变梯度理论自然邻近混合伽辽金法

计算力学学报 2013年第4期30卷 543-548页

作者：王凯周慎杰聂志峰济南工程职业技术学院机电工程系济南250200 山东大学机械工程学院济南250061 山东科技大学机械电子工程学院青岛265510

应变梯度理论考虑了位移二阶梯度对应变能密度函数的贡献,在本构关系中引入了与材料微结构特征尺寸相关的参数,可以唯象地解释尺度效应现象。基于约束变分原理,把位移与位移一阶梯度作为独立场变量,使用拉格朗日乘子法引入二者的协调关... 详细信息

应变梯度理论考虑了位移二阶梯度对应变能密度函数的贡献,在本构关系中引入了与材料微结构特征尺寸相关的参数,可以唯象地解释尺度效应现象。基于约束变分原理,把位移与位移一阶梯度作为独立场变量,使用拉格朗日乘子法引入二者的协调关系,放松对试探函数连续性与完备性的要求,建立了二维及三维问题的应变梯度理论自然邻近混合伽辽金法。通过算例对方法的计算性能进行了考查,结果表明,该方法具有良好的数值精度,能够模拟材料力学性能的尺度效应。

关键词：无网格法自然邻近插值尺度效应应变梯度

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纳米复合陶瓷残余热应力的有限元模拟

工具技术 2007年第1期41卷 53-55页

作者：闫超周慎杰山东大学机械工程学院山东大学

基于对纳米复合陶瓷微观结构的观察和分析所建立的微观结构模型,运用有限元方法详细研究了材料内部残余热应力的大小与分布形态。计算结果表明,基体内不仅存在拉应力区,而且存在不同程度和范围的压应力区,拉、压应力区的结构形式与弥散... 详细信息

基于对纳米复合陶瓷微观结构的观察和分析所建立的微观结构模型,运用有限元方法详细研究了材料内部残余热应力的大小与分布形态。计算结果表明,基体内不仅存在拉应力区,而且存在不同程度和范围的压应力区,拉、压应力区的结构形式与弥散相颗粒的分布方式密切相关。研究表明,利用微观结构模型进行的残余应力分析可以反映第二相颗粒大小、含量和分布对残余应力的影响,热残余应力的大小和分布与材料的微观结构有着密切的关系。

关键词：纳米复合材料热残余应力有限元模拟

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基于局部自然邻近无网格法的形状优化

机械工程学报 2009年第10期45卷 185-191页

作者：王凯周慎杰聂志峰孔胜利山东大学机械工程学院济南250061 山东科技大学机械电子工程学院青岛265510

把自然邻近无网格法中控制方程的局部积分'弱'形式应用于连续型物质导数法灵敏度分析中,使用直接微分法导出了基于局部子域积分方程的连续型灵敏度分析公式,采用自然邻近无网格法对其离散求解,以获得各结点处的灵敏度信息。使用该灵敏... 详细信息

把自然邻近无网格法中控制方程的局部积分'弱'形式应用于连续型物质导数法灵敏度分析中,使用直接微分法导出了基于局部子域积分方程的连续型灵敏度分析公式,采用自然邻近无网格法对其离散求解,以获得各结点处的灵敏度信息。使用该灵敏度分析方法,把自然邻近无网格法与非线性规划理论相结合,采用约束变尺度序列二次规划法,构建了一种形状优化方法。算例表明,该灵敏度计算方法只使用离散结点信息,计算精度高,无需额外的背景积分网格,优化过程不需要网格重构,具有较高的收敛速度,使用较少的设计变量就可以获得良好的优化效果。

关键词：形状优化灵敏度分析无网格法自然邻近插值

考虑卡西米尔力的静电激励NEMS吸合特性及其尺寸效应研究

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固体力学学报 2016年第3期37卷 247-253页

作者：梁斌斌张龙王炳雷周慎杰山东大学土建与水利学院工程力学系济南250061 西安交通大学航空航天学院西安710049 山东大学机械工程学院济南250061

基于应变梯度理论和哈密顿原理,并考虑卡西米尔力的影响,建立了静电激励纳米机电系统(NEMS)的尺寸效应模型,并得到模型的控制方程和边界条件.然后,引入广义微分求积法和拟弧长算法,得到模型的数值解.结果表明,当考虑卡西米尔力的影响时... 详细信息

基于应变梯度理论和哈密顿原理,并考虑卡西米尔力的影响,建立了静电激励纳米机电系统(NEMS)的尺寸效应模型,并得到模型的控制方程和边界条件.然后,引入广义微分求积法和拟弧长算法,得到模型的数值解.结果表明,当考虑卡西米尔力的影响时,系统两极的吸合电压有所减小.并且,当系统尺寸达到一个临界值时(即两电极间距小于"最小间距",或可变形电极长度超过"拉起长度"),系统会在没有外加电压的作用下自动发生吸合,这将为NEMS的优化设计和定量分析提供理论基础.

关键词：卡西米尔力纳机电系统尺寸效应最小间距拉起长度

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双层压电微梁固有特性的尺寸依赖性

山东大学学报（工学版） 2019年第6期49卷 107-112页

作者：刘宇周慎杰吴康辉山东大学机械工程学院

为探究双层压电微梁固有特性随特征尺寸的变化规律,应用含挠曲电效应的压电偶应力理论,建立双层压电微梁动态性能尺寸效应理论模型,求解双层压电微梁的固有频率,通过数值分析讨论微梁无量纲固有频率的尺寸依赖性,研究压电效应和挠曲电... 详细信息

为探究双层压电微梁固有特性随特征尺寸的变化规律,应用含挠曲电效应的压电偶应力理论,建立双层压电微梁动态性能尺寸效应理论模型,求解双层压电微梁的固有频率,通过数值分析讨论微梁无量纲固有频率的尺寸依赖性,研究压电效应和挠曲电效应对微梁无量纲固有频率的影响。数值分析结果表明:双层压电微梁的无量纲固有频率随着梁厚度的减小而增大,呈现出明显的尺寸依赖性;与不计力电耦合效应的结果相比,双层压电微梁无量纲固有频率的尺寸依赖性更为明显,主要是由挠曲电效应引起的,而压电效应的影响很小。

关键词：双层压电微梁固有频率尺寸依赖性压电效应挠曲电效应

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偶应力理论的控制域自然邻近伽辽金法

机械强度 2011年第2期33卷 235-240页

作者：王凯周慎杰聂志峰孔胜利山东大学机械工程学院济南250061 济南工程职业技术学院机电工程系济南250200

偶应力理论可以解释微构件力学性能的尺度效应现象,但位移二阶梯度的引入给其数值实施带来一定难度。为降低对试探函数连续性的要求,并避免使用约束变分原理的不足,构造基于控制域的无网格自然邻近伽辽金法。该方法以位移作为唯一场变量... 详细信息

偶应力理论可以解释微构件力学性能的尺度效应现象,但位移二阶梯度的引入给其数值实施带来一定难度。为降低对试探函数连续性的要求,并避免使用约束变分原理的不足,构造基于控制域的无网格自然邻近伽辽金法。该方法以位移作为唯一场变量,在不引入拉氏乘子或罚函数的情况下放松了对位移场的连续性要求,整体刚度矩阵的计算完全不涉及区域积分,易于实施本质边界条件。

关键词：无网格法自然邻近插值尺度效应偶应力控制域

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弹性力学问题解唯一的边界积分方程

应用数学和力学 1999年第10期20卷 1051-1056页

作者：周慎杰曹志远孙树勋山东工业大学化学工程系济南250061 同济大学工程力学与技术系上海200092 山东工业大学工程力学研究所济南250061

从积分方程式出发,应用基本解的特性分析,说明在力边值问题中,位移边界积分方程和面力边界积分方程的位移解不唯一·　提出了位移解唯一的条件,建立了唯一解的位移边界积分方程和面力边界积分方程·　实例计算结果表明唯一解的边界积分... 详细信息

从积分方程式出发,应用基本解的特性分析,说明在力边值问题中,位移边界积分方程和面力边界积分方程的位移解不唯一·　提出了位移解唯一的条件,建立了唯一解的位移边界积分方程和面力边界积分方程·　实例计算结果表明唯一解的边界积分方程是有效的·

关键词：边界积分方程边界元法弹性力学