单列圆柱流体诱导振动数值模拟研究--《西安交通大学学报》2007年07期
单列圆柱流体诱导振动数值模拟研究
【摘要】：基于表面涡方法和流固耦合模型,研究了雷诺数为2.67×104时的单列圆柱流体诱导振动问题,并计算了涡云图、流体力、振动响应、涡脱落频率等.计算模拟结果很好地重现了刚性单列圆柱在小间隙比(1.5)下以宽、窄尾涡交替和多频为特征的非均匀流态,以及间隙比为2.0时的涡脱落现象.此外,还研究了单列自由振动的弹性圆柱在间隙比为2.0时的流体诱导振动问题,结果表明:在大振幅条件下,流体诱导力在x方向和y方向有较强烈的耦合;随着振幅的减小,x方向振动对y方向振动的影响可以忽略,可采用单自由度的动力学模型假设进行计算.
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：O357.1【正文快照】：
流体诱导振动(FIV)引起的热交换器管束损坏是核电站和汽轮发电机组发生事故的主要原因.文献[1]对这一问题的研究作了全面的综述,认为导致圆柱流体诱导振动的诱发机理有流体弹性不稳定、涡脱落激振、紊流冲击和声学激振等4种因素,其中流体弹性不稳定是流体与柱体结构相互作用
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本类论文本周排行，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，；冷凝、蒸发等过程，适用于经常需要清洗，工作环境要；置的结构；3．了解填料支承装置的结构及强度计算，；介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质；5Mpa的钢制压力容器的设计，制造，检验和验收；
，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，或者对全部纵向 环向焊缝作 100%无损检测。 （ ） 7．球罐接管除工艺特殊要求外，应尽量集中在上下极板上。 （ ） 8．在用水压测试容器壁厚时，校核压力一般取 1.25P。 （ ） 9． 按形状改变比能屈服失效判剧计算出的内壁初始屈服压力和实际测量值最为接近。 （ ） 三．【单选题】 1．设计卧室储存罐双鞍座支撑时，两支座的状态应采用： （ ） A 两个都固定； B 两者均可移动； C 一个固定，一个移动； D 以上均可 2．低温球罐的支柱与球壳连接处最好采用： （ ） A 直接连接结构形式； B 加托板结构； C U 型柱结构形式； D 支柱翻边结构 3．卧式储罐发生扁塌现象的根本原因是： （ ） A 支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩； B 圆筒上不设置加强圈； C 支座的设置位置不适合； D 设计压力过高 4．随着石油业的发展，在大型球罐上最常采用的罐体组合方式是： （ ） A 纯桔瓣罐体； B 足球瓣式罐体； C 混合式罐体； D 两个半球组成的罐体23第六章换热设备【教学基本内容和要求】 1．了解换热设备的基本要求、分类方法、主要类型及结构，了解管壳式换热器的种类； 2．掌握管壳式换热器的结构设计方法； 3．了解余热锅炉的结构特点、基本结构； 4．了解传热强化的方法，了解扩展表面传热强化和壳程传热强化。 一．【思考题】 1．换热设备有哪几种主要形式？ 2．间壁式换热器有哪几种主要形式？各有什么特点？ 3．管壳式换热器主要有哪几种形式？ 4．换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？ 5．换热器流体诱导震动的主要原因有哪些？相应采取哪些防震措施？ 6．换热设备传热强化可采用哪些途径来实现？ 二．【判断题】 1．套管式换热器具有结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便的特点。 （ ） 2． 通过增加管程流量或增加横流速度可以改变卡曼漩涡频率， 从而消除散热器的振动。 ） （ 3．余热锅炉是在工业中用来回收余热的一种锅炉，它的基本结构和一般锅炉相似。 （ ） 4．余热锅炉的使用会增加对环境的污染。 （ ） 5．使用余热锅炉能够提高热能总利用率，节约一次能源消耗。 （ ） 6．在换热设备中，采用大直径的换热管可以增大传热面积。 （ ） 7．在换热设备中，换热管的管径愈小，耐压愈高。 （ ） 8．管内翅片虽然增加了传热面积，但是也改变了流体在管内的流动形势和阻力分布，泵功 率的损失也会相应增加。 （ ） 9．管子的固有频率可以通过精确的计算获得。 （ ） 10．板式换热器可用于处理从水到高黏度的液体的加热、冷却、冷
冷凝、蒸发等过程，适用于 经常需要清洗，工作环境要求十分紧凑的场合。 （ ） 三．【多选题】 1．按照换热设备热传递原理或传递方式进行分类可以分为几种主要形式： （ ） A 直接接触式换热器； B 蓄热式换热器； C 间壁式换热器； D 管式换热器 2．下面属于管壳式换热器结构的有： （ ） A 换热管； B 管板； C 管箱； D 管束分程 3．引起流体诱导振动的原因有： （ ） A 卡曼漩涡； B 流体密度过大； C 流体弹性扰动； D 流体流速过快 4．传热强化的措施有： （ ） A 提高流量； B 增加平均传热温差； C 扩大传热面积； D 提高传热系数 5．下列关于管壳式换热器的描述中，错误的是： （ ） A 管壳式换热器结构简单、紧凑、能承受较高的压力； B 管壳式换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗的场合； C 管壳式换热器适用于管、壳程两侧温差较大或者壳侧压力较高的场合； D 在管壳式换热器中，当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差不大时，壳体和管 束中将产生较大的热应力24四．【单选题】 1．根据结构来分，下面各项中那个不属于管壳式换热器？（ ） A 固定管版式换热器； B 蓄热式换热器； C 浮头式换热器； D U 形管式换热器 2．常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器： （ ） A 直接接触式换热器； B 蓄热式换热器； C 间壁式换热器； D 中间载热体式换热器 3．下面那种类型的换热器是利用管程和壳程来进行传热的： （ ） A 蛇管式换热器； B 套管式换热器； C 管壳式换热器； D 缠绕管式换热器 4．下列关于管式换热器的描述中，错误的是： （ ） A 在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类 换热器； B 蛇管式换热器是管式换热器的一种，它由金属或者非金属的管子组成，按需要弯曲成 所需的形状； C 套管式换热器单位传热面的金属消耗量小，检测、清洗和拆卸都较为容易； D 套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。 5．下列措施中，不能起到换热器的防振效果的有： （ ） A 增加壳程数量或降低横流速度； B 改变管子的固有频率； C 在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板； D 在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条。25第七章塔设备【教学基本内容和要求】 1．了解塔设备在化工生产中的作用和基本要求，了解板式塔的类型及总体结构，了解工业 用填料的主要类型、优缺点及用途； 2．掌握塔设备的分类和总体结构，掌握塔盘的结构，掌握主要的液体分布装置和液体再分 布装
置的结构； 3．了解填料支承装置的结构及强度计算，了解除沫器结构，了解吊柱结构； 4．掌握塔设备载荷分析计算方法，掌握塔筒体的强度计算及校核方法，掌握裙座的结构和 裙座的强度计算及校核方法； 5．掌握风诱导振动的原因，了解塔设备的防振措施。 一．【思考题】 1．塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？ 2．填料塔中液体分布器的作用是什么？ 3．试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷？ 4．简述塔设备设计的基本步骤。 5．塔设备振动的原因有哪些？如何预防振动？ 6．塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性？第八章反应设备【教学基本内容和要求】 1．了解反应设备在过程工业中的作用、主要类型，了解主要反应设备的结构特点； 2．了解机械搅拌反应器的主要类型、总体结构； 3．掌握机械搅拌反应器的机械设计内容。 一．【思考题】 1．反应设备有哪几种分类方法？简述几种常见的反应设备的特点。 2．机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成？ 3．搅拌容器的传热元件有哪几种？各有什么特点？ 4．搅拌器在容器内的安装方法有哪几种？对于搅拌机顶插式中心安装的情况，其流型有什 么特点？ 5．常见的搅拌器有哪几种？简述各自特点。 6．涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围？ 7．生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素？ 8．搅拌轴的设计需要考虑哪些因素？ 9．搅拌轴的密封装置有几种？各有什么特点？26【概念题参考答案】 第一章一．【思考题】1．介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。压力容器破裂爆炸时产 生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。 设计压力容器时， 依据化学介质的最高容许浓度， 我国将化学介质分为极度危害 （Ⅰ级） 高度危害 、 （Ⅱ 级） 、中度危害（Ⅲ级） 、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成 的危害愈严重。压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏 或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。 因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜 在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。例如，Q235-B 钢板不 得用于制造毒性程度为极度或高度危害
介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器 制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的 A、B 类焊接接头 还应进行 100％射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度 的容器，其要求要低得多。又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构。 2．压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？ 筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元 件之一； 封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量； 密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行； 开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面 计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。 支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。 安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。 3． 《容规》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积 pV 大小进行 分类？ 《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害 性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也 越高。 压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关：体积越大，压力越高，则储藏的能量越大， 发生破裂爆炸时产生危害也越大。 因此， 《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，不仅要根据压力的高低，还要视压力与 容积的乘积 pV 大小进行分类。 4． 《容规》与 GB150 的适用范围是否相同？为什么？ 《压力容器安全技术监察规程》与 GB150 适用范围的相异之处见下表：压力容器导言27项 压 力目《压力容器安全技术监察规程》 最高工作压力 Pw ≥0.1MPa，且 Pw & 100MPa 未作规定 内径 Di≥0.15m，容积 V≥0.025m 于标准沸点的液体3GB150 设计压力 Pd ≥0.1MPa，或 真空度≥0.02MPa；且 Pd ≤35MPa Td ： －196℃～材料蠕变温度 内径 Di≥0.15m 未作规定温度几何尺寸 介 质气体、液化气体或最高工作温度高于等是否适用于需作疲劳 分析的容器 材 料 容器安装方式适用不适用钢，铸铁和有色金属 固定式，移动式钢 固定式5．GB150、JB4732 和 JB/T4735 三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？ GB150： 《钢制压力容器》中国第一部压力容器国家标准，适用于压力不大于 3
5Mpa 的钢制压力容器 的设计，制造，检验和验收。设计温度根据钢材允许的温度确定。以弹性失效和失稳失效为设计准则。只 是用于固定的承受载荷的压力容器。 JB4732： 《钢制压力容器DD分析设计准则》是分析设计准则，适用压力低于 100Mpa。设计温度以钢 材儒变控制设计应力的相应温度。采用塑性失效，失稳失效，疲劳失效为设计准则。 JB/T4735： 《钢制焊接常压容器》属于常规设计准则。适用压力-0.02Mpa～0.1Mpa 的低压容器。不适 用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器。采用弹性失效和失稳失效准则。 6．过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？ 安全可靠；满足过程要求；综合经济性好；易于操作、维护和控制；优良的环境性能。 (具体内容参照课本绪论) 7．在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方， 而并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何在？ 理论上应力集中的地方，是假设材料在弹性区域内计算出来的，而压力容器破坏时材料已经处于塑性 区域，不再满足弹性理论的条件，而应力按照塑性规律重新分布，此时应力最大的地方已经不再是连接处 的地方。所以首先破坏不在离连接处而是处于封头与筒体连接处一段距离的地方。二．【判断题】1～5 F F F F F； 6～10 T F F T F； 11～15 F F T T T； 16～18 F F T。三．【多选题】1 AD， 6 AC， 11 ABD 2 BCDE， 7 ABCD， 12 AB 3 ABCD， 8 BCD， 13 ACD。 4 ABC， 9 CEF， 5 A；DG；EF； 10 ADE；四．【单选题】1～5 A B B B C， 6～9 B B C C。28第二章一．【思考题】压力容器应力分析1．试述承受均布外压的回转壳破坏的形式，并与承受均布内压的回转壳作比较，它们有何异同？ 在内压作用下，这些壳体将产生应力和变形，当此应力超过材料的屈服点，壳体将产生显著变形，直至 断裂。 壳体在承受均布外压作用时，壳壁中产生压缩薄膜应力，其大小与受相等内压时的拉伸薄膜应力相同。 但此时壳体有两种可能的失效形式：一种是因强度不足，发生压缩屈服失效；另一种是因刚度不足，发生 失稳破坏。 2．试述影响承受均布外压圆柱壳临界压力的因素有哪些？为提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，应采用高强 材料，对否，为什么？ 对于给定外直径 Do 和壳壁厚度 t 的圆柱壳，波纹数和临界压力主要决定于，圆柱壳端部边缘或周向上 约束形式和这些约束处之间的距离，即临界压力与圆柱壳端部约束之间距离和圆柱壳上两个刚性元件之间 距离 L 有关。临界压力还随着壳体材料的弹性模量 E、泊松比 μ 的增大而增加。非弹性失
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对扩压器进口不同安装角和进口导叶不同预旋角匹配下离心压缩机的性能进行了实验研究．研究表明：扩压器进口安装角最小值为7°时，压缩机性能对进口导叶预旋角不敏感；采用不同的扩压器进口安装角和不同进口导叶预旋角匹配调节时，压缩机所能达到的最高效率为86．0％，比单独调节进口导叶预旋角或扩压器进口安装角所能达到的效率高2％．效率提高的潜能可通过自由选择匹配的方式来加以实现．
用三维数值模拟方法研究了纵向涡发生器用于层流矩形通道的流动换热特征．研究了Re（为800-3000）、涡发生器的冲角（分别为15°、30°、45°、60°、90°）、纵向涡发生器的形状对通道平均Nu和平均阻力系数的影响，并利用场协同原理进行了分析．结果发现：纵向涡发生器产生的二次流使全场速度和温度梯度之间的平均夹角减小，换热得到强化；纵向涡能改善包括涡发生器附近区域以及下游广阔区域的场协同性，而横向涡只可以改善涡发生器附近区域的场协同性，所以纵向涡可以强化整体换热，而横向涡只可以强化局部换热；对于光通道，协同角随Re增大而增大，但对于有纵向涡发生器的通道，协同角随着Re增大而减小．同时，在面积相同的条件下三角形小翼优于矩形小翼．
开展了缸内直喷火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料燃烧特性和放热过程的试验研究．研究结果表明：在给定喷射脉宽条件下，天然气掺氢比小时，燃烧放热率低，当氢气的体积分数达到10％～18％后，对提高混合燃料发动机燃烧速率有明显效果；火焰发展期、快速燃烧期、燃烧持续期和放热率曲线型心位置对应的曲轴转角随掺氢比增加呈先增加后减小趋势，当氢气的体积分数达到18％时可以缩短火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期，放热率曲线型心位置对应的曲轴转角靠近上止点；缸内最高燃烧压力、最高燃气平均温度、最大压力升高率和最高放热率随掺氢比的增加呈先减小后增加趋势；天然气掺氢燃烧特性在低转速时比在高转速时受掺氢比的影响大．
在简单介绍表面激光散射法测量液体表面张力原理的基础上，介绍了新研制的表面张力实验测量系统．根据光频外差探测原理设计了实验光路图，增强了干涉信号的强度，使得该系统与其他研究相比使用了较小功率（20mW）的激光器．为了提高信噪比，采用了信号平均技术，并通过实验确定了最佳采样时间和平均次数．利用乙醇作标准试样对新研制的实验系统进行了校核实验，实验误差不大于±4％，证明该实验系统可以满足流体表面张力测量的要求．
针对反应堆堆芯板状燃料元件冷却通道内的强化传热问题，对带有周期性分布纵向涡发生器（I．VGs）的水平矩形窄通道内的流动与换热进行了实验研究，得出了雷诺数在3×10^3～2×10^4的范围内LVGs安装形式（一侧带LVGs或两侧带I．VGs）对水的流动与换热特性的影响规律．结果表明：带有周期性分布LVGs通道的平均努谢尔数比光通道的高25％～35％，但阻力系数也比光通道的高．在3种不同比较准则（相同质量流量、相同压降及相同泵功）下，两侧带同向I．VGs通道的综合性能好于单侧带有LVGs通道的综合性能．I．VGs能够破坏热边界层，带走更多的热量，从而降低板状燃料元件的温度和堆芯的烧毁率．
通过离散热源模拟板管式换热器的盘管，对竖直钢平板自然对流和导热的耦合传热进行了实验研究．结果表明：在控制加热热流和加热温度2种条件下，平板的温度呈波浪形分布，起伏的幅度随加热间距的增大而增大；采用平均加热壁温作为特征温度计算的自然对流平均Num和Ra的关系仍满足Num等于cRa^n，但常数C和以是加热间距的函数；在Ra为5×10^8～5×10^9的范围内拟合得到它们的关系式，误差约为±5%．对耦合自然对流的数值计算表明，平板壁面温度波动导致速度边界层增厚，局部传热系数也相应发生波动．
分析了柴油机燃用柴油／乙醇混合燃料的燃烧特性和放热规律，研究了相同十六烷值条件下混合燃料中含氧量对燃烧特性和放热过程的影响，为柴油机燃用含氧混合燃料提供理论指导和试验依据．研究结果表明：十六烷值改进剂（亚硝酸异戊酯）的体积分数为0．2％时，可使其着火性能与乙醇的体积分数减小10％时的水平相当．当保持十六烷值不变，混合燃料中氧的质量分数提高3．6％，扩散燃烧期和总燃期的曲轴转角平均缩短0．8°，中高负荷放热率曲线型心位置的曲轴转角向上止点平均靠近0．25°，可以认为，试验结果反映了混合燃料含氧量对燃烧的影响．
利用改进型的乌别洛特毛细管黏度计，对268．123～373．131K温度区间内的甲基叔丁醚的饱和液相黏度进行了实验研究．温度测量的不确定度小于±10mK，黏度测量结果的不确定度小于±2％．利用实验得到的黏度实验数据，拟合了甲基叔丁醚饱和液相的黏度方程，方程的适用范围为268-373K，实验数据与黏度方程计算值的最大偏差为1．3％，平均偏差为0．52％，为其他研究人员利用甲基叔丁醚提供了基础的物性数据．
针对压印光刻工艺实现图章保真复型对阻蚀胶薄膜的均匀度和应力分布的要求，对匀胶过程中的时间、转速和加速度等参数进行了分析，并采用基片曲率法的Stoney公式及其近似计算公式，对不同参数环境下的薄膜应力及应力梯度分布作了计算分析．通过对比几组试验参数的应力分析结果，验证了薄膜应力的大小和应力梯度的分布主要与匀胶时间和速度有关，而与加速度的关系较小．因此，当选用匀胶转速为5000r／min、时间为30s时，薄膜应力分布最优，成膜质量最佳，能够满足压印光刻工艺中300nm级图型的保真复型需求．
对新开发的弹性箔片动压气体止推轴承进行了理论分析，采用等温气体模型，导出求解该轴承静态特性的弹性流体动力润滑方程，利用有限元方法对方程进行求解，得到了该轴承在流固耦合下的压力分布和间隙分布，以及结构参数对轴承性能的影响．数值计算结果表明：节距比和瓦块张角存在最佳取值，节距比取0．5，瓦块张角为70°～90°时，可得到理论上的最大无量纲承载力；弹性模量越大，无量纲承载力随着间隙比和轴承数的增加而增大的趋势就越明显；选择合适的结构和材料，可以得到较高的承载力，这将进一步扩大该轴承的应用范围．
针对机电设备早期故障难以识别的问题，提出了一种动态的概率密度估计方法——滑动概率神经网络，用以跟踪分析测量信号的概率密度变化过程，及时发现早期故障．该网络以固定不变的抽样集作为第一层，动态滑动的测量信号作为样本层，通过求和层得到抽样集的条件概率密度估计，将样本层内测量信号的概率密度动态地投影到统一的抽样集上．将网络分解成以测量值为中心的子网络，来实现网络的递归运算，并且利用高斯函数的快速衰减特性或使用分段线性函数近似高斯函数，从而提高了网络的计算实时性．通过压缩机喘振过程数据的应用实例，表明该方法能够有效识剐故障的早期征兆．
为了实现制造系统中的工艺规划与调度集成，采用遗传算法解决工艺规划与调度集成的问题，并构建了相应的工艺规划与调度集成模型．在对遗传编码和算子结构的设计中，利用交叉算子来变换加工顺序，用变异算子来改变工艺路线．在考虑设备负载平衡以及加工任务完成时间最短的条件下，将工艺规划和车间调度相结合，实现了最优工艺路线与调度结果的同时生成．通过算例分析，证明此方法能够有效地实现工艺规划与调度的集成．
针对高速旋涂造成标记区阻蚀胶薄膜覆盖不对称和压印曝光造成标记区薄膜聚合的问题，利用压印光刻压印曝光固化脱模的工艺原理，提出了用压印预处理标记表面薄膜来优化阻蚀胶层厚度和形貌的工艺方法．该方法采用下压力约束薄膜，使阻蚀胶在标记区的栅格间重新分布，从而削弱了覆盖膜的不对称性，获得了相应的薄膜厚度．采用旋涂厚度为1．1μm的覆盖膜对压印预处理工艺方法进行了试验，发现下压力大于0．48MPa时，薄膜结构具有较好的对称性，下压力为1．12MPa时，对准信号的对比度达到最大．试验结果表明，压印预处理对于压印光刻系统具有较好的工艺适应性，利用该方法优化标记区的阻蚀胶层不仅能够有效削弱覆盖膜不对称和压印曝光的影响，而且对准精度可满足100nm压印光刻的要求．
通过动力学分析和有限元模拟，设计出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构．采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了高精度、高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片，通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处，利用激光焊接工艺，制造了量程为±20km／s^2、过载能力为30倍满量程的特种压阻式加速度传感器．实验表明，在对传感器施加集中载荷和动态冲击的条件下，传感器可达到静态精度为0．86％满量程、动态响应频率为3．43kHZ的技术指标，从而满足了非常规武器在触发控制等特殊领域的应用要求．
提出了基于平方距离函数的曲面分片参数化重构方法，实现了任意拓扑结构模型表面的参数化重构．在四边形网格模型基础上，得到各表面片及其边界线初始参数化模型，以平方距离函数作为误差的度量，采用逐步迭代的方法，使初始参数化模型逼近目标表面．首先，重构出表面片的边界线网格，然后再进行表面片的重构，使重构过程中各参数化表面片始终保持位置连续，因此有效地避免了三维数据点云的参数化问题．其中，影响重构质量的关键因素——四边形网格划分问题，可以通过惩罚项的引入得到改进．实验表明，该方法对复杂模型表面可以得到满意的参数化曲面重构结果．
根据煤的硫分、灰分以及煤自燃过程中的耗氧速率、CO和CO2产生率等随温度变化的序列值与煤自然发火期之间存在的密切对应关系，建立了前向多层人工神经网络模型，用已有的煤自然发火实验数据对网络进行训练，得到了神经元间的联结强度，从而准确地表征这种对应关系．设计了一套油浴程序升温实验装置，确定了实验试管的尺寸和实验条件，从而能够准确测定煤自燃在不同温度下的耗氧速率及气体产生率．将煤样油浴程序升温实验数据及煤质分析数据代入人工神经网络，可算出煤的自然发火期．与煤自然发火实验相比，该方法测定煤样的自然发火期用煤量减少了99％以上，实验耗时缩短了90％以上，二者测试结果的偏差小于3d．
在球、料质量比为24：1的条件下对Mo-Si二元粉末进行了高能球磨，并对球磨反应过程进行了X射线衍射分析及透射电子显微镜研究．研究表明，在Mo-Si二元高能球磨过程中，既有Si向Mo中的扩散固溶，也有Mo向Si中的扩散固溶．热力学计算结果表明：Mo-Si二元体系具有形成非晶、固溶体及化合物的热力学驱动力；当Mo-Si储存的能量超过反应活化能时，反应生成h-MoSi2与t-MoSi2．
基于离散节块方法（DNTM）的思想，研究了一种新的适用于二维三角形节块的离散坐标数值解法．使用坐标变换将任意三角形变换为正三角形，源项和通量的空间分布使用二次正交多项式展开，横向泄漏项的空间二次分布通过使用二元二次多项式近似正三角形节块的通量分布来获得、针对小尺寸易出现不收敛的情况，提出了一种改进的节块平衡有限差分方法．数值计算结果表明，该方法能满足非结构几何区域问题的求解需求，与细网SN方法相比，该方法在较粗的网格下具有高的精度，同时还适用于较细网格下的中子输运计算．
基于二阶统计量，对在线分离复值混合信号法进行了研究．假设源信号是独立的且非常态，信号的伪协方差矩阵能增加约束条件，从而可证明二阶统计量能够完全分离复值混合信号，而且对信号是否平稳不作要求．结合非常态信号的独立性，构造出代价函数，利用梯度下降法推导出在线盲分离算法．通过盲分离算法的仿真试验，发现所提出的盲分离算法能充分利用复值非常态信号的二阶统计量，算法具有鲁棒性好、运算速度快和可在线实现等优点．
通过变化送风参数和室内热源，对6种典型工况的实验结果进行了分析，得到了地板送风室内温度分布的一些特性．针对地板送风室内温度分布的不均匀性，采用工作区垂直温差和0．1m高度处的空气温度与送风温度之差来表征工作区温度分布．实验结果表明：单位送风量的室内热源散热越大，不仅室内垂直温度梯度较大，而且工作区垂直温差增加的幅度比送回风温差增加的幅度更大，当室内冷负荷从324W逐渐增大到468W时，工作区垂直温差与其送回风温差之比从0．468增大到0．573；室内工作区垂直温度分布的形状与室内热源分布情况有关，当热源位于吊顶上时，工作区上下垂直温度梯度较大，中间垂直温度梯度较小；当送风温度提高5．7℃时；工作区垂直温差减小70％；工作区0．1m高度处的空气温度与送风温度之差约占送回风温差的50％．
对不同缺口形式的X70管线钢试样进行了准静态三点弯曲断裂和示波落锤撕裂试验，详细研究了加载速度和缺口形式对管线钢断裂的影响，分析了高性能管线钢落锤撕裂试验中出现异常断口的原因．研究表明：异常断口常出现在韧脆转变温度附近，温度较低和较高均不易产生异常断口；管线钢动态断裂扩展是由许多裂纹扩展、止裂、重新起裂过程组成的，裂纹在整个韧带上的扩展速度变化幅度很大；裂纹扩展速度改变引起的裂尖应力状态变化、断裂的扩展方向和韧脆状态改变也可产生异常断口，仅通过改变试样缺口形式来减小试样起裂载荷和起裂功，并不能完全避免异常断口的产生．
以一种新的方法建立了在微重力环境、横向激励下圆柱贮箱液固耦合系统的动力学方程．对耦合系统的液体子系统采用压力体积分形式的拉格朗日函数，并将速度势函数在自由液面处作波高函数的级数展开，从而导出自由液面运动学和动力学边界条件的非线性方程组，而对结构子系统则采用标准形式的拉格朗日函数（动能减去势能），用变分原理和拉格朗日方程建立耦合系统的动力学方程，最后用4阶Runge-Kutta法求解非线性方程组，得到了耦舍系统的幅频特性曲线．此方法大大减少了公式推导量，而且得到的是降阶的耦合方程组．计算发现：随着Bond数的减小，耦合系统的响应频率先增大后减小，而响应幅值逐渐增大．
提出了一种新型主动式竖直集沙仪，该集沙仪的最大优点是可以通过调节总抽气量使不同高度取样管同时趋于等动力取样状态．对新型集沙仪和传统被动集沙仪进行了风洞对比实验，并引入一个新的量来反映集沙仪对气流的阻碍程度．实验结果显示，新型集沙仪对气流的阻碍明显减小，在不同风速下也具有很好的适应性．输沙率对比结果表明，新型集沙仪比传统被动集沙仪在近床面区域和高风速下具有更高的收集效率，为风沙流研究提供了一种新的测量工具．
为了有效地实现有限元自适应分析中函数平滑逼近和细节信息的分离，根据提出的第二代小波有限元多分辨分析方法构造了相应的自适应算法．采用第二代小波作为基函数构造了逐级嵌套的有限元逼近空间，并引入消失矩提出有限元求解方程刚度矩阵解耦的条件．函数在低分辨空间的逼近可以通过增加细节空间提升到高分辨空间，通过使刚度矩阵解耦，可以消除低分辨逼近空间和细节空间之间以及不同尺度的细节空间之间的耦合项．通过构造轴力杆的自适应分析，验证了方法的有效性，同时为实现复杂第二代小波自适应有限元分析提供了较好的研究思路、
采用递归方程方法，对梁-多自由度耦合系统的振动响应进行了分析，得到了该耦合系统在简谐激励作用下振动响应的解析表达式，在此基础上，仍应用递归方程方法对该耦合结构的固有特性进行分析，给出了固有频率及模态振型的公式．根据所推导出的解析表达式，对无阻尼耦合系统给出了相应的数值算例，并同采用分段求解方法得到的数值结果进行了比较，二者之间良好的一致性验证了所提出方法的正确性，而且对其他类似的耦合结构也可以采用该方法进行分析．
基于内嵌式黏性流体单元自适应减振方法（IVFUM），研究了一种新的内嵌式黏性流体单元（IVFU）减振模式．在简谐定频激励下，通过构建流体活动边界条件，将流固耦合模型近似简化为充液腔的纯流体动力学问题，并应用CFD软件FLUENT对内嵌流体欧拉梁在主振动下腔内流体的流动进行了数值模拟，结果表明：两种IVFU在一、二阶主振动下的自由表面形状、速度、相对压强及压力分布等流动性态对欧拉梁减振具有自适应和有效性；梁内流道水平比流道倾斜更具有减振的工程应用价值．
对耗散粒子动力学方法在流动问题中的应用进行了理论及数值研究，给出了耗散流体粒子运动的控制方程组、边界条件、数值方法及随机数据统计方法等．提出用固壁粒子层结合流体粒子反弹运动的方法来处理固壁边界有滑移流动边界条件，有效地消除了目前耗散粒子动力学及分子动力学模型在固壁附近的粒子密度波动问题．利用该方法编程计算了2类流动问题：方腔驱动流动与泊肃叶流动，计算结果与现有的理论及数值结果比较吻合，验证了所采用的数学模型、计算方法在流动数值模拟中的可行性及潜在优势．
为了研究热交换器中管束的流体诱导振动问题，提出了一种基于表面涡方法的圆柱绕流计算模型，包括分离点计算模型和流固耦合模型．利用这一模型，分别模拟了Re为2．67×10^4时单个刚性圆柱和弹性圆柱的流体诱导振动问题，并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率和涡云图等．计算结果反映了流体绕刚性圆柱流动的主要特征，以及弹性圆柱流体诱导振动的限幅和非线性（共振区）特性，所得到的平均阻力系数、升力系数、斯德鲁哈尔频率和最大振动幅值与相关文献中的实验结果具有很好的一致性．该模型具有简便、快捷以及能够对亚临界雷诺数下的流体诱导振动问题进行计算等优点，为多圆柱流体诱导振动问题提供了一种新的计算模型．
运用翅片开缝等设计思想，对电子器件空气冷却平片散热器中的翅片进行改进，并对连续平片、分段平片、分段开缝翅片等散热器进行了层流流动与换热的数值模拟．研究发现，在相同风扇泵功条件下，分段平片性能优于连续平片，开缝翅片优于分段平片．提出了一种适用于冷却要求更高的新型换热器，相比原换热器，新型换热器翅片间距和翅片厚度更小，翅片开缝且分段．初步研究表明，这种新型换热器在风扇功率足够的情况下，可以用于下一代热负荷更高的CPU，并讨论了常规的空气强制对流冷却的极限问题．
在有限容积法的基础上发展了非结构化网格的对流项二次迎风插值（QUICK）格式．详细推导了扩散项采用格林函数法，对流项采用改进的QUICK格式离散方程，对项盖驱动流和圆柱绕流问题进行了计算，讨论了不同Re下计算的准确性和格式的收敛性，并与高精度结构化网格计算结果进行对比分析．结果表明，该格式的临界网格Peclet数为8／3左右，与中心差分相比较，该格式计算精度相当，对流稳定性好，收敛速度高．同等条件下较结构化网格对复杂区域的模拟更接近实际测量结果，是一种对复杂区域计算有应用前景的对流格式．
最近，西安交通大学俞茂宏教授的第二本英文学术专著《Generalized Plasticity》（广义塑性力学）由世界著名的施普林格出版公司出版．
近日，由西安交通大学理学院介观物理实验室宋晓平教授和电信学院电子材料所徐卓教授牵头组建的“左手材料”研究组，成功研制出具有左手特性的周期性结构材料．
西安交通大学材料学院主持研制的新型铝基摩擦材料最近通过国家汽车质量监督检验中心的检测．
介绍了一种由概念设计结构方案选择的多目标决策方法．该方法根据多目标Pareto最优原理，将sPareto边界定义为一种设计方案集的Pareto边界，直接反映了各方案间的折衷，从而可剔除支配方案，保留竞争方案，并利用最小sPareto解集量化竞争方案性能，实现了方案的定量评价．在此基础上，通过设定不同的偏好区域，以交互方式研究设计解空间，从而可辅助设计者做出满意的方案决策．
[专题研究](席光 周莉 王志恒 张春梅 袁民建)
(武俊梅 陶文铨)
(王金华 黄佐华 刘兵 曾科 余金荣 蒋德明)
(王凤坤 吴江涛 刘志刚)
(陈秋炀 曾敏 王令 王秋旺 周砚耕 黄彦平 肖泽军)
(陈林辉 田怀璋 厉彦忠 张东彬)
(李蔚 黄佐华 蒋德明 任毅)
(潘江 吴江涛 刘志刚)
(尹磊 丁玉成 卢秉恒 刘红忠)
(周权 侯予 崔明现 陈纯正)
(张庆 徐光华)
(田颖 江平宇 周光辉 赵刚)
(邵金友 丁玉成 卢秉恒 王莉 刘红忠)
(赵立波 赵玉龙 蒋庄德)
(李明星 刘志刚 林志航)
(张辛亥 席光)
(左可胜 席生岐 周敬恩)
(卢皓亮 吴宏春 曹良志 周永强 咸春宇 姚栋)
(丛丰裕 雷菊阳 许海翔 周士弘 杜栓平 史习智)
(孔琼香 俞炳丰 潘振 杨青)
(杨政 粟庭亚 冯耀荣 陈宏达)
(贺元军 马兴瑞 王本利)
(顾正萌 郭烈锦 张西民)
(何育民 陈雪峰 向家伟 何正嘉)
(汤宏博 吴成军 黄协清)
(黄志祥 徐晖 徐立勤)
(孔轶华 张楚华 席光)
(王沣浩 姜歌东 罗昔联)
(李斌 陶文铨 何雅玲)
(姜华 席光)
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[研究简讯](薄瑞峰 李瑞琴)
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