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基于格子Boltzmann方法的空泡溃灭过程模拟

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 42-48页

作者：张恒胡海豹西北工业大学航海学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518063

针对自由边界的三维空泡溃灭问题,以格子Boltzmann方法为流场核心求解器,结合伪势多相流模型与Carnahan-Starling(C-S)状态方程,开展了定压边界条件下,不同温度、初始溃灭半径的三维空泡溃灭过程的模拟研究.通过模拟给出了空泡溃灭过程... 详细信息

针对自由边界的三维空泡溃灭问题,以格子Boltzmann方法为流场核心求解器,结合伪势多相流模型与Carnahan-Starling(C-S)状态方程,开展了定压边界条件下,不同温度、初始溃灭半径的三维空泡溃灭过程的模拟研究.通过模拟给出了空泡溃灭过程中流场的两相界面图,并定量分析了三维空泡溃灭时间随着半径变化的关系.结果表明:在定压强边界下,空泡的初始半径与总溃灭时间呈线性相关,且不同温度、不同初始半径的空泡溃灭具有相似的过程;相同温度条件下,空泡溃灭速度随时间不断增加,空泡初始半径越大,空泡溃灭速率最大值出现的时间越晚;对于相同半径条件下,温度比越大,空泡溃灭最大速率出现的时间越晚.

关键词：多相流数值模拟空化格子Boltzmann方法伪势模型

碳化硅纳米抛光亚表面损伤机理的分子动力学模拟

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机械工程学报 2024年第5期60卷 231-240页

作者：华东鹏周青王婉李硕王志军王海丰西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 西北工业大学先进润滑与密封材料研究中心西安710072

碳化硅(SiC)在表面微纳加工过程中损伤机理的研究不足限制了SiC的加工表面质量及应用,因此了解不同抛光参数下SiC的损伤机理对提高SiC的纳米加工表面质量具有重要意义。采用分子动力学模拟研究了单晶SiC在纳米抛光过程中的亚表面损伤机... 详细信息

碳化硅(SiC)在表面微纳加工过程中损伤机理的研究不足限制了SiC的加工表面质量及应用,因此了解不同抛光参数下SiC的损伤机理对提高SiC的纳米加工表面质量具有重要意义。采用分子动力学模拟研究了单晶SiC在纳米抛光过程中的亚表面损伤机理,并考虑了抛光速度和抛光深度的影响。结果表明,随着抛光深度的增加,SiC的去除机制逐渐由以黏附和犁沟机制为主转变为以切削机制为主。微裂纹通过滑移面层间Si-Si键的断裂形成于滑移带尖端。此外,抛光深度越大,工件吸收动能的效率越高,从而导致抛光速度对工件温度和力学性能的影响越显著。因此较小的抛光深度和较大的抛光速度可以获得更好的表面加工质量。这些结果为解释SiC纳米抛光实验中的变形损伤机理提供了新的见解,可以指导设计纳米抛光工艺以获得更好的SiC表面质量。

关键词：碳化硅纳米抛光微裂纹亚表面损伤分子动力学模拟

电磁场与骨重建相关疾病转化研究：回顾与展望

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生物化学与生物物理进展 2024年

作者：商澎刘俊宇王圣航杨建成张哲源李岸林张昊曾玉红西北工业大学深圳研究院西北工业大学生命学院西北工业大学空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室南方医科大学附属龙华人民医院脊柱外科西安交通大学附属红会医院骨质疏松科

几十年的研究与应用表明：电磁场具有调节骨重建生物学过程的作用，并可作为非侵入性物理治疗方法，对于以骨重建为主要干预环节的各个系统疾病，如骨折和骨质疏松症具有治疗作用。本文基于已有文献，从电磁场与骨重建的基本概念出发，... 详细信息

几十年的研究与应用表明：电磁场具有调节骨重建生物学过程的作用，并可作为非侵入性物理治疗方法，对于以骨重建为主要干预环节的各个系统疾病，如骨折和骨质疏松症具有治疗作用。本文基于已有文献，从电磁场与骨重建的基本概念出发，综述了电磁场在骨重建相关疾病方面的基础研究、电磁技术和临床应用；从生物医学基础与生物电磁学交叉融合的角度，分析了电磁场对骨重建相关疾病研究与应用中的生物学机制，提出了尚未解决、值得深入研究的基础性生物物理机制问题；并对相关生物电磁技术发展及其临床转化应用前景进行了展望。

关键词：脉冲电磁场静磁场骨重建骨质疏松骨折

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超声滚压金属材料的疲劳性能研究进展

应用力学学报 2024年第2期41卷 260-287页

作者：陈辉涛豆敏李磊曾延刘露黄威孙守义西北工业大学力学与土木建筑学院清洁高效透平动力装置全国重点实验室西安710072 西北工业大学国家卓越工程师学院西安710072

超声滚压(ultrasonic surface rolling,USR)技术结合高能冲击和静载滚压的特点,处理后工件具有表面光洁度高、变形层深、残余压应力大和晶粒细化明显等优势;可通过适当的工艺参数设计,极大提高金属材料的疲劳强度,因而在制造业得到了广... 详细信息

超声滚压(ultrasonic surface rolling,USR)技术结合高能冲击和静载滚压的特点,处理后工件具有表面光洁度高、变形层深、残余压应力大和晶粒细化明显等优势;可通过适当的工艺参数设计,极大提高金属材料的疲劳强度,因而在制造业得到了广泛应用。自该技术应用至今,国内外学者做了大量有关USR工艺及性能方面的研究,并在多种重要金属材料及关键零部件中应用。截至目前,关于USR工艺参数对材料表面完整性和疲劳性能的研究,比较零散,缺乏系统总结。研究首先简要介绍了USR的工作原理和可控性;然后总结了不同USR工艺参数诱导的残余应力和微观组织,以及残余应力在疲劳加载过程中的释放规律;分析了不同工艺USR诱导的表面完整性对疲劳性能的影响及其潜在机理;阐述了与USR相关的复合强化方法的最新进展,并展望了USR金属材料的应用前景。

关键词：超声滚压疲劳性能金属材料残余应力微观组织

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多层级曲梁多稳态超材料的可重用性研究

力学学报 2024年

作者：靳明珠侯秀慧赵文皓邓子辰西北工业大学航空学院复杂系统动力学与控制工信部重点实验室西北工业大学力学与土木建筑学院大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室西北工业大学极端力学研究院

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用。然而，现有研究主要集中在单曲梁结构，对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨。此外，与传统材料相比，多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有... 详细信息

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用。然而，现有研究主要集中在单曲梁结构，对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨。此外，与传统材料相比，多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究。本文以两端固支直梁一阶屈曲模态为初始构型构造曲梁单胞，并通过3D打印技术制备双材料双稳态单元。进而建立多层级曲梁结构，并给出预测多层级曲梁正则化的力和势能随位移变化的五次、六次多项式经验公式，相比于以往三次、四次多项式结果更为准确。以双曲梁单胞为基本单元，通过中心旋转的方式设计三维点状多稳态超材料，研究其稳态性能和力学特性。并通过参数化分析研究单元几何参数和模块化拓扑构型对结构力学响应的影响，最后通过疲劳实验验证了该类多稳态超材料的疲劳寿命。该结构能够在小变形和大变形范围内实现正负刚度的转变，同时变形是弹性稳定的，即杨氏模量基本保持不变，且具有多稳态和可重复吸能特性。随着双曲梁几何参数Q（高厚比）的增大，其有效压溃距离和能量吸收效率随之增加。本文提出的设计策略为制造多稳态多步可逆变形的力学超材料开辟了新路径，并为设计材料-结构-功能一体化的工程材料提供了一种新思路。

关键词：多层级曲梁多稳态超材料屈曲阶跃可重用性能量吸收

降灾自天、弭灾在人:郑观应防灾救灾思想及其现实启示

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新乡学院学报 2024年第4期41卷 52-57页

作者：周伟西北工业大学马克思主义学院陕西西安710129

郑观应是中国近代著名的理论家、实业家、慈善家、启蒙思想家,他高度关注防灾救灾事业,就灾害治理提出了许多独到的见解。郑观应提出,生态环境遭到破坏、官员懈怠失职、民众防灾意识淡薄、领国洪水排泄是中国境内自然灾害频发的主要原因... 详细信息

郑观应是中国近代著名的理论家、实业家、慈善家、启蒙思想家,他高度关注防灾救灾事业,就灾害治理提出了许多独到的见解。郑观应提出,生态环境遭到破坏、官员懈怠失职、民众防灾意识淡薄、领国洪水排泄是中国境内自然灾害频发的主要原因,开凿沟渠、植树造林、开垦荒地、修建铁路是防灾救灾的有效手段。针对救灾体系的构筑,郑观应提出了建立专人专管制度、选拔防灾救灾人才、发展慈善事业、推行保险制度、增强灾民的自救能力等五条建议。郑观应还以黄河治理为例,提出了他的治洪主张。综观郑观应的防灾救灾思想可以得到四点启示:一是应当高度重视生态环境保护,二是应当加强救灾应急体系建设,三是应当建立和完善巨灾保险制度,四是应当增强民众的防灾救灾能力。

关键词：郑观应防灾救灾开凿沟渠植树造林开垦荒地修建铁路

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带有微型涡轮的旋转盘腔局部换热特性

推进技术 2005年第3期26卷 223-228页

作者：白洛林郑光华冯青刘松龄西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

对带有微型涡轮的转-转系涡轮盘腔进行了换热试验。微型涡轮的主要作用是使冷气通过上游涡轮盘的反旋喷嘴推动涡轮盘转动,从而降低气流的总焓,同时改变气流的旋转速度,形成更好的冷却环境。试验采用热膜加热、热电偶测温和遥测仪采集数... 详细信息

对带有微型涡轮的转-转系涡轮盘腔进行了换热试验。微型涡轮的主要作用是使冷气通过上游涡轮盘的反旋喷嘴推动涡轮盘转动,从而降低气流的总焓,同时改变气流的旋转速度,形成更好的冷却环境。试验采用热膜加热、热电偶测温和遥测仪采集数据的方法进行,上下游转盘同时加热。试验结果表明:随着无量纲质量流量、旋转雷诺数和浮升力的增大,努赛尔特数增大,换热效果增强。这为进一步的数值计算和优化提供了依据。

关键词：涡轮旋转盘腔^+ 冷却传热努赛尔特数

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双微射流作动器合成流场数值模拟

空气动力学学报 2003年第3期21卷 267-274页

作者：高峰汪亮西北工业大学航天工程学院

采用精度高和稳定性强的隐式高阶紧致差分格式结合Beam Warming近似因式分解法求解全N S方程,对二维、粘性、非定常、可压双微射流作动器合成流场进行数值模拟。内置牛顿似子迭代用来消除因近似因式分解、线性化、显式边界条件及隐式一... 详细信息

采用精度高和稳定性强的隐式高阶紧致差分格式结合Beam Warming近似因式分解法求解全N S方程,对二维、粘性、非定常、可压双微射流作动器合成流场进行数值模拟。内置牛顿似子迭代用来消除因近似因式分解、线性化、显式边界条件及隐式一边采用低阶空间离散所带来的误差。与其它人工粘性方法相比,隐式高阶数值过滤方法对许多情况,特别是对于马赫数非常低的流场计算有明显优越性。计算结果揭示了双微射流合成流场的特点及其产生、发展与耗散的过程。此外,双微射流合成流场的形成受双微射流作动器相位差的影响,合成射流偏向相位超前的一方。相位差愈大,偏转愈剧烈。

关键词：双微射流作动器合成流场数值模拟近似因式分解

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双微射流作动器定向控制主流数值模拟

空气动力学学报 2006年第3期24卷 356-360页

作者：高峰汪亮张志峰李体方空军工程大学导弹学院陕西三原713800 西北工业大学航天工程学院陕西西安710072

采用改进的Beam-Warming近似因式分解法求解二维、粘性、非定常、可压全N-S方程,对双微射流作动器定向控制主流的合成流场进行数值模拟。计算结果揭示了主流在双微射流作用下会比在单微射流作用下产生更大的偏转,并探讨了其产生偏转的... 详细信息

采用改进的Beam-Warming近似因式分解法求解二维、粘性、非定常、可压全N-S方程,对双微射流作动器定向控制主流的合成流场进行数值模拟。计算结果揭示了主流在双微射流作用下会比在单微射流作用下产生更大的偏转,并探讨了其产生偏转的原因。分析了主流的偏转程度与相邻作动器相位差之间的关系,即相邻作动器之间的相位差必须在一定的范围内,主流才能发生更大的偏转。

关键词：双微射流定向控制纳维尔-斯托克斯方程近似因式分解法数值模拟