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基于气动导数的高压捕获翼飞行器纵向稳定性数值研究

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中国科学：技术科学 2024年第2期54卷 275-288页

作者：常思源田中伟李广利肖尧崔凯中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

纵向稳定性是关乎临近空间高超声速飞行器操稳特性、飞行安全和飞行品质的关键因素之一.目前纵向稳定性的研究主要围绕常规单升力面气动布局,而对具备双升力面结构的高压捕获翼新型气动布局,相关研究还有待加强.本文面向一种高压捕获翼... 详细信息

纵向稳定性是关乎临近空间高超声速飞行器操稳特性、飞行安全和飞行品质的关键因素之一.目前纵向稳定性的研究主要围绕常规单升力面气动布局,而对具备双升力面结构的高压捕获翼新型气动布局,相关研究还有待加强.本文面向一种高压捕获翼飞行器,结合小振幅强迫振荡法、非定常数值模拟方法和最小二乘方法辨识纵向气动导数,详细研究了飞行姿态、振荡参数、来流条件和质心位置等因素的不确定性对飞行器纵向静、动稳定特性的影响规律.研究发现,当平衡攻角从-10°逐渐增大到14°时,纵向静稳定性整体呈现出波动减弱的趋势,而动稳定性却先小幅波动后迅速增强.振荡频率越大时,纵向稳定性越强,但总体影响不太明显;当振荡幅值低于2°时,气动导数的辨识结果相近,而在较大的振荡幅值下,最大攻角附近非定常气动力的迟滞效应显著增强.飞行马赫数增大时,静、动稳定性均显著减弱,且对较小的飞行马赫数比较敏感.飞行高度增大时,静稳定性逐渐减弱但动稳定性却逐渐增强,且均对较大的飞行高度更加敏感.飞行器纵向质心位置的改变主要对静稳定性影响较大,而对动稳定性的影响却相当有限.

关键词：高压捕获翼数值模拟纵向稳定性动稳定导数不确定性

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中国科学院力学研究所的创建过程

应用数学和力学 2017年第10期38卷 1081-1092页

作者：孔捧端中国科学院力学研究所北京100190

中国科学院力学研究所是在钱伟长任主任的中国科学院数学研究所力学研究室的基础上,与北京大学、清华大学合作创建的.该文记述、展示了力学所的建所背景、创建过程、钱学森在创建力学所的日子和他的建所思想,以及重要人物在中科院院务... 详细信息

中国科学院力学研究所是在钱伟长任主任的中国科学院数学研究所力学研究室的基础上,与北京大学、清华大学合作创建的.该文记述、展示了力学所的建所背景、创建过程、钱学森在创建力学所的日子和他的建所思想,以及重要人物在中科院院务会议讨论成立力学所时提出的发展要求和希望.最后介绍了中科院力学所创建时的人员组成.

关键词：中国科学院力学研究所创建过程钱伟长钱学森建所思想

紧张而有成效的一年——1997年中国科学院力学研究所科研工作进展介绍

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力学进展 1998年第2期28卷 277-278页

作者：朱芙英中国科学院力学研究所

紧张而有成效的一年——１９９７年中国科学院力学研究所科研工作进展介绍朱芙英中国科学院力学研究所，北京１０００８０力学所作为国内唯一的一所力学多分支学科的综合性研究机构，一直以积极推动力学在科技进步和经济建设中发挥重大... 详细信息

紧张而有成效的一年——１９９７年中国科学院力学研究所科研工作进展介绍朱芙英中国科学院力学研究所，北京１０００８０力学所作为国内唯一的一所力学多分支学科的综合性研究机构，一直以积极推动力学在科技进步和经济建设中发挥重大作用为己任．为此，我所科研人员积极...

关键词：中国科学院力学研究所科研工作

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横向振动立管上升流中球形单颗粒运动特征

力学学报 2024年第3期56卷 597-612页

作者：魏明珠段金龙王旭周济福中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形... 详细信息

深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形单颗粒运动特征进行研究,主要分析了立管振动参数、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比对立管中单颗粒运动的影响.研究表明,随振动频率和幅度、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比的增加,颗粒垂向平均速度减小.颗粒与管壁之间无碰撞发生时,颗粒与立管之间横向相对速度幅值、颗粒运动与立管之间横向速度的相位差以及颗粒垂向速度波动幅值,与立管振动的频率和振幅、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比呈正相关.然而,当颗粒与立管之间有碰撞发生时,颗粒与立管间的横向速度的相位差减小,而颗粒垂向速度波动幅值显著增大.另外,随着密度比和直径比的增大,颗粒与管壁之间更容易发生碰撞,而碰撞会减弱密度比和直径比对颗粒横向速度和垂向速度的影响.

关键词：深海采矿振动立管上升流颗粒运动颗粒-管壁碰撞

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稳定密度梯度中球形界面流动失稳的研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1540-1551页

作者：李延深中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度... 详细信息

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度的重力效应对界面流动的影响一直是被忽略的.然而,近期的一些研究表明,即使是在小尺度下,稳定密度梯度重力效应的影响也不可忽略.文章综述了稳定密度梯度中球形界面的流动及其不稳定性研究进展,介绍了球形界面的两种失稳模式——扩散受限导致的失稳与黏性受限导致的失稳,并且分析了对流、密度梯度、扩散、黏性,以及容器大小对流动失稳的影响.现有研究表明,在小尺度下,当流体界面有竖直方向的分量时,稳定温度/浓度梯度对界面流动及其稳定性的影响可能需要重新评估.最后根据现有研究的不足与发展动态,对未来的研究方向进行了展望.

关键词：稳定密度梯度液滴马兰戈尼流动不稳定性

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高速气流下激光辐照金属平板热⁃力响应尺度律研究

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中国激光 2024年第12期51卷 22-31页

作者：崔悦王睿星马特袁武宋宏伟黄晨光中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院力学研究所空天飞行高温气动国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

高速气流作用下激光辐照结构诱导的热-力响应相似关系,因涉及多物理场之间的强耦合而非常复杂。笔者采用近似等效方法,将切向气流的作用等效为金属平板结构的力载荷和热载荷边界条件,建立了该耦合问题的无量纲控制方程,并结合主控因素分... 详细信息

高速气流作用下激光辐照结构诱导的热-力响应相似关系,因涉及多物理场之间的强耦合而非常复杂。笔者采用近似等效方法,将切向气流的作用等效为金属平板结构的力载荷和热载荷边界条件,建立了该耦合问题的无量纲控制方程,并结合主控因素分析,推导出了适用于高速气流与激光联合作用下的金属平板热-力响应特性的相似关系与尺度律。采用高速气流下强激光辐照金属平板的流-热-固多场耦合数值算例对该尺度律进行考核验证,结果表明:不同缩比率及不同马赫数条件下,满足该相似关系的缩比模型与原模型之间的热-力响应误差均在1%之内。本研究为高速气流条件下激光辐照缩比模型近似等效试验的开展奠定了理论基础。

关键词：激光技术尺度律方程分析法金属平板多场耦合热-力响应

基于分子动力学方法的致密砂岩储层CO_(2)驱油研究进展

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天然气工业 2024年第4期44卷 146-159页

作者：余涛李琦谭永胜陈博文胡海翔岩土力学与工程国家重点实验室·中国科学院武汉岩土力学研究所中国科学院大学

随着致密砂岩储层CO_(2)-EOR项目的不断增加,亟需对CO_(2)与致密砂岩储层流体在孔隙介质中的相互作用机理进行研究,但室内实验难以观察到CO_(2)与流体在孔隙通道中的动态过程,而分子动力学模拟则可以弥补传统实验和数值方法的不足。为此... 详细信息

随着致密砂岩储层CO_(2)-EOR项目的不断增加,亟需对CO_(2)与致密砂岩储层流体在孔隙介质中的相互作用机理进行研究,但室内实验难以观察到CO_(2)与流体在孔隙通道中的动态过程,而分子动力学模拟则可以弥补传统实验和数值方法的不足。为此,围绕该方法在CO_(2)-EOR研究中的2大重点——界面行为与受限空间运移行为,对包括萃取、溶胀、降黏、降低界面张力、最小混相压力、润湿性等6个方面界面行为的相关研究成果进行了系统梳理,结合前人对CO_(2)与致密砂岩储层流体在受限空间中运移行为的研究成果,提出了分子动力学在致密砂岩储层CO_(2)-EOR研究中的关键科学问题。研究结果表明:①分子动力学能够很好地将CO_(2)萃取原油中—轻烃组分的过程进行可视化,建议根据原油实际组分构成分析CO_(2)的萃取能力,从而弄清CO_(2)萃取原油中各组分的优先顺序及效率;②有关CO_(2)分子对原油溶胀降黏作用的研究,大多数成果中的原油组分体系较为单一,建议根据实际储层的原油组分,系统探讨高温高压条件下CO_(2)的溶胀降黏作用;③对于CO_(2)与油水两相之间界面张力的研究更多是在体相中进行展开,而在纳米受限空间界面行为的研究还有待完善;④有关地层水在孔隙壁面的润湿性研究,对不同因素之间的协同效应影响润湿性的机理尚不明确。结论认为,随着量子力学研究的不断深入以及计算性能的日益强大,该方法可以在更大尺度上进行复杂体系的计算,以其为基础的油藏、页岩油气藏CO_(2)-EOR机理等研究将会取得较大的突破。

关键词：分子动力学 CO_(2)驱油致密砂岩储层溶胀降黏界面张力最小混相压力界面行为受限空间流动

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松辽盆地深部基底地应力状态:来自松科2井地应力实测数据的证据

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地学前缘 2024年第2期31卷 377-390页

作者：王斌孙东生李阿伟杨跃辉陈群策长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

松辽盆地基底内的地应力状态是地震等地质灾害研究、盆地动力学分析和油气资源开发利用等领域的重要基础数据。岩心非弹性应变恢复法是近年来发展起来的基于钻孔岩心的近原位三维地应力测量方法。本文将岩心非弹性应变恢复法应用于松辽... 详细信息

松辽盆地基底内的地应力状态是地震等地质灾害研究、盆地动力学分析和油气资源开发利用等领域的重要基础数据。岩心非弹性应变恢复法是近年来发展起来的基于钻孔岩心的近原位三维地应力测量方法。本文将岩心非弹性应变恢复法应用于松辽盆地大陆科学钻探松科2井(SK-2)深部地应力测量,获得了松辽盆地基底内近6~7 km的三维地应力状态,结果表明盆地基底内(6646~6846 m)为走滑断层应力环境(σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)),最大水平主应力方向为近E-W方向。盆地基底内的应力状态与盆地内及周边邻近区域的震源机制解(震源深度7~15 km)所反演的应力环境相吻合。盆地基底处于以E-W向近水平挤压为主导的构造应力场,这种应力状态的形成,可能为西太平洋板块NW向挤压运动背景下,受控于NE-NEE走向的依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂右行走滑产生的次级应力场。研究结果对于认识区域构造应力场背景及松辽盆地的形成与演化过程具有重要参考价值。

关键词：松辽盆地松科二井地应力非弹性应变恢复法震源机制解

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中国科学院力学研究所2003年度科研进展

力学进展 2004年第2期34卷 281-284页

作者：黄晨光中国科学院力学研究所北京100080

2003年,力学所在知识创新工程试点工作中取得了新的进展和成果.这一年有两件大事值得记忆:一是中长期发展战略规划的制定;二是抗击非典.力学所在这场战役中结合自己的工作基础,齐心协力,贡献了自己的力量.

关键词：中国科学院力学研究所科研进展微尺度力学流体物理