高速列车明线交会流致振动耦合响应分析

为探究高速列车在流致振动作用下会车压力波对车内气压的影响机理,针对某线路试验高速动车组采用多重等效方法建立有限元车厢、流场以及耦合系统模型,并进行耦合系统模态分析;通过列车交会侧传感器实测会车压力波信号,对车厢耦合系统进行气压冲击加载,分析车内流致振动耦合响应情况;将线路实测车内气压数据运用经验模态分解方法自适应分解,获取各本征模态层,并与流致振动响应数据进行对比分析。结果表明,车体振动位移的频率分布与加载的会车压力波频率相吻合;车内气压级在6.1 Hz、14.67 Hz处较大,分别与耦合系统的第一阶非刚性模态频率与结构的第一阶模态频率相吻合;同时验证会车压力波在车厢流致振动耦合模型下对车内气压影响机理分析的正确性。     

螺纹管换热器管外流体诱发振动计算

换热器管束振动分析是换热器设计中非常重要的一个环节,直接影响换热设备使用过程中的安全、使用寿命和噪声等性能。通过对某一螺纹管换热器的振动分析,分别采用HTRI软件和标准GB/T 151—2014的方法进行计算和比较,并结合两种算法来进行振动计算,得出了较为可靠的结论。     

流体诱导弹性管束振动响应数值分析

基于流固耦合问题的弱耦合法,研究弹性管束不同流速的壳程或/和管程流体诱导下的振动响应。研究表明,流体诱导振动幅值随壳程或/和管程流速的增加而增加。与相同管程流速条件相比,壳程流体引起的振幅较大。随壳程流速增加监测点振动频率增加;随管程流速增加监测点振动频率基本不变。壳、管程流体耦合诱导的振动位移曲线与仅壳程流体诱导的振动位移曲线类似,说明弹性管束工作过程中的振动主要由壳程流体诱导。流体诱导的振动频率接近管束第一阶固有频率时,监测点在y、z方向振幅逐渐趋于峰值。流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动。     

基于LES的直管流致振动分析

基于CFX 的LES 模拟了直管内完全发展的湍流, 通过log-wake 法则验证了大涡计算的准确性。利用CCL+APDL+MATLAB 语言编制了流固耦合插值算法, 该算法可对流体载荷进行扩展, 具有插值精度高、计算效率高等特点, 而且能同时考虑流体脉动压强和剪切力作用下结构的振动响应。计算表明:对于光滑直管流致振动问题, 振源主要来自流体的脉动压强, 而流体剪切力可基本忽略。最后, 总结了管内流速与流体脉动压强、结构响应的关系, 脉动压强和振动加速度与速度近似成抛物线规律, 可为非嵌入式的流量传感器的研究提供参考和依据。     

考虑双向流固耦合的换热器弹性管束流致振动特性三维数值模拟研究EI北大核心CSCD

为研究换热器管束的流致振动特性,开展了考虑双向流固耦合情况下的换热管束三维数值模拟研究。建立换热管及管内外流域的三维有限元模型,计算单、多跨换热管的固有频率,考虑到换热管与支撑板之间的有效支撑具有随机性,对支撑板失效情况下的四跨管固有频率及振型进行了计算。在此基础上,针对单、多管与管外流域进行双向流固耦合数值模拟分析。结果表明:计算得到的固有频率与理论值误差基本低于3%;同阶固有频率随着支撑失效个数增多而降低;单、多跨管的振动频率与之升、阻力频率一一对应;多跨管对称跨的振动位移曲线形状相似且幅值相近;管束间距越大,管子之间相互影响越小,振动位移曲线越易出现Strouhal振型。     

高雷诺数下高质量比圆柱涡致振动的数值模拟

圆柱的涡致振动一直是研究者们关注的问题,但是以往的研究大多雷诺数不高,或者质量比较低。该文以高质量比圆柱为研究对象,采用质量-弹簧-阻尼系统,基于SST湍流模型,对结构在高雷诺数下发生涡致振动的过程进行了数值模拟和分析。通过流固耦合数值计算,模拟了圆柱涡致振动的高幅分支试验现象,计算所得的最大振幅比随速度比的变化曲线与试验吻合较好。研究结果验证了流固耦合计算方法的正确性,表明SST模型适合于由强逆压梯度引起的边界层分离流动问题。数值模拟显示在高雷诺数下,高质量比的圆柱涡致振动会出现高幅分支。该文的数值分析方法可以为高雷诺数下结构涡致振动问题的研究提供参考。     

换热器直管非线性振动分析与控制

利用等价线性化解析方法,分析换热器直管的非线性振动,并指出振动的控制方法。通过对传热管的数学分析,得出振动系统的等价固有频率计算公式,对振型也作了探讨,为进一步分析直管的振动情况打下基础;根据得出的固有频率和通过分析流体的流动特性,可以采取相应的措施控制和避免振动,防止振动的破坏。把非线性运动理论应用于传热管运动分析,对传热管振动控制和换热器的工程应用具有重要的指导意义。     

流体激励诱发轴流泵结构振动计算方法

泵内非定常压力脉动会引发泵体的结构振动,而由压力脉动引发结构振动的计算方法是一个值得研究的问题。通过有限元分析软件对某台立式轴流泵内流体压力脉动引发的结构振动响应进行了仿真计算。将数据处理后与试验值进行了对比,并对该方法准确性和可行性进行了分析。结果表明:该计算方法可以用于已知压力脉动情况下叶频振动加速度的预估,若增加采样点个数,采样频率提高,可以提高叶频高次谐波频率的识别能力。     

上海地铁荷载作用下邻近建筑物振动响应分析

为进一步了解上海地区地铁运行所引起的临近建筑物振动情况,根据上海实际地层剖面建立隧道-土体-建筑物相互作用三维有限元数值模型,分析地铁运行所引起的相邻建筑物各层水平和竖向振动变化规律。其中,列车荷载由三质点振动模型求出并施加于轨道上。同时对列车运行速度、建筑物与隧道距离及建筑物楼层数等因素对振动幅值的影响进行分析。结果表明,同一建筑物内竖向振动随层高基本不变,水平向振动先减小后增加,顶层有明显的振动放大现象;建筑物各层的振动随列车车速的减小、与轨道中心距离的增大和楼层数的增大而减小;但随着楼层数的增加,建筑物各层水平向振动放大现象也更明显。     

基于Galerkin截断的薄膜-床面耦合振动响应分析

将废塑料薄膜进行分选回收是目前最为高效节能的塑料垃圾处理方式,废旧塑料薄膜及床面的振动会直接影响分选的效率。提出了将薄膜模型和床面模型结合建立薄膜-床面耦合系统动力学模型的方法。并通过受力分析,利用Galerkin截断将床面的变形表达为模态函数的线性组合,建立了薄膜-床面非线性耦合振动微分方程。研究了不同截断阶数对薄膜-床面耦合非线性振动动态响应的影响,确定了保证薄膜-床面耦合系统振动收敛性的Galerkin截断阶数。通过床面位移响应对此方法进行了验证和对比,结果表明Galerkin截断法适用于求解耦合系统振动分析,且计算速度较快。     

间接蒸发冷却板式换热器换热性能的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)方法建立了间接蒸发冷却板型换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型;对影响蒸发冷却换热器换热性能的主要因素进行了数值计算和预测;通过计算表明,换热器通道间距、空气的迎面风速,以及一次风的干球温度的变化对换热器效率有很大的影响;分析了不同参数时通道内流场、能量场以及换热器效率的变化.     

框架结构楼房爆破震动响应的数值模拟

为研究框架结构在爆破震动下的震动响应特性,利用ANSYS/LS-DYNA显示动力分析软件,对某框架结构进行了模态分析与动力响应分析。得到了该建筑结构的自振频率小于10 Hz,低频爆破地震波是引起结构振动、变形的主因;对结构受距离20 m基坑爆破的振动影响进行了模拟,计算所得的距爆源最近点震速和实测震速基本吻合;分析了建筑结构不同楼层的爆破振动规律,表明建筑结构的垂直向速度响应大于水平向速度,20层的高层建筑结构随着楼层高度增加,在1~6楼出现了振动速度局部放大现象。裙楼楼顶(距爆源最远处)出现整个结构最大速度峰值。在城市复杂环境进行爆破施工时,对周围建筑结构的安全监测,不能只对距爆源最近地表进行振动监测,须注意高层建筑结构内部的局部放大效应。     

Numerical Simulation of Capillary Flow in Fan-Shaped Asymmetric Interior Corner Under Microgravity

Based on fluid mechanics theories, this research focuses on numerical simulation and analysis of capillary flow under microgravity in fan-shaped asymmetric interior corner. We analyze the effect the contact angle has on rising height in a fan-shaped asymmetric interior corner, and get the Concus-Finn condition the calculation of capillary flow needs to satisfy in fan-shaped asymmetric interior corner. Then we study the effect that different parameters of experimental medium and container configuration has on capillary flow in fan-shaped asymmetric interior corner when Concus-Finn condition is fulfilled. The conclusions of this paper has an important role in guiding the analytic solution of flow in a fan-shaped asymmetric interior corner under microgravity. We can also chose the appropriate experimental medium and design a container based on this paper.     

Numerical Simulation of Thermocapillary Flow Induced by Non-Uniform Evaporation on the Meniscus in Capillary Tubes

Three-dimensional numerical simulation was developed to investigate thermocapillary flow induced by non-uniform evaporation on the meniscus in capillary tubes. Capillary tube radiuses ranging from 0.1 to 1 mm were considered and the working liquid was methanol. The effects of tube size, evaporation heat flux and buoyancy on thermocapillary flow were investigated. The results show that the non-uniform evaporation on the meniscus leads to two opposite temperature gradients along the radial direction, which generate two thermocapillary flow vortexes under the meniscus. For horizontal capillary tubes with r ₀?≥ 0.32 mm, the path-lines in the vertical center plane are asymmetrical, which is attributed to the combined buoyancy and thermocapillary effects. For the vertical capillary tube, with increasing average evaporation heat flux, the steady axisymmetrical flow will gradually transit to a steady asymmetrical flow and eventually becomes a three-dimensional oscillatory flow.     

制冷剂-空气热交换器集成式数字化设计软件

为了满足采用同一仿真工具对制冷系统中常用的不同类型的换热器进行仿真,建立了一种通用的制冷剂-空气换热器三维分布参数模型,并据此开发了具有3D交互式图形界面的换热器集成式数字化仿真设计软件HXSIM。HXSIM采用统一的仿真框架对换热器进行模拟,并将翅片管、微通道管翅、丝管和板管划分为四类控制单元。且每个单元均包括制冷剂,空气和管翅(板)三个对象。并根据三个对象的结构特点和传热特性建立了相应的控制方程。为了便于用户使用,在HXSIM中采用OpenGL技术开发了界面友好的3D交互式图形界面。HXSIM对不同类型的换热器都有较高的仿真精度,实验验证表明其换热量的最大预测误差小于10%,空气侧压降的最大预测误差小于1.16 Pa。     

填料间壁式低温换热器的计算机模拟

网络理论是研究复杂结构换热器且便于计算机模拟的一种有效方法。以填料间壁式低温换热器的热网络模型为例，介绍了模型特点及计算机模拟程序，给出了热流体的温度分布Ｔ１（ｉ）和冷流体的温度分布Ｔ２（ｉ），单元换热器效率序列ε１（ｉ）和ε３（ｉ）以及冷热流体吸放热量之比ε２（ｉ）。这些序列体现了换热器的局部特性，反映了影响整体特性的薄弱部位。     

汽车传动系扭振引起的车内轰鸣声控制方法

某前置后驱微型客车存在低转速车内轰鸣声的问题,研究表明该轰鸣声由传动系扭振引起。首先对传动系扭振影响车内噪声的机理进行分析,在此基础上建立传动系扭振当量系统模型并进行自由振动计算。同时建立对象车型发动机仿真模型,从而获取发动机激振力矩,完成受迫振动计算。然后开展传动系扭振测试,并将自由振动及受迫振动计算结果与试验数据进行对比,验证了模型的有效性。然后利用此模型研究对象车型传动系扭振特性,从减小经后桥及后悬架向车身传递的扭振激励的角度出发,提出了一系列控制主减速器处扭振幅值的方案。试验结果表明所提方案对改善低转速车内轰鸣声效果明显。上述工作对解决同类问题具有一定意义。     

空调室内三维紊流流动与传热的数值模拟

采用三维紊流模型，应用有限容积法计算了室内空调的气固耦合传热问题，并对室内空调的气流组织形式，主要是对流速场，温度场进行了数值模拟计算，为空调室内的气流组织形式的优化设计及舒适性提供了研究依据。     

地铁运行引起的建筑物振动响应预测

福州地铁尚未建成时,需要对临近建筑物的振动响应进行预测。由此,建立车轨垂向耦合振动数值分析模型和隧道—土体—建筑物有限元模型,参考福州地铁振源参数及沿线典型II类场地土类型,对地铁运行后,临近建筑物的振动响应作出了理论预测。分析结果表明,地铁列车运行引发的环境振动主频以中高频振动为主,而建筑物各楼面峰值主频均为建筑物的自振频率。同时,在低层楼面存在激励振动的中高频反弹区。列车车速和单双线运行不影响建筑物的振动形态,但能显著影响楼面加速度振级。另外,当多层和小高层建筑至隧道中心水平距离小于10 m,高层建筑小于15 m及位于30 m左右处,车速超过40 km/h时,建筑物部分或全部楼层加速度振级可能超越相关规范规定的振动限值,需要考虑振动控制。