检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2024年第5期56卷 1297-1306页

作者：傅尧王骁龙龚晓波上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究... 详细信息

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究细胞穿越狭窄通道的整个运动过程,并考虑细胞膜表面透水传质效应,完成细胞跨膜传质过程的数值建模,实现对狭窄通道中红细胞跨膜传质过程微观的传质特性数值分析.研究表明,细胞在挤入、排出狭缝的运动过程中,体积先损失、后恢复,在这个过程中,细胞头部和尾部以向外的渗透流出为主,中间部位则以向内的渗透流入为主.文章的研究进一步表明,狭缝挤压过程中的体积净变化是由向内和向外渗透速度的大小差异引起的,而与向内和向外渗透的膜面积差异并无明显关系.对体积变化的影响因素探究后发现,更狭窄的通道和更大的入口出口角均会引起细胞发生更多的体积损失和体积恢复,且出口角的变化会引起细胞体积恢复后所达到的体积稳定值:在固定入口角时,狭缝出口角越大,细胞离开狭缝后的稳定体积越小;细胞的硬度越大、细胞膜通透性(渗透系数)越大,细胞在狭缝中运动过程中的体积损失和体积恢复程度越高.

关键词：红细胞数值模拟跨膜传质浸入式边界法流固相互作用

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鳞鲀模式转弯机动的机理研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2023年第3期38卷 440-449页

作者：吴长云胡文蓉上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240

该文针对中鳍波动驱动下的鳞鲀模式转弯机动,开展了鳞鲀模式转弯运动过程数值模拟仿真研究,揭示了鳞鲀模式转弯机动的水动力学机理,探讨了不同控制参数对转弯性能的影响规律。研究发现:中鳍的非对称运动脱出了两列非对称涡,同时在附加... 详细信息

该文针对中鳍波动驱动下的鳞鲀模式转弯机动,开展了鳞鲀模式转弯运动过程数值模拟仿真研究,揭示了鳞鲀模式转弯机动的水动力学机理,探讨了不同控制参数对转弯性能的影响规律。研究发现:中鳍的非对称运动脱出了两列非对称涡,同时在附加惯性效应的共同作用下,鳞鲀两侧产生了横向的压差力,在中鳍表面的压差力会形成转向力矩,促使鳞鲀转弯;而鳞鲀尾鳍的压差力则会阻碍转弯,因此适当收缩尾鳍可减小转弯半径,从而提高鳞鲀转弯能力。中鳍波动的参数对转弯有明显的影响,波动频率的增大会使鳞鲀稳定速率显著增大,但对转弯半径的影响相对较小;波动波长和偏角的增加,则会减小鳞鲀转弯半径,增强转弯性能,但对转弯速度的影响不大。

关键词：鳞鲀模式转弯机动数值仿真

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神经网络辅助理论本构模型预测高熵合金高温流动应力行为

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固体力学学报 2024年第3期45卷 302-312页

作者：姜健胡涛庄三少冯淼林上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系(海洋工程国家重点实验室) 上海200240

本文建立了一套确定双曲正弦Arrhenius型方程系数的神经网络模型,选取了高熵合金不同高温和应变速率下的流动应力预测来验证模型。首先采用Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金进行检验,并与传统方法进行比较,结果表明,神经网络方法在高应变速率... 详细信息

本文建立了一套确定双曲正弦Arrhenius型方程系数的神经网络模型,选取了高熵合金不同高温和应变速率下的流动应力预测来验证模型。首先采用Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金进行检验,并与传统方法进行比较,结果表明,神经网络方法在高应变速率和低温条件下得到的系数能够更好地描述试验热流应力。进一步采用均方根误差(RMSE)和相关系数(R)对模型结果和试验结果进行评估,神经网络方法在整体数据下的RMSE和R分别为27.7和0.985,优于传统方法的33.1和0.979。最后,利用该神经网络模型研究了其他高熵合金,如(CoCrNi)94Ti3Al3、FeCrCuNi2Mn2和AlCrCuFeNi的热变形行为,神经网络预测结果与试验结果吻合好,表明该神经网络模型具有较好的普遍适用性。

关键词：高熵合金高温变形神经网络本构方程

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无后体空化器双涡管泄气模式通气超空泡内部流动结构研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2023年第3期38卷 356-362页

作者：陆凡李杰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240 水动力学教育部重点实验室上海200240

该文基于数值仿真方法对由圆盘空化器产生的通气超空泡流动特性进行了研究。数值模拟考虑通气压缩性和重力效应,采用VOF多相流模型和SST湍流模型,建立了通气超空泡流动的数值模拟方法。分析了超空泡内部压力和速度的三维分布特性,研究... 详细信息

该文基于数值仿真方法对由圆盘空化器产生的通气超空泡流动特性进行了研究。数值模拟考虑通气压缩性和重力效应,采用VOF多相流模型和SST湍流模型,建立了通气超空泡流动的数值模拟方法。分析了超空泡内部压力和速度的三维分布特性,研究了不同通气和来流参数对超空泡内部流动结构的影响。结果表明:沿来流方向,超空泡内部存在微小的压力增长;整体上,超空泡内部气体呈现明显的由外部水体剪切驱动的旋涡运动,空泡内正向流量系数CQ+的分布,尤其在空泡前半段具有确定的变化规律,几乎不随通气系数CQ和Fr数等无量纲参数而变化。

关键词：通气超空泡数值仿真双涡管

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三维修正高精度广义胞元法及其在复合材料宏细观弹塑性力学分析中的应用

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力学季刊 2023年第2期44卷 269-280页

作者：洪乔王明路胡延东冯淼林上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

高精度广义胞元法(HFGMC)是模拟分析多尺度复合材料的有效技术方法.修正高精度广义胞元法(MHFGMC)的提出,在高精度广义胞元法位移插值函数基础上引入了二次耦合项,改善了剪切场计算精度不足的问题.本文提出了三维修正高精度广义胞元法理... 详细信息

高精度广义胞元法(HFGMC)是模拟分析多尺度复合材料的有效技术方法.修正高精度广义胞元法(MHFGMC)的提出,在高精度广义胞元法位移插值函数基础上引入了二次耦合项,改善了剪切场计算精度不足的问题.本文提出了三维修正高精度广义胞元法理论,通过引入由局部坐标的高阶勒让德多项式表示的非弹性应变场和高阶的应力场,建立了三维复合材料弹塑性宏观应力应变关系式.通过对三维复合材料的宏观力学性能和细观应力场的预测,与有限元方法结果进行了对比验证.三维修正高精度广义胞元法结合局部坐标下塑性应变场,在不引入其他变量的情况下,不仅能够预测复合材料弹塑性应力应变响应,还能有效预测复合材料的细观剪切应力分布.

关键词：复合材料三维修正高精度广义胞元法插值函数局部应力场

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超空泡射弹六自由度尾拍运动数值模拟研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2022年第4期37卷 474-482页

作者：祝许皓李杰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240 水动力学教育部重点实验室上海200240

为了掌握超空泡射弹六自由度运动特性,为超空泡射弹的设计提供理论依据和数据支撑,该文基于有限体积法和VOF多相流模型,结合动网格技术并联合刚体六自由度运动方程,构建了超空泡射弹流场与弹道耦合的数值求解方法,数值研究了不同初始偏... 详细信息

为了掌握超空泡射弹六自由度运动特性,为超空泡射弹的设计提供理论依据和数据支撑,该文基于有限体积法和VOF多相流模型,结合动网格技术并联合刚体六自由度运动方程,构建了超空泡射弹流场与弹道耦合的数值求解方法,数值研究了不同初始偏航角以及不同初始滚转角速度下,俯仰运动对射弹尾拍运动的影响。结果表明:由于三维转动,超空泡射弹尾拍出现了类似斜碰撞的现象,射弹尾部相对轨迹不再局限于某一平面,而是表现出散布性;由于斜碰撞造成的升力和侧向力的差异,射弹的侧向偏移量表现出明显不同,初始偏航角大的,侧向位移更大。

关键词：超空泡射弹尾拍运动六自由度运动

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轻质点阵超结构设计及多功能力学性能调控方法

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力学进展 2022年第3期52卷 673-718页

作者：吴文旺夏热上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240 武汉大学水力机械过渡过程教育部重点实验室武汉430072

随着先进制造技术、多学科交叉和人工智能科技的飞速发展,高端装备呈现出轻量化、集成化、复合化、功能化、智能化、柔性化和仿生化等发展趋势.传统结构研究存在结构设计和制造相互分离,复杂结构制造效率低、实际制造结构的性能指标和... 详细信息

随着先进制造技术、多学科交叉和人工智能科技的飞速发展,高端装备呈现出轻量化、集成化、复合化、功能化、智能化、柔性化和仿生化等发展趋势.传统结构研究存在结构设计和制造相互分离,复杂结构制造效率低、实际制造结构的性能指标和使用可靠性大幅低于设计理论预测、结构多功能一体化程度不足、经济成本过高等问题.此外,先进工业装备对材料、结构的使用性能、使用环境要求越来越高,亟需开展结构的设计、制造、功能、应用一体化研究,为解决我国先进制造“卡脖子”技术难题提供理论依据和技术支持.轻量化多功能点阵超结构具有轻质高强、抗冲击吸能、减振降噪等性能优势,在航空航天、交通运输、国防、生物医疗、能源、机械等工业领域具有巨大的应用潜力.有鉴于此,受多晶体微结构的多尺度力学设计启发,以“点阵超结构力学设计”为主题,开展点阵超结构的节点、杆件组元,胞元类型、双相结构、梯度结构、多层级结构等典型点阵超结构的几何构筑和力学设计,并阐明多晶体多尺度微观结构启发的点阵超结构力学设计基本原理、多功能力学性能调控方法,以及点阵超结构在不同类型载荷下的结构变形和失效物理机理.

关键词：多功能一体化点阵超结构力学性能多晶体微结构

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水下颗粒材料坍塌滑坡过程及激发海啸波特征的研究

水下颗粒材料坍塌滑坡过程及激发海啸波特征的研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：路天庆刘桦上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系

颗粒材料的坍塌滑坡过程,无论在颗粒流动理论方面还是实际应用(滑坡海啸、泥石流等)中都具有重要的意义。受限于实际条件,大量的实验数据和形态学特征需要在实验中获得,为真实自然灾害的预警提供依据。当前水下颗粒材料的运动过程相关... 详细信息

颗粒材料的坍塌滑坡过程,无论在颗粒流动理论方面还是实际应用(滑坡海啸、泥石流等)中都具有重要的意义。受限于实际条件,大量的实验数据和形态学特征需要在实验中获得,为真实自然灾害的预警提供依据。当前水下颗粒材料的运动过程相关的实验观测结果较少。在二维波浪水槽中进行了一系列实验,用于研究二维水下颗粒材料坍塌滑坡过程及所产生的海啸波的特征。在大型波浪水槽中安装了设计的斜面以进行水下颗粒滑坡实验,斜面坡度可调整为30°、45°和60°,以模拟不同坡度的滑坡过程和海啸波的生成。斜坡表面铺上一层亚克力板,而波浪水槽的平滑水平底面为混凝土材质。在波浪水槽侧面放置了一台高速摄像机,用于捕捉颗粒材料的运动轮廓,并使用11个波浪计测量自由表面高度的时间序列。为了研究颗粒直径对海啸波的影响,使用了两种不同尺寸的玻璃珠,其比重均为2.5,而两种情况下颗粒相的初始体积分数均为0.55。为了研究具有不同直径的玻璃珠的配比对实验结果的影响,某些测试中使用了包括不同直径的玻璃珠组成的颗粒材料。研究了颗粒材料前端的运动距离和动力学特征,以及所产生的海啸波的若干近场特征。对颗粒材料轮廓变化、波生成过程、前端颗粒厚钝形态成因及颗粒翻卷运动特征进行了描述。讨论了滑坡体积、静水深度、颗粒直径和滑坡角度对波速、波周期和能量转换率等的影响。发展了一些经验公式,用于描述水下滑坡海啸波的特征,并进行分析。

关键词：颗粒材料水下滑坡海啸波经验公式

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基于圆截面三维螺旋结构微流控芯片的全血微颗粒分离

基于圆截面三维螺旋结构微流控芯片的全血微颗粒分离

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：张晟泓龚晓波上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系

通过循环系统进入人体的功能性微米颗粒非常有希望作为下一代诊断和靶向医疗技术的理想工具。然而,由于材料问题,目前的微米级颗粒难以在体内快速降解或吸收,使用完成后必须从血液中去除。在此,我们提出了一种具有圆截面螺旋通道结构的... 详细信息

通过循环系统进入人体的功能性微米颗粒非常有希望作为下一代诊断和靶向医疗技术的理想工具。然而,由于材料问题,目前的微米级颗粒难以在体内快速降解或吸收,使用完成后必须从血液中去除。在此,我们提出了一种具有圆截面螺旋通道结构的三维微流控芯片,以在流动条件下从全血中物理分离微粒。三维螺旋结构芯片采用不同内径的柔性硅基管制作,能够具有不同螺旋直径。通过控制雷诺数和迪恩数,未稀释的全血在三维圆截面通道上能够产生适当稳定的二次流动,将直径为15～30μm的微粒直接从未处理的全血中分离出来,牺牲的血量约为10%,同时具有>94%的颗粒回收率和>40 ml/h的高分离通量。分离后的血液中游离血红蛋白浓度保持在临床安全水平。我们在微管截面上观察到两种不同的颗粒聚集模式,分别是内壁面聚焦和迪恩涡中心聚焦。另一个有趣的发现是,与颗粒或细胞分选前溶解红细胞的许多做法不同,全血中密集的细胞-颗粒相互作用比没有红细胞的纯液体更有利于颗粒聚焦到更靠近流道内壁面的区域。这种基于稳定的圆截面三维螺旋微流控芯片中Dean涡影响下的颗粒-可变形血细胞之间流体动力学相互作用的无标记颗粒分离方法,不仅为功能性微粒的创新医疗应用铺平了道路,也为全血有核细胞的生物物理分选提供了启发。

关键词：三维微流控螺旋流道迪恩涡全血颗粒分离细胞-颗粒相互作用

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刚性浮体涡致运动与细长柔性系缆涡振的耦合振动数值模拟研究

刚性浮体涡致运动与细长柔性系缆涡振的耦合振动数值模拟研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：郑瀚旭王嘉松上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系

针对海洋工程中普遍存在的细长柔性系泊缆与刚性浮体组合结构的流致振动问题,本文构建基于计算流体力学方法和一体化刚柔组合结构动力学响应有限元分析方法的流固耦合数值模型,对来流作用下产生的刚性浮体涡致运动与柔性系缆涡振之间的... 详细信息

针对海洋工程中普遍存在的细长柔性系泊缆与刚性浮体组合结构的流致振动问题,本文构建基于计算流体力学方法和一体化刚柔组合结构动力学响应有限元分析方法的流固耦合数值模型,对来流作用下产生的刚性浮体涡致运动与柔性系缆涡振之间的耦合效应开展数值模拟研究。设计典型来流速度条件,通过对比分析刚柔组合结构振动位移信息的时频响应特征,结合流场分析,讨论两种振动的模式竞争与振动叠加机制;分析由相对大尺度的刚性浮体涡致运动带动细长柔性系缆经受振荡来流并产生的次生涡振对总体振动响应的影响机制;分析流体力载荷与位移之间的相位差变化特性,解析流动与振动能量的转化与传播机制。解释刚柔组合结构流致振动的多尺度、宽频带特性产生机理,为预测不同来流速度条件下的刚柔组合结构流致振动特性提供理论分析基础。

关键词：刚性浮体柔性系缆流致振动

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