波能转换装置耦合振动非线性水动力特性研究EI北大核心CSCD

针对一种新型波能转换装置,开展非线性水动力特性研究。在势流理论基础上,考虑装置不规则外形(不对称,且水线面面积不恒定)与位置变化等非线性因素对回复力的影响,并引入Morison模型分析流体黏性的附加惯性力效应与阻力效应,建立包含主要的线性与非线性水动力、从波能捕获到转换全过程的非线性动力学模型。利用计算流体动力学法搭建数值波浪水槽,开展波能转换装置响应的准确模拟,并将数值波浪水槽与所提出的非线性动力学模型的结果对比,进行非线性水动力的效应研究和系数辨识。结果表明:传统线性模型造成对波能转换性能的过高估计,非线性水动力模型显著提高了自由衰减振荡、波浪-装置耦合响应等过程的计算精度;Morison模型系数在不同工况中是变化的,幅值响应因子的计算在共振频率附近对Morison模型系数的敏感性最高。研究结果可为准确、快捷地衡量波能转换装置性能提供指导。     

高层结构动力特性试验研究

本文通过１：５０比尺的有机玻璃模型对广州市某办公综合大楼进行实验模态分析，并对该结构的动力特性进行分析。     

SH波作用下液化土中桩-土-上部结构的动力相互作用

以桩-土相互作用的Winkler模型为基础,将桩等效为Timoshenko梁,上部结构等效为刚性质量块,研究了桩基底土体承受垂直入射简谐SH波作用的液化土层中桩-土-上部结构系统的动力特性。考虑土体的自由场位移以及上部结构质量、转动惯量和桩轴向压力的二阶效应,建立了液化土层中单桩-土-刚性上部结构系统的边值问题,并利用分离变量法得到桩变形的解析解。在验证理论模型和解析解合理性和有效性的基础上,分析了几何和物理参数等对桩头位移放大因子和动力放大因子的影响,研究结果表明:单桩-土-上部刚性结构系统存在明显的共振现象,且土体自由场位移对桩头位移放大因子影响显著。随着土体液化程度的发展,单桩-土-刚性上部结构系统基频、桩头动力放大因子和桩失稳临界荷载逐渐减小。     

规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤水动力特性的数值模拟

浮防波堤主要有锚链锚泊和导桩锚泊两种锚泊方式,两种锚泊方式的浮体的运动响应不同,消波效果和水动力特性也不同。该文基于Navier-Stokes方程,采用紧致差分格式CIP (constrained interpolation profile)离散控制方程的对流项,以多相流和浸没边界IB (immersed boundary)的方法处理流体间和固体间的相互作用,以此建立二维数值模型研究规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤的水动力特性。运用建立的数值模型研究了导桩锚泊的浮防波堤的垂向运动响应、波浪力和波浪力矩随相对宽度的变化趋势,通过与现有的物理模型试验结果比较,表明所建立的数值模型能够模拟规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤的运动响应和受力特性。     

卷破波斜向作用下方形桥墩砰击荷载研究

沿海桥梁常受到破碎波浪作用,其中卷破波砰击严重威胁结构安全。该文通过理论和试验相结合的方法研究了方形桥墩受到的卷破波砰击荷载。以结构破波荷载经验计算公式和MLM理论模型为基础,建立了方形截面桥墩卷破波砰击荷载理论计算模型。通过卷破波水槽试验探究砰击角度与砰击荷载的关系;对比不同砰击角度理论和试验下方形桥墩截面砰击压强时程,验证了理论模型的有效性,结合试验与理论模型确定了不同砰击角度下方形桥墩卷曲因子的取值范围。研究表明：卷破波砰击方向与方形桥墩迎水轴向夹角越小,砰击荷载越大;该文提出的理论模型能很好地描述方形截面砰击压强时程随砰击角度的变化情况;根据试验结果拟合得出了方形截面卷曲因子随砰击角度的变化公式。     

Rayleigh波作用下桩-土-桥梁结构动力相互作用问题研究

基于等效粘弹性人工边界单元建立了可考虑成层介质及Rayleigh波输入的二维有限元时域模型,计算了Rayleigh波作用下成层介质与均匀介质的自由场反应,与理论解比较表明有限元计算结果具有较好的工程精度。针对Rayleigh波作用下桩-土-典型刚构桥梁结构动力反应进行了分析,考虑了场地条件的不同、软夹层位置的改变、不同频率Rayleigh波的输入以及桩长对Rayleigh波传播与场地地震反应的影响,对影响因素进行了讨论。     

梁板耦合结构振动功率流特性研究

研究梁板耦合结构的振动特性,以导纳理论为基础推导了系统各部分功率流表达式。通过数值仿真研究主要结构参数变化对系统功率流的影响。结果表明：梁、板厚度及梁长度影响功率流幅值的频带分布,而梁、板损耗因子的变化改变净功率流、总功率流和吸收功率流的大小,其中板角是较为理想的耦合位置。通过优化设计,对某工程结构的振动控制取得了一定效果。     

高桩码头陡坡岩面上立柱梁板式码头结构研究

我国南方特别是广东地区，一些适宜建设码头的岸线，近岸岩层埋藏浅，岩面坡度大，覆盖层薄；离岸稍远岩面埋藏深，表层淤泥厚度大，加上水深、潮差和流速比较大等特点，对码头结构设计影响极大。本文介绍了可以应不同使用要求或设计条件的立柱梁板式码头结构。     

非局部功能梯度梁结构振动与波传播特性研究EI北大核心CSCD

基于非局部弹性理论,给出非局部功能梯度铁摩辛科梁结构的控制微分方程。结合该研究提出的一种半解析数值法,对多种边界条件下非局部功能梯度梁结构自由振动特性进行分析;通过与现有文献简支梁的数据对比,验证该研究计算的正确性;同时分析非局部参数和功能梯度指数对梁结构的固有频率以及波传播特性的影响。结果表明,各个参数对梁结构固有频率以及波传播特性有不同程度的影响规律。     

薄壁箱梁桥动力特性分析的三梁式计算模型及试验研究

薄壁箱型截面广泛应用于刚架桥、大跨连续梁和连续刚构桥,此类桥梁动力分析中存在明显的弯扭耦合振动特点.基于剪力柔性梁格理论提出了能够充分考虑薄壁箱梁的自由扭转刚度、约束扭转刚度和转动惯量的三梁式计算模型,推导了模型中各主梁截面特性和质量分布的计算公式,以及横梁刚度特性的计算方法.应用该模型对一座预应力混凝土刚架桥进行动力特性分析,考虑混凝土防撞护栏的对动力特性的影响.计算结果和实体有限元模型计算结果及现场动力特性试验的实测结果吻合良好,表明该分析模型是正确可靠的,计算效率高,应用范围广.     

锥柱组合结构水动力噪声试验研究

开展锥柱组合结构水动力噪声试验,研究不同流速情况下结构的水动力噪声规律。基于重力式水洞试验场地,设计锥柱组合结构试验模型与水动力噪声测量试验方案,开展锥柱组合结构水动力噪声试验,对比不同流速情况下锥柱组合结构水动力噪声特性,阐述流速对锥柱组合结构水动力噪声的影响规律;试验表明:在中低流速情况下,锥柱组合结构的水动力噪声较小;但随着流速的增大,其水动力噪声迅速增大;当来流速度达到8.59 m/s时,由于流体与模型产生的空化效应,锥柱组合结构在高频时的水动力噪声声源级增幅较大。     

新型径向高功率毫米波慢波结构研究

本文研究一种用于W波段高功率微波源的新型径向波慢波结构腔。这种径向慢波结构腔在大的半径情况下,能够通过几十吉瓦功率的大电流,适合于吉瓦级的高功率微波源。它是对称结构,能够比较方便地采用二维半软件做电磁场和粒子模拟计算分析,将在高功率微波器件中得到广泛地应用。文中分析了慢波结构中的电磁场分布特点,在大尺寸情况近似下,得到了对称场分布的色散特性。并由数字计算实验方法验证了理论分析结果。     

孤立波作用下圆柱桩波浪力计算方法研究EI北大核心CSCD

为研究孤立波作用下跨海桥梁桥墩受到的波浪荷载以得到孤立波波浪力的简化计算方法,利用计算流体力学软件OpenFOAM模拟海洋孤立波,在不同来流波高和初始水深下,开展了2组仿真试验,三维数值模拟用于直接计算圆柱体上的波浪力,二维数值模拟用于推导Morison方程所需的速度场。对比现有文献,讨论原始Morison方程应用于孤立波波浪力计算的适用性以及孤立波非线性的变化规律,并验证了引入非线性项的修正Morison方程预测孤立波荷载的适用性。研究结果表明:在计算孤立波荷载时,非线性影响不可忽视,随着波高和水深的比值H/d的增大,孤立波的非线性越来越强;相比原始Morison方程,考虑非线性影响的修正Morison方程可以更准确地预测孤立波与圆柱桩间的相互作用;应用修正Morison方程进行孤立波荷载预测时,波浪力参数C D,C M的取值与波高H、水深d、圆柱桩直径D的绝对值无关,仅与H/d有关;基于多组仿真试验结果,给出了0.15≤H/d≤0.65内波浪力参数的取值,可为孤立波荷载的快速计算提供参考。     

虎丘塔动力特性的试验研究

结构的动力特性是评价古塔抗震性能和损伤状态的重要指标。结合虎丘塔保护技术的研究,探讨了应用环境随机激振技术测试砖石古塔动力特性的要点、方案和提高测试效率的措施。通过与有限元程序ANSYS分析的结果对比,表明按本测试方案获得的试验结果较为理想,可为同类古塔的测试和研究提供参考。     

锯齿形叶梢螺旋桨高负荷水动力和减振降噪特性试验研究

本文用涡动力学理论分析了锯齿形叶梢对螺旋浆的梢涡的影响，在拖曳水池中分别对常规、后倾且倾斜和后缘锯齿形叶梢的螺旋浆模型进行了水动力特征试验。在大型空泡水洞中的模拟伴流场中分别对这三种形状叶梢的螺旋浆模型进行了高负荷水动力时的脉动压力和噪声测试，试验结果表明，用锯齿形叶梢螺旋浆在高负荷时效率可提高2．5％，激振力降低44．2％，噪声下降3－5dB。而这一切是在用后倾侧斜叶梢螺旋浆已经取得了明显增效和减振降噪效果的基础上又增加的效果，试验验证了用涡量汇的理论分割浆叶梢涡的设计思想是正确的和可行的。     

深肋组合扁梁楼盖动力特性和拟动力试验研究

为了研究钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖的动力特性以及在动力荷载作用下的承载特性,构造了1×2跨双层深肋组合扁梁楼盖试件,并通过试验方法对试验楼盖的自振频率、空间性能以及不同加速度峰值的地震波作用下的拟动力承载性能进行了量测和研究.试验得到了试件的横、竖向前两阶自振频率以及水平拟动力加载位移时程曲线及滞回曲线,相关结果表明试件具有较好的空间性能,当加速度峰值为0.05g和0.1g时试件基本处于弹性阶段,当加速度峰值为0.2g时结构处于微开裂阶段.另外,试验结果能为进一步深入研究深肋组合扁梁楼盖的承载性能起到一定的借鉴作用.     

水润滑橡胶轴承摩擦特性和水膜刚度试验研究

针对水润滑橡胶轴承摩擦特性与轴承尺寸之间的关系开展试验研究,采用轴承试验台分别测试两种规格尺寸的水润滑橡胶轴承摩擦特性,对摩擦特性进行数学建模并进行比较。同时测试水润滑橡胶轴承水膜刚度,探讨转速对水膜刚度的影响。试验结果表明,基于缩比轴承的试验数据可以推广到原始尺寸轴承,摩擦系数随轴承尺寸的增大而增大;转速对水膜刚度几乎没有影响,动压润滑状态下的水膜刚度远高于主轴和橡胶轴承的串联刚度。     

动力分散式空调水系统能耗与水力特性研究

动力分散式空调水系统采用分布式水泵取代平衡阀的方式,为空调系统在建筑中的应用带来了一定的节能空间.本文采用Pipe Flow Expert模拟软件,建立某商场的动力分散式空调水系统仿真模型,并设定相应的评价指标将其与传统的动力集中式空调水系统进行对比,分析两者在节能性与稳定性方面的差异.结果 表明,动力分散式空调水系统...     

波浪作用下上部带有透空结构的圆筒垂向水动力特性的解析研究

基于线性势流理论,应用特征函数展开方法和透空壁内流体速度与两壁间压力差成正比的线性模型,建立了上部带有透空结构的截断圆筒绕射问题和辐射问题的解析模型,进而导出浮体的垂荡运动响应幅值算子计算公式。通过与直立透空圆筒和非透空截断圆柱的相关结果进行对比,验证了该文推导的正确性。通过数值计算研究了透空系数、圆筒内外径比（内圆柱半径和圆筒半径之比）和吃水比（透空结构吃水和圆筒吃水之比）对整个圆筒的垂向水动力特性（运动响应幅值、附加质量、辐射阻尼和波浪激振力）的影响,并与非透空截断圆柱的计算结果进行对比分析。结果表明随着透空系数的增大,结构的附加质量和辐射阻尼呈增加趋势,垂荡运动响应幅值算子的峰值呈明显减小趋势,并且在低频区垂向波浪激振力相对较小,这有利于增加浮式结构的稳定性;内外径比和吃水比均对透空结构的垂向水动力特性影响较大。     

动力荷载作用下水-桩-土相互作用简化分析研究EI北大核心CSCD

针对近海结构单桩基础在动力荷载作用下发生复杂的水-桩-土相互作用问题,建立了三维水-桩-土全耦合动力有限元分析模型。土体、桩和水体分别采用实体单元和声学单元模拟,土体截断边界采用滚轴边界条件、水体截断边界采用无反射吸收边界条件,并确定了合理的截断边界位置;以全耦合分析模型计算结果为参考解,系统研究了四种动荷载作用下水-桩不耦合(两者界面自由)和水-土不耦合(两者界面自由)对桩体和海床表面位移和动水压力响应的影响,揭示了不同水深和桩体半径变化下不考虑两种相互作用的影响规律。