切角措施对方柱风压非高斯特性的影响机理

为解释切角措施影响方柱风压非高斯特性的作用机理,以标准方柱和切角方柱为研究对象,在雷诺数Re=2.2×104条件下,采用大涡模拟方法研究了两种方柱的风压特性随风向角的变化规律,重点分析了角部措施对方柱表面风压非高斯特性的影响,并基于瞬时流场结构探讨了角部措施对方柱极值风压的影响规律及其流场作用机理.研究表明:方柱表面风...     

高雷诺数下并列双圆柱绕流的大涡模拟

为澄清并列双圆柱结构发生偏向流现象的流场机理,采用大涡模拟(LES)方法,在高雷诺数下(Re=1.4×10~5)研究了并列双圆柱的气动性能及其流场特性随圆柱间距比P/D(P为圆心间距,D为圆柱直径)的变化规律,重点探讨了小间距并列双圆柱的偏向流现象及其对圆柱气动性能的作用机理.研究结果表明:大涡模拟方法得到的气动力结果与文献风洞试验值吻合良好;随着并列双圆柱间距的增大,绕流场会呈现单一钝体、偏向流和平行涡街等多种流态结构;当P/D=1.1时,绕流场会间歇性地出现单一钝体和偏向流流态,两种流态的气动性能和流场特性有很大差异,圆柱的气动力会随时间发生剧烈变化,呈现非稳态特征;当P/D=1.2～1.5时,绕流场呈现偏向流流态,两个圆柱的气动力和尾流呈现不对称现象,偏向流的偏转方向会出现间歇性地变化,尾流涡脱强度弱,气动力脉动小;当P/D=2～4时,绕流场总体呈现平行涡街流态,尾流涡脱强度强,气动力脉动大,气动干扰减弱.     

双塔情况下冷却塔风荷载的数值模拟

为研究双冷却塔的干扰效应，采用计算流体动力学（CFD）方法分析了在不同塔间距和风向角情况下冷却塔的风荷载分布规律.计算单座冷却塔的风荷载并与规范数据进行比较，结果验证了CFD方法用于模拟冷却塔风荷载的可靠性.算例分析表明，在固定双塔间距条件下，后塔阻力系数随风向角增大呈递增趋势，并当双塔平行排列时达到最大；当双塔前后排列时，后塔阻力系数随塔间距增大而逐渐增大，并趋向单塔结果；当双塔平行排列时，应尽量避免塔间距为1.1～1.4倍冷却塔底面直径，此时干扰效应极其显著.     

粗煤泥干扰床分选机流场的数值模拟

为了了解粗煤泥干扰床分选机内流场分布特性,优化结构,利用计算流体力学方法,采用Spalart—Allmaras模型对粗煤泥干扰床分选机内的流场进行数值模拟,并对速度场和压强分布进行了研究．结果表明：分布板开孔率为0．36时,分选机内水流的轴向速度沿径向呈对称分布,上升干扰水流越大,底部流体产生的扰动越大;水流的径向速度沿径向呈不对称分布,随半径增大,在槽体壁面附近明显变小;选取变孔径的分布板,可以减小或消除壁效应,使得靠近壁面的颗粒得到有效分选;底流口的位置应该在槽体底部的负压区,固体颗粒的分选发生在高湍流区域,稳流区域有分层现象．     

周边干扰对煤气柜表面风压的影响

根据刚性模型风洞测压试验所得数据,研究了不同的周边干扰条件下柜体表面平均风压系数的变化规律,对比分析了不同柜体间距时干扰效应的变化情况。研究结果表明:干扰煤气柜位于柜体的正前方时,柜体迎风面平均风压系数显著减小;干扰煤气柜位于柜体的正后方时,柜体背风面平均风压系数会增大;两煤气柜相互平行时,柜体背风面平均风压系数会减小;柜体间距会对干扰效应产生影响,干扰效应随着柜体间距的变化而发生变化;在迎风面与侧风面,规范值有较高的安全储备;而在背风面,其安全储备略有不足。     

不同截面尺寸双柱体静力干扰效应的数值模拟

基于计算流体动力学软件Fluent,采用雷诺应力方程模型(RSM)研究了不同截面尺寸两方柱间的静力干扰效应,数值模拟结果与相应风洞试验吻合较好。分析了建筑物的相对位置、施扰建筑的不同截面尺寸对静力干扰效应的影响,并研究了串列布置时受扰建筑平均风压系数干扰因子IFCP的空间分布情况。结果表明:串列布置时,施扰建筑的截面尺寸变化对受扰建筑的IFm产生显著的影响。截面越宽,"遮挡效应"越严重,IFm随施扰建筑截面尺寸的增大大致呈线性递减的规律。     

方柱绕流的数值模拟

使用计算流体力学CFD软件,模拟方柱在两种情况下的绕流.在第一种情况下,方柱位于流场的边壁,模拟不同雷诺数下流场的流线、压力分布,绘出方柱后面绕流形成的回流区长度随雷诺数的变化曲线并对其进行分析;在第二种情况下,方柱位于流场的中央,模拟Re=200的流场在不同时间步时的速度矢量图.描述了漩涡的生成、成长和脱落的全过程.两种情况下的计算结果与其他文献中的计算数值和试验数据相吻合.     

两栋复杂体型超高层建筑间的气动干扰效应分析

基于两栋相邻很近且横截面复杂的超高层建筑的刚性模型测压风洞试验,分析了建筑的综合体型系数、脉动响应系数和峰值响应系数,详细讨论了两建筑间的气动干扰机理.研究结果表明:两栋塔楼在气流方向上串列布置时,其间可能产生恒定的旋涡,上游建筑的平均风荷载会大大超过单体建筑的情况;两栋塔楼在气流方向上大致并列布置时,建筑两侧可能产生周期性的旋涡脱落,导致横风向响应的均方根值较大.     

流道内分隔板长度对方柱绕流特性的影响

为了揭示流道内方柱-分隔板钝体的绕流特性及分隔板长度对尾迹脱涡的影响,对低雷诺数(Re=150)下阻塞比为1/6的流道内的方柱-分隔板结构进行数值研 究,讨论方柱和分隔板的受力及自由剪切层的变化趋势.结果表明：在有限流道内,分隔板对方柱的尾流结构产生了明显的影响,抑制了尾流区剪切层之间的相互作 用,并在一定范围内使方柱阻力减小;随着分隔板长度L的变化(0D～6D,D为方柱边长),流动特性呈现出3个不同阶段,即当0≤L/D≤1.00时,随着板长度的增加,自 由剪切层沿顺流方向逐渐下移;当1.25≤L/D≤4.50时,自由剪切层在板尾端卷起并在分隔板尾迹边缘清晰地出现二次涡;当L/D≥4.75时,分隔板完全阻断剪切层 之间的相互作用,使自由剪切层再次附着在分隔板上.     

集装箱船上层建筑气动干扰特性与风阻优化

为优化具有多个尺寸巨大的上层建筑物集装箱船的风阻,本文以某20000TEU超大型集装箱船上层建筑为研究对象,开展风载荷和PIV流场测量风洞模型试验。根据得到的风阻与流场干扰特性,采用数值模拟对主体建筑纵向间距和局部构型进行优化布置,并通过风洞试验对优化结果进行验证。研究结果表明：主体建筑纵向间距是影响集装箱船风阻和甲板上方绕流场气动干扰的主要因素,合理调整上层建筑物纵向间距同时对建筑物棱角边缘倒圆角处理可以得到风阻性能更优的布置方案,经风洞试验验证,优化方案较初始方案风阻降低47.19%,具有较大优化空间,可为超大型集装箱船总布置设计提供参考。     

无升力双体水动力干扰计算

根据势流理论给出任意运动的2个水下无升力物体间流体动力干扰的二维和三维计算模型.从壁面附近圆柱干扰力计算结果出发,指出水下物体相互接近过程中,理论上存在某种干扰最小的路径.采用3种不同的网格划分比例计算回转椭球体附加质量,单元数确定时,加密纵向网格则与纵向运动有关的计算精度提高,横向的精度降低,因此网格划分应合理分配纵横比例.对三维Rankine体进行了壁面干扰规律的模型试验和计算研究,间距较大时物体受到壁面的吸力,随间距的减小,该吸力先逐渐增加后减小,最后变为排斥力,分布源计算值与试验值的比较表明:分布源法可有效预测壁面间距较大情况下的流动干扰力,随着Reynolds数的增加,分布源法有效性的壁面间距下限增大.论文中的数值模型也适用于多个无升力物体作6自由度运动的情况.     

出口支板安装角对上游静叶流场畸变影响效应研究

以某增压级为研究对象,应用高精度无波动格式结合LU-SGS方法求解圆柱坐标系下N-S方程,获取出口支板不同安装角度时其流场细微结构,从支板安装角变化对上游流场压力畸变影响效应的角度,探索可靠高效的压气机出口支板/静子布局.数值结果表明:随着下游支板调节角度增大,增压级通流能力增强,其表面马赫数峰值提高且其位置后移,但上游进口段压力波动幅值减小,从而使得压力畸变减小,通过选择合理的支板安装角度可以有效降低上游流场压力畸变,改善流场结构.对于文中所研究的算例,可以适当增大支板安装角度以减小上游流场畸变,但最大不应超过5°.     

大型冷却塔风致响应的干扰效应

为了研究渡桥电厂冷却塔的群塔干扰效应,采用呈倒品字型布置的3个冷却塔进行简化分析.变化塔间距和风向角,进行180个工况的风洞试验.基于试验结果进行风致响应的计算和干扰效应分析,将干扰计算结果作为渡桥电厂塔群干扰的参考.研究表明:在单塔情况下,冷却塔横风向底部剪力系数的平均值几乎为零,极大值较大;冷却塔壳体在风荷载作用下拉应力主要出现在迎风面的中下部;在三塔情况下环向薄膜应力的干扰系数均小于1,子午向薄膜应力极大值的干扰系数基本上均大于1,最大值达1.57.     

考虑应力干扰的致密油气压裂设计及实现方法

为掌握应力干扰的优化设计方法和手段,分别建立应力场变化的平面模型和数值模型.采用对比模拟分析的方法,提出压裂滤失引起的孔隙压力升高与人工裂缝支撑对应力场的影响互为反作用,从而导致诱导应力场在裂缝附近存在非转向区域,且可通过优化裂缝间距和缝内净压力来消除非转向区域的论点.研究结果表明:水平主应力差为2 MPa,单缝扩展时缝内净压力为16 MPa可消除非转向区域;水平差应力为8 MPa,净压力为18 MPa下,两条裂缝间距为30~60m可消除裂间的非转向区域;水平差应力8 MPa和缝间距为20 m以下,净压力为19 MPa可消除裂间的非转向区域.现场试验时通过水平井段内分簇射孔,并优化施工参数,实现了裂缝间的应力干扰,裂缝复杂程度得以提高.     

应用PIV系统研究横流中水平方柱绕流旋涡特征

利用PIV系统对二维水平方柱绕流的旋涡特性进行了试验研究,得到了来流雷诺数为796-9 556、不同间隙比(G=3.0,1.0,0.2)时方柱绕流瞬时流场分布.根据这些数据,分析了方柱绕流流场中旋涡发展和演化规律,比较了瞬时流场和时均流场中旋涡结构特征,给出了不同工况下分离区长度L及斯特罗哈数St与雷诺数的关系.     

疏排桩支护结构中土拱荷载传递比分析

在以往关于土拱效应研究的基础上,提出了土拱荷载传递比的概念,并建立了分析计算模型。通过土工离心机模型试验验证了Ito提出的排桩桩侧土压力的计算方法在深基坑疏排桩支护结构中的适用性,并基于该方法,结合一个疏排桩支护工程事例对土拱荷载传递比的影响因素作了比较全面的分析。研究结果表明:疏排桩支护结构中,桩间土拱效应不容忽视,通过土拱传递到排桩上的土压力最大可占到排桩承受的总土压力的60%以上;土拱荷载传递比随着桩间净距的增大近似呈指数形式减小,当桩间距相同时,桩径越大,土拱荷载传递比越小;当其他参数不变时,土拱荷载传递比随土体内摩擦角和土体黏聚力的增加近似呈指数形式增加。     

桩承式路堤中平面土拱效应室内模型试验研究

介绍了平面土拱效应室内模型试验的试验装置与试验方法,对比分析了桩承式路堤中填土的竖向应力分布与Terzaghi理论方法以及HewlettRandolph理论方法中的分布规律,并对HewlettRandolph理论方法进行了修正。研究结果表明:路堤高度h与桩间距s比值对土拱效应产生具有重要影响,当h/s0.67时,没有土拱效应;当0.67h/s1.33时,土拱效应部分产生;当h/s≥1.33时,土拱效应完全产生,且此时路堤填土的竖向应力分布与HewlettRandolph方法的分布规律相同;与HewlettRandolph方法相比,修正的HewlettRandolph方法与模型试验结果更接近。试验同时分析了路堤高度的变化对桩土应力比的影响,试验结果表明:随着路堤高度的增加,桩土应力比逐渐增大,但是增大的速率随着路堤高度的增加而减小。     

疏排桩-土钉墙组合支护基坑土拱效应模型试验

采用同济大学中型岩土离心机进行了8组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心模型试验。基于离心模型试验结果,提出了疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩间土拱效应的最终形态分析模型,并结合三维有限元数值分析探讨了桩间土拱效应的动态发展过程以及桩间距和土钉参数对土拱形态的影响规律。研究结果表明:当桩间距与桩径之比B/D≥8或土钉长度与基坑开挖深度之比L/H≥2/3时,桩间土体无明显土拱效应;当桩间距与桩径之比B/D=4～6且土钉长度与基坑开挖深度之比L/H2/3时,桩间土拱效应明显;疏排桩-土钉墙组合支护基坑的土拱最终形态表现为沿基坑顶面成抛物线形,延基坑深度方向具有一定直立深度的曲面。     

地貌因素对垭口内风速影响的数值模拟

为了研究地貌因素对垭口内平均风速的影响,在轴对称山丘模型的基础上引入山脉长度这一重要因素.通过风洞试验手段验证数值模拟结果的有效性,选取最不利风向即正对垭口方向进行风场数值模拟.并研究了山顶距离和山脉坡度对加速效应的影响.结果表明,山脉长度对垭口内风加速比和加速区域大小均有显著的影响.当山脉长度介于1~3倍山高时,垭口内风加速效应明显且加速区域也较长;当山脉长度超过6倍山高时垭口内加速比和加速区域大小基本趋于定值;山顶间距越小风加速效应越大,但当间距小于2/3的山脉底部直径时,加速幅度降低;距山体表面50m空间内山脉坡度越大,垭口内风加速效应越明显;综合研究结果,给出最不利的垭口地貌因素组合.     

水力空化效应影响因素的研究

为探讨水力空化效应的影响因素,采用亚甲基蓝-紫外分光光度计法测量水力空化过程中产生的羟基自由基（·OH）的数量,考察亚甲基蓝浓度、出口压力、管路流量等各因素对水力空化效应的影响。结果表明：亚甲基蓝分光光度计法能够成功地捕捉到水力空化产生的羟基自由基;当出口压力为0.10 MPa、液体温度为30℃、pH值为中性、管路流量Q=800 L/h及掺入气体量为0.15 L/h时,出现最大羟基自由基浓度,此时水力空化效果最好。