复杂体型大跨度结构表面风荷载的数值模拟

目的比较复杂体型大跨度结构表面风荷载的数值计算与风洞试验结果,分析研究大跨结构表面风压的分布特性.方法选用可实现的Realizable模型和非平衡壁面函数法,对武汉天河机场新建航站楼实际尺度的几何模型进行了不同风向角时风荷载的数值模拟.结果计算出了模型各个测点的平均风压系数,并与风洞试验数据进行了比较.在不同风向角时,除转角和悬挑屋檐部分,数值模拟值和风洞试验值的一致性比较高,测点的相对误差都在10%以内.结论用数值分析方法对机场航站楼这一复杂的大跨度结构表面风荷载进行数值模拟,其结果具有一定的参考价值.尽管目前数值模拟方法还不能取代风洞试验,但将其作为一种辅助手段是可行的.     

考虑渗流影响的深基坑开挖三维弹塑性数值模拟

为了分析在降水影响下地铁车站基坑的稳定性和现场实测的精确性,以沈阳某地铁车站深基坑为研究对象,根据工程地质条件及围护结构的深度和基坑开挖深度,运用ABAQUS对基坑进行了地下水渗流与开挖的三维数值模拟分析,利用试验推理法来模拟渗流问题.对基坑降水条件下开挖和支护体系的变形情况进行了验证,并将模拟结果与实测值进行了对比.结果表明,理论分析和实际监测结果较吻合,该方法对ABAQUS在基坑渗流数值模拟方面具有良好的借鉴性.     

运用数值模拟技术预测喷油泵座铸件缩孔缩松缺陷

运用微型计算机和数值模拟技术,模拟了喷油泵座等球墨铸铁件的不同工艺方案的凝固过程,并模拟测度子型砂退让性值对铸件缩孔缩松的影响。实验结果和生产表明,该技术能准确模拟铸件的缩孔缩松缺陷,为铸工艺优化提供了科学的依据。     

大型火电厂空冷凝汽器支架结构风洞数值模拟

空冷凝汽器支架结构是大型火力发电厂采用的一类特殊工业建筑,属典型的钢-混凝土竖向混合结构.运用FLUENT软件对某大型空冷支架结构表面风荷载进行数值模拟,计算了三种不同挡风墙形式和三种不同风向角作用下空冷支架结构的整体体型系数,研究了各工况下结构的A型架和挡风墙风压分布规律,分析了挡风墙形式对A型架上部气流流向的影响,得到了在最合理的挡风墙形式下A型架和挡风墙各区的体型系数.最后,将最合理挡风墙形式下各区的体型系数与风洞试验结果进行了对比分析,结果表明,数值风洞模拟结果与风洞试验结果吻合较好.     

塔桅结构三维定常风场风洞试验及数值模拟

利用风洞试验对杭州湾跨海工程海中平台及观光塔模型在各种风向角下的风压分布情况进行了测试,研究了观光塔结构在不同方向风荷载作用下风压的变化情况。采用FLUENT6软件平台,选用标准κ-ε和Realizableκ-ε2种湍流模型计算了大气边界层中杭州湾跨海工程海中平台与观光塔的定常风流场,并将数值计算结果与风洞试验结果进行了比较。结果表明：基于FLUENT6的标准κ-ε和Realizable κ-ε模型均能给出工程设计要求的精度;但对建筑物的不同位置,2种模型反映的精度有所区别。该研究可为精确计算风荷载提供依据,对工程设计有较好的参考价值。     

基于AVL-FIRE的汽油机进气道气流运动三维数值模拟

利用三维流体动力学软件AVL-FIRE模拟计算YBR125汽油机进气道的气流运动,显示气道稳流试验台条件下的三维空气流动状况。气道流动性能评价参数计算与试验结果表明,相对误差在允许范围之内,数值模拟的精度较高。     

过水围堰溢洪的全域三维数值模拟

过水围堰由于涉及范围广、边界复杂,溢洪的全域三维数值模拟还较为欠缺.为实现物理模型与数值计算的互补,采用紊流模型对上、下游过水围堰及基坑,包括部分河道进行了三维数值模拟.给出典型工况围堰的泄流能力,消能平台水气两相流特性,以及三维流场和压力分布.上游水位与围堰泄流量的关系,计算与实测进行了对比分析,大洪水工况时二者吻合较好,小洪水工况时有一定偏差.研究表明:顺水流方向结构化网格的生成,使模拟的过堰水流与实际情况更为相符.     

侧风对轿车气动特性影响的数值模拟研究

选用某国产轿车1∶1模型,利用混合网格方案对不同强度侧风作用下的轿车外流场进行数值模拟,得到不同侧风强度下的流场速度压力分布及气动力系数变化情况.分析不同强度的侧风作用下的流场速度和压力分布,着重分析了尾部流场的变化,定性地解释了侧风对轿车气动力特性的影响,初步研究了尾流随侧风作用的变化机理.模拟结果表明,该车型在不同强度侧风作用下,侧向力系数和升力系数均随着侧风作用的增强而增大.研究结论为深入分析侧风作用下轿车外流场特性提供了有利的参考.     

落石冲击对山区桥梁墩柱破坏的影响

为了研究落石冲击作用对山区桥梁墩柱破坏的影响规律,采用Holmquist—Johnson—Cook损伤本构模型构建了数值模型,并展开非线性显式动力分析,基于能量守恒原理检验了计算结果的数值稳定性。考虑了落石冲击高度、冲击速度、水平冲击角度和落石直径等影响因素,从体积损伤率和墩柱位移两个角度研究了各种因素对墩柱冲击破坏的影响。数值模拟结果和试验测试的加速度历程、破坏特征进行了对比,证明了数值模拟的合理性。研究结果表明,HJC本构模型能较好模拟钢筋混凝土墩柱在落石冲击作用下的破坏发展,在高能量冲击作用下,石块直径和冲击速度对墩柱破坏影响相对较大。     

达里厄风力机恶劣工况下气动特性的数值模拟

以一台具有三个叶片的达里厄风力发电机为例,分析了不同相位叶片的受力特点;基于Fluent软件,采用雷诺时均N-S方程和k-ωSST模型,结合MRF旋转坐标系技术对垂直轴风力发电机进行了二维数值模拟,研究了该垂直轴风力机的风轮扭矩的周期性变化规律,确定了一个旋转周期内的恶劣工况。通过对恶劣工况下不同来流风速和转速时的瞬态数值模拟获得了其流场特征。研究表明:叶片之间的干扰和风轮的气流泄露将在不同程度上影响风力机的性能,并模拟计算了增加叶片后的扭矩变化规律。     

弯管中段塞流的数值模拟

以中心角为90°的弯管作为模拟模型,在压力0.15MPa、气体质量流量为0.912 6g/s的条件下,分别选取4组不同的液体流量0.27、0.40、0.53、0.80kg/s,采用FLUENT软件对每一种工况进行了数值模拟。通过数值模拟结果,对每一种工况下的弯管处流体流动的特性进行了分析,得出了不同液体流量下弯管段塞流的基本规律及特性。     

计算网格对柴油机喷雾数值模拟的影响

利用通用商业CFD软件STAR-CD对柴油机喷雾特性进行数值模拟,分析了计算网格对柴油机喷雾数值模拟结果的影响。研究表明,计算网格的划分直接影响到气流运动状态和油束的几何形态。随着网格加密,喷雾射流速度不断增大,喷雾油束几何形态变得细长,喷雾贯穿距增大。将Hiroyasu经验公式算出的喷雾贯穿距与CFD数值模拟值进行对比,说明采用网格D模拟计算的值吻合较好,该网格适合于喷雾计算。     

超高速撞击网状防护结构仿真模型的建立与验证

为了系统研究网状防护结构的超高速撞击特性,在现有实验研究成果的基础上,应用数值仿真手段对网状防护结构在超高速冲击载荷下的防护性能进行定量研究.应用SPH法离散2种网状几何模型,采用ls-dyna有限元软件对弹丸超高速撞击单层、多层网状防护结构进行了数值模拟,并与相应实验数据比对.结果验证了网状防护结构仿真模型的有效性和准确性;研究表明2种几何模型的仿真结果不存在明显差别;同时随着撞击点的不同,碎片云的形态及能量分布变化较大.     

喷射成形空心射流流场模拟

为了提高喷射成形雾化质量,将圆柱形空心射流技术应用于喷射成形雾化过程中,针对出流口前方空心流场的结构进行了数值模拟,分别模拟了不同入口速度和不同出流工艺下空心射流流场的分布情况,并进行了实验验证.单相模拟结果表明,增大入口液体速度,可使回流区增大并且产生更低的负压,有利于金属液的出流;两相流模拟结果表明,采用中部空芯与大气连通能产生较好的空心射流,当空芯通入0.02MPa气流时,会使射流空心部分增大,这一结论与水流的实验结果基本一致.     

深基坑桩锚与土钉联合支护设计与数值模拟

对郑州市某大型深基坑进行桩锚与土钉联合支护设计,应用FLAC3D软件对桩锚与土钉联合支护过程进行数值模拟,对各开挖过程中基坑位移场和土钉锚杆等结构单元的受力变化进行分析,模拟结果与设计计算结果基本吻合,数值模拟结果有效地指导了设计计算和现场施工过程.     

射流泵内流场的大涡模拟

阐述了二维弱可压缩流体流动控制方程和大涡模拟湍流模型.基于该模型对射流泵各种运行工况进行了一系列数值模拟计算.计算中模拟了异常边界条件下射流泵的流场特性,重点模拟喷嘴出口回流旋涡并给出了可视化描述.对不同计算网格数和大涡模拟系数对计算结果的影响也作了论述.提出的网格生成和数值模拟方法具有较高的效率,计算结果可靠.     

Effect of heterogeneity on mechanical and acoustic emission characteristics of rock specimen

The influence of heterogeneity on mechanical and acoustic emission characteristics of rock specimen under uniaxial compress was studied with numerical simulation methods. Weibull distribution function was adopted to describe the mesoscopic heterogeneity of rocks. The failure process of heterogeneous rock specimen under uniaxial loading was simulated using FLAC^3D software. Five schemes were adopted to investigate the influence of heterogeneity. The results demonstrate that as the homogeneity increases, the peak strength and brittleness of rocks increase, and the macro elastic modulus improves as well. Heterogeneity has great influence on macro elastic modulus and strength when the homogeneity coefficient is less than 20.0. The volume expansion is not so obvious when the homogeneity increases. As the homogeneity coefficient increases the acoustic emissions modes change from swarm shock to main shock. When the homogeneity coefficient is high, the cumulative acoustic emission events-axial strain curve is gentle before the rock failure. The numerical results agree with the previously numerical results and earlier experimental measurements.     

Numerical analysis of ice accretion effects at super-cooled large droplet conditions on airfoil aerodynamics

Changes in flow field around NACA23012 airfoil from a clean condition to a super-cooled large droplet (SLD) condition were simulated, and variations in aerodynamic parameters were calculated using FLUENT. In the case of numerical simulation for a clean airfoil, flow field characteristics simulated agreed well with theory analysis, indicating that turbulence models and parameters setting are feasible. Aerodynamic parameters for iced airfoil were calculated using the same method and agreed with those measured test data under the same environment in icing wind tunnels by S. Lee. Conclusion is made that the numerical simulation is valid, and it can be an alternative to study ice accretion effects at the SLD condition on airfoil aerodynamics, leading to reduction in research cycle time and cost.

     

UPVC与球墨铸铁管线柔性接口有限元分析

目的验证利用实体单元模型对UPVC与球墨铸铁管线接口进行抗震性能分析的正确性．方法对采用橡胶圈连接（柔性接口）的球墨铸铁与UPVC管线,在有水与无水的情况下,进行模拟拉拔试验,通过模拟计算结果和试验结果对比分析,比较UPVC与球墨铸铁管线接口的抗震性能．结果管径相同时,球墨铸铁管线比UPVC管线的抗震性能好;管内有水情况下,构件接头处的管线与橡胶圈之间的摩擦力增大,因而接口反力变大,有利于提高管线接口的抗震性能．结论有限元模拟结果与试验结果基本一致,说明利用实体模型的数值模拟方法进行管线接口的抗震性能分析是正确的．     

层间黏结性能对夹层管屈曲传播的影响机理

为了研究层间黏结性能对夹层管屈曲传播的影响,通过深海压力舱小比例模型试验,测得不同层间黏接情况下夹层管试件的变形形态和压力-体积变化曲线.利用有限元软件ABAQUS,建立外压作用下夹层管的三维数值模型,采用非线性弹簧单元模拟轴向和环向层间黏结性能,数值模拟分析夹层管试件的局部屈曲失稳和屈曲传播过程,得到试件的变形形态和压力-体积变化曲线,与试验结果吻合较好.采用建立的数值模拟方法,分析不同层间黏接情况下夹层管的屈曲传播过程.结果表明：良好的层间黏结性能可以使夹层管各层间有效传力和协调变形,显著提升结构的整体受力性能,提高夹层管的屈曲传播压力,具有更好的承压和变形能力.