针对目前自由表面旋涡识别所存在的精确性低、计算量大、实用性差的问题,提出一种新的自由表面旋涡识别方法.该方法建立基于图像识别的自由表面旋涡识别系统,实现图像获取、采集、处理及旋涡识别的功能.为了解决系统中旋涡识别的难点问题,提出一种二维图像中旋涡的识别及定位方法.该方法利用旋涡图像的局部对称性,通过分析图像中旋涡周围流线的方向场,使用改进后的缠绕角度法计算相应的缠绕角度值,最终实现自由表面旋涡的识别及涡核中心的定位.实验表明,该方法识别速度快且具有较高的准确,稳定及有效性.

基于湍流润滑理论建立小间隙环流数学模型,计算层流假设时层流、过渡流及湍流3种流态下环流内压力分布情况,并与实验结果进行对比.结果显示采用层流模型进行计算时,层流工况下求得结果与实验吻合很好,但当雷诺数增加导致小间隙环流发展至过渡态及湍流状态时,数值计算结果与实验结果相比有较大偏差.利用几种典型湍流模型及过渡流模型对数值结果进行修正,修正后的数值结果与实验结果吻合较好；引用过渡区域摩擦因子对模型进行修正后的计算结果可修正采用层流模型和湍流模型时产生的误差,更接近于实验结果.针对离心泵启动的瞬态过程,求解考虑转子涡动角速度及涡动幅值变化时小间隙环流内压力分布,结果显示,涡动角速度及涡动幅值的变化对环流内正压区及负压区分布均有明显影响.

为研究多铁性复合材料中界面特性对磁电耦合的影响，建立一种采用界面内聚力单元的多铁性复合材料有限元分析模型.基于压电和压磁材料本构关系的模拟特性，采用压电有限单元模拟各单相材料；将内聚力模型用于表征界面上相间相互作用力和位移间断之间的关系，可描述非理想界面的刚度和强度，并通过相应的内聚力单元来实现.各种非理想界面状况可通过调节内聚力模型参数来表征，而理想界面可通过对界面刚度加强来模拟.具有理想界面的层状多铁性复合材料的算例分析结果与文献一致.采用本文的有限元模型分析了非理想界面的刚度对磁电耦合的影响，计算了相应的磁电耦合系数.结果表明，界面刚度对复合材料的磁电系数有重要影响，当界面刚度足够大时，界面特性接近于理想界面，磁电系数趋于恒定.本文方法和结果对理论和实际中界面处理、磁电耦合性能的预测具有参考意义.