来流湍流度对圆柱绕流特性的影响

采用大涡模拟方法,在雷诺数为1.4?05时,研究来流湍流度对圆柱绕流特性的影响规律。研究表明：湍流度会使得自由剪切层间的相互作用更加剧烈,使得流场的三维特性更为强烈;同时加强了尾流区湍流能量的相互传递,减少能量的耗散,从而延长了回流区长度。随着回流长度的增加,圆柱背风面的平均风压系数得以增大,最终导致圆柱阻力系数随之减小。在尾流湍流得到增强的同时,尾流区会形成多尺度的湍流,从而促使漩涡形成区形成大涡量的漩涡,导致尾流区的漩涡呈现多频率的脱落。     

基于压强射流板的汽车天窗风振噪声优化

针对汽车天窗开启引发的风振噪声问题,在分析了天窗风振噪声生成机理的基础上,提出采用 压强射流板结构对风振噪声进行控制的方法。通过数值仿真模拟,对比分析了汽车原始天窗和添加压强射流 板的风振噪声,验证了压强射流板降噪的有效性。并以风振噪声的声压级为优化目标,对压强射流板的射流 压强和射流角度进行了优化设计,通过对比筛选出最优的降噪方案。结果表明,压强射流板可以有效降低风 振噪声的脉动压力波动幅度和声压级强度,从而提高汽车的乘坐舒适性。     

多孔吸声材料对轮胎空腔共振噪声的影响

以乘用车205/55R16轮胎为研究对象,通过试验研究轮胎力传递率与轮胎空腔共振噪声关联关系。提出用轮胎力传递率幅值高低表征轮胎共振空腔噪声强弱;采用有限元方法建立轮胎力传递率仿真模型,指出多孔吸声材料的力学参数比其自身吸声系数对降噪效果影响更为显著;进而采用最优拉丁超立方试验方法、Kriging近似模型,探究多孔吸声材料的密度、弹性模量、宽度和厚度等4个参数对轮胎力传递率幅值的影响规律,借助多岛遗传优化算法获得多孔吸声材料最优设计参数,通过对多孔吸声材料宽度的轮胎力传递试验和跌落噪声试验验证了宽度参数影响规律的准确性。研究结果表明,相比于原始轮胎,带有优化后的多孔吸声材料的轮胎力传递率幅值明显降低,意味着轮胎空腔共振噪声也会得到有效改善。     

空腔流场及气动噪声数值模拟

采用带有源项的线性欧拉方程修正空腔流动的非定常流场,利用Ffowcs Williams-Hawkings方程对声源流场的声辐射及远场声信号进行求解,研究空腔辐射声场特性及阻尼截断区域中阻尼系数、控制面位置等参数对噪声信号的影响.计算结果表明,空腔内旋涡的形成和溃灭过程会引起声辐射,且具有四极子特性;在计算区域的边界处设置阻尼截断区域可以有效地控制旋涡撞击边界所产生的“假波”,为了保证较好的收敛速度,阻尼强度系数的量级为104;控制面应包围声源流场区域,以确保求解得到的远场声信号的完整性和准确性.     

喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声影响研究

为了研究喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声声场分布的影响规律,采用LES与FW-H相结合的方法,针对不同喷管尺寸的高温燃气喷流气动声场进行了数值模拟,并分析了声场特性。数值结果表明,火箭发动机喷流远场噪声具有方向性,噪声声压级在离开喷流中心轴线40°处达到最大值;喷流噪声声场的声压级随着喷管尺寸的增大而增加。研究结果为不同尺寸的火箭发动机喷流噪声预测提供参考依据。     

大涡模拟-Lighthill等效声源法的空腔水动噪声预测

为了考察空腔产生的水动噪声,对气动声学理论与研究方法进行了分析,确立了大涡模拟-等效声源混合法.利用大涡模拟计算空腔非定常流动的流场结构,基于有限元/无限元法利用变分形式的Lighthill声类比方程进行声场的求解.利用该混合法考察了雷诺数为1.2×105的空腔算例频域内噪声的辐射特性,基频值的预测结果与文献基本一致,低频纯音的远场辐射具备指向性,沿上游方向辐射能量较高,高频宽带噪音的传播不具指向性.     

大跨索网结构风振系数分析

大跨索网结构广泛应用于工程实际,该结构的风振系数是结构抗风设计的重要参数。本文以双曲抛物面椭圆平面索网结构为研究对象,通过三维有限元风振响应时程分析,得到了索网结构在不同矢跨比、阻尼比下的风振响应特点和风振系数的变化规律,由此给出一些有意义的结果和结论。     

上海东方体育中心综合体育馆屋盖结构风振分析

在屋盖同步风洞试验测量的基础上,采用CQC法对上海东方体育中心综合体育馆大跨屋盖进行了较为准确的空间风振分析。分析了多个复杂空间振型对有代表性节点的动位移根方差的影响,得到本体育馆的最大参振振型为30阶;考虑了两种荷载组合工况,比较了工况1、工况2和自重作用下屋盖结构的节点位移和基底反力,工况1作用下的节点位移和基底反力最大,工况2作用下的相应结果最小;最后给出了5个不利风向下的位移风振系数,可供参考。     

对大跨空间结构风振响应分析的初步研究

讨论了目前大跨度空间结构的现状及风振响应时程分析计算方法,并对目前存在的问题提出了解决的方法..     

底掺气坎对侧空腔长度的影响

侧空腔长度对射流挟气量及水流流态均有重要影响,采用3维数值模拟,分析了底部掺气坎尺寸对侧空腔长度的影响规律.结果表明,侧空腔长度及侧空腔形态受底部掺气坎的体型尺寸影响较大,随着底部掺气坎尺寸的增大,侧空腔长度增大,其主要原因在于底部掺气坎的尺寸会影响射流跌落至底板的位置,影响射流段动水压力的分布,从而影响射流的横向扩散速率.     

大跨越输电塔风振系数研究

针对三江口长江大跨越输电塔工程实例,用SAP2000建立该塔的三维有限元模型,对模型进行有限元动力分析,计算结构适用于工程设计的输电塔第一自振周期及第一振型系数,确定大跨越塔的风振系数,以指导大跨越塔的抗风设计.     

塔结构风振反应最大值分布的统计分析

提出了塔结构风振反应最大值分布的统计分析方法。文中依随机过程模拟理论建立了多维人造脉动风样本的产生方法，通过结构风振反应峰值概率分布函数的统计分析就可算得塔结构的抗风动力可靠性。     

脉动风作用下高耸塔结构风振响应研究

根据脉动风的特性对脉动风荷载进行模拟并验证其有效性,得到作用在高耸塔结构上的脉动风荷载时程样本。在此基础上,建立塔结构的空间三维有限元模型,采用时程分析方法计算塔结构的风振动力响应。结果表明脉动风作用下高耸塔结构顶部风振响应较大,因而需要采取有效措施抑制其风振响应。     

方腔涡流运动对压力脉动噪声影响的数值分析

为了研究水下方腔内的湍流流动情况,采用k-ε模型和大涡模拟(LES)方法分析了腔内流场的涡旋分布及其发展规律、关键位置的压力脉动特征,运用MATLAB平台对时域下的压力脉动信息进行快速傅里叶变换,得到频域脉动压力级结果,进而讨论了腔内关键压力点的脉动特征.结果表明:压力脉动的峰、谷特征与涡流运动状态具有良好的对应性;方腔不同位置点的压力脉动频率和压力级特征不同,与相应的涡流运动状态密切相关;通过与相同方腔模型脉动声压实验数据的对比表明,在40 Hz以上频率,方腔涡流压力脉动级与实验具有很好的符合度,验证了数值模拟和傅里叶分析方法的可行性和准确性.     

旋流消能工内空腔旋流的流速特性

为了揭示空腔旋流的内部流场特性,以公伯峡水平旋流消能工为例,结合数值模拟和试验成果,研究了空腔旋流的流速特性。结果表明,随半径的增大,同一轴向断面的切向流速呈先增大后减小的规律,具有组合涡的分布特性,而轴向流速具有先急剧增大,而后平缓变化的特性。旋流消能工内空腔旋流的流动以切向流动和轴向流动为主,且沿程是由切向流速向轴向流速转变的,并与旋流角的沿程分布相印证。组合涡指数是旋流内部流动自由程度和能量损失的体现,在研究流段上其值介于-0.8～0.5之间,并随半径的减小而减小;组合涡指数的沿程分布表明旋流消能工内的空腔旋流沿程是由准强制涡向准自由涡转变的。推导并建立了压强及流量的计算公式,代入数值模拟结果验证了空腔旋流的组合涡运动规律。     

输电线风荷载风振系数的数值计算与规范比较

以工程实际线路为对象,基于准定常气动力假设,通过输电线路结构的流固耦合非线性有限元动力数值模拟,获得考虑气动阻尼的实际线路风振响应。着重分析了不同绝缘子类型导线的不同跨度、不同风速下的风荷载的风振系数。将之与国际典型规范的风振系数取值进行比较和分析。研究为我国高压输电线路抗风设计规范的合理修订提供一些客观的参考和借鉴。     

LES和无限元耦合方法预报螺旋桨均匀流噪声

为获取水下螺旋桨噪声数值预报的方法,通过大涡模拟(LES)和声学无限元方法耦合,对均匀流螺旋桨进行频域噪声数值预报。通过敞水性能和桨叶表面压力分布的计算结果和试验值的对比分析,证明计算方案的准确性,进而分析了螺旋桨周围流场的脉动压力,获得特征点处各阶脉动压力幅值信息。在对螺旋桨噪声性能进行分析时,从特征点的声压频谱曲线中可以获取螺旋桨各阶叶频声压级峰值信息,且可得知总声压级大小与一阶叶频(BPF)的声压值相近。同时,由声压云图的比较分析可以看出,螺旋桨均匀流噪声主要由单极子噪声和偶极子噪声组成,单极子噪声占主要部分。该方法能够较为准确的预报均匀来流下螺旋桨的水动力噪声,为实际的工程应用提供了一套可行的预测方案。     

超高层建筑风荷载数值模拟和空间风振分析

某沿海超高层建筑高度达350 m,高宽比达7.6,又处于浙江沿海地区,风荷载是其结构设计的控制荷载.数值模拟了不同风向下超高层建筑底部平均风合力和合力矩,与风洞试验结果相近,一般情况两者差别不大于15%;同时拟合了该建筑表面的脉动风压自谱密度和相干函数经验表达式,采用空间随机风振的CQC方法对塔楼进行了风致动力响应分析,并通过塔楼顶层峰值加速度响应和底部静力等效风荷载合力和合力矩的比较与分析,表明高层建筑专用风振分析方法在实际工程中应用的可行性.     

壁面扰流影响边界层湍流拟序结构及强化传热机理的研究

从涡流发生器对湍流边界层拟序结构影响的角度来研究强化传热机理．利用计算流体力学软件FLUENT6.3对流体在放置斜截半椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟（LES）,得出流场中速度、涡量、温度与压力参数的瞬态变化特性,并对新型涡流发生器的特性及其对湍流拟序结构的影响进行了分析,得知拟序结构的控制对强化传热起着重要的作用．通过研究拟序结构对流场及温度场的影响,揭示了强化传热的机理,进而为寻求适合的壁面扰流元形式和结构参数,为实现传热强化和流动减阻打下基础．     

壁面扰流影响边界层湍流拟序结构及强化传热机理的研究

从涡流发生器对湍流边界层拟序结构影响的角度来研究强化传热机理.利用计算流体力学软件FLUENT6.3对流体在放置斜截半椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟(LES),得出流场中速度、涡量、温度与压力参数的瞬态变化特性,并对新型涡流发生器的特性及其对湍流拟序结构的影响进行了分析,得知拟序结构的控制对强化传热起着重要的作用.通过研究拟序结构对流场及温度场的影响,揭示了强化传热的机理,进而为寻求适合的壁面扰流元形式和结构参数,为实现传热强化和流动减阻打下基础.