垂直扩容垃圾挡坝稳定性离心机试验与数值仿真

垃圾填埋场的稳定性事关填埋场工程安全,为此,采用离心机试验和数值仿真模拟研究垂直扩容垃圾填埋场挡土土坝的稳定性.利用离心机试验检验陡峭垃圾挡坝在纯素填土材料填筑和加筋填土两种工况下的稳定性,验证其设计的合理性.通过与离心机试验获得的位移进行比对验证数值模型的可靠性,而后通过数值仿真扩展离心机试验结果,研究施工阶段和运营阶段,考虑加筋填土坝在施工运营阶段不同工况下的坝体安全系数和潜在滑移面的位置和形状,并对坝体填料渗透性、加固措施、坝体填料强度、筋材刚度和布置形式等影响因素进行对比分析.研究结果显示:对于垂直扩容垃圾挡坝扩容工程,加筋挡土坝的采用能有效提高由于场地限制的陡峭挡土坝的稳定性,使其达到设计要求.     

浅孔钻钻削过程的数值仿真研究

基于经典斜角切削理论和经验公式相结合的方法,采用单元刀具综合法,建立了浅孔钻切削力预报模型。运用有限元分析软件ANSYS的分析模块给出了浅孔钻加工过程的有限元模型,分析并得到了钻头的应力应变分布,并在此基础上预报浅孔钻非稳态加工时被加工孔的理论扩大量。本文建立的模型和所采用的研究方法为其他类型的浅孔钻切削力的计算与数值仿真提供了有价值的参考。     

面源污染中磷流失多重影响因素主成分分析

为全面了解对美国中部Illinois州具有浅层排水系统的轮作农业地区的面源污染问题,利用主成分分析方法及多元线性回归,对Little Vermillion River流域磷流失影响因素主成分进行分析.结果表明,磷流失的影响因素基本分为3大主成分:一是生物主成分,包括温度、植被类型、覆盖因子、生物量、散蒸量;二是水力主成分,降雨及流量;三是人为干扰主成分,施肥量及耕作内容.其中水力主成分对流失的影响最大,尤其是对浅层排水中磷流失的影响.     

四轴垂直起降喷气式无人机气动数值仿真

基于无人垂直起降飞行器对高机动性、高负载、高动态响应的严苛要求,设计一款四轴垂直起降喷气式无人机.根据流体力学三大基本方程以及湍流k-ε方程对气动数值仿真模拟,确定无人机飞行时外部流场计算域.利用ICEM CFD软件对外部流场进行混合式非结构化网格划分,在Fluent求解器中设置流场边界条件,以湍流模型为基本模型,对无人机整机进行气动性能进行模拟并求解,得到无人机各部分表面的阻力系数、流速分布图、压力分布图和湍流动能图.对其进行气动特性分析,得出无人机上表面顶部、尾部、下表面头部以及喷气支架处存在动能损耗较大、阻力系数较高的问题.根据仿真结果,对无人机上述部位进行气动造型优化,结果表明,无人机总阻力系数由原来的0.165减小至0.121,有效改善了无人机表面压力、气流流速和湍流度.优化后气动特性更加优良,气动造型符合设计理念.     

垂直升船机传动系统动力学仿真及疲劳寿命预测

针对垂直升船机传动系统大模数齿轮的疲劳寿命问题,提出一种联合虚拟仿真技术.运用SolidWorks及其插件GearTrax建立传动齿轮齿条机构的三维模型,在ADAMS中进行齿轮齿条机构动态啮合力仿真,并研究了传动速度对啮合力的影响.基于有限元软件ANSYS分析了传动机构大模数齿轮的弯曲应力,与理论计算值相比误差为1.6%,误差较小,可以作为齿轮疲劳寿命预测的依据.利用获得的载荷历程和弯曲应力结果,基于名义应力法对该大模数齿轮进行疲劳寿命预测,结果表明该大模数齿轮能很好地满足设计使用要求,联合虚拟仿真技术能有效地研究大模数齿轮的疲劳寿命问题.     

复杂工况下连轧过程数值仿真系统研究

针对板、管、棒材连轧过程中出现的工艺制度难以确定、实验研究理论性不强等问题,以非线性有限元为内核,通过机型选择、系统仿真、工艺决策等措施,提出了确定最佳工艺制度的理论和方法。     

齿面磨损数值仿真方法综述

齿轮是机械传动中的重要基础元件,在航空航天、轨道交通、工程机械与精密仪器等领域有广泛应用,齿面磨损是齿轮的主要失效形式。首先,按照不同的磨损机理,分别综述了齿面黏着磨损和齿面疲劳磨损的数值建模研究,总结了磨损模型的4个发展阶段。其次,阐述了考虑系统动态响应、多种润滑状态及微观形貌演变的齿面磨损仿真研究,简述了国内外学者在该领域中的研究成果与存在的问题。最后,总结了齿面磨损数值仿真领域值得深入探索的问题,并对该领域的发展方向进行了展望。     

结构物砰击入水过程的CFD-DEM-IBM数值仿真

为实现入水过程的精细数值仿真,解决入水问题数值模拟所面临的关键技术问题,围绕结构入水过程中固体移动边界的合理描述、自由液面的准确捕捉及流固耦合作用的精细刻画等核心难题,融合计算流体动力学-离散单元法（CFD-DEM）、浸入边界法（IBM）及改进的守恒式Level Set（ICLS）方法,提出了一种CFD-DEM-IBM方法。采用固定的笛卡尔网格离散计算域,分别通过CFD与DEM描述流体与结构运动,引入IBM追踪固体移动边界并获取准确的流固耦合作用力,采用ICLS方法在保证守恒性的同时隐式捕捉自由液面,并通过分区算法,在一个时间步内进行数次交错迭代以反映流固两相间的强耦合效应,建立了高解析度的CFD-DEM-IBM数值模型。通过圆柱常速入水、楔形体对称及非对称入水和多体入水现象仿真分析研究,结果表明,CFD-DEM-IBM方法能够考虑多块体间的相互作用,在准确反映流固耦合效应的同时能够获得高解析度的流场,在多体入水问题处理方面优势显著。     

立磨选粉机导流圈的数值模拟与分析

为解决立磨改造中进入选粉机分级室气流速度过低的现象,设计了一种用于提升气流速度的导流圈.采用RNG k-ε湍流模型和DPM模型分别对立磨选粉机的气相流场和气固两相流场进行了数值模拟研究,对比分析了不同导流圈α角下的速度、压力分布云图和颗粒运行轨迹.模拟发现,导流圈α角过大,会限制进入选粉机分级室的气流速度;α角过小,则将增大立磨选粉机的压阻.结果表明:α角为60°时,大部分颗粒能够被迅速提升至分级室,同时选粉机自身的压阻也相对较小,细粉在选粉机内的停留时间较短,选粉机具有最高的分级效率.试验结果和工程应用表明,导流圈的设计有效提升了立磨选粉机的性能和产量.     

明渠流动S-K模型在具有垂直壁面的复式断面下的数值模拟

在具有垂直壁面的复式断面S-K模型数值计算中一般都是采用斜坡近似法,但该方法在滩槽交界面处的流速计算值与S-K模型解析解差别较大,为解决该问题,提出了结合解析解求解时拟定的边界条件的耦合迭代方法,该方法大大改善了斜坡近似法的不足,其数值模拟结果与S-K模型解析结果吻合良好,能够更为精确地计算棱柱体河槽深度平均流速分布和壁面切应力分布,可有效解决直立壁面边界速度突变的问题,对数值计算中类似问题的解决具有参考价值,也为S-K模型在实际工程中的广泛应用提供新的途径.     

路面内部排水系统研究

通过分析路面水损坏的实际情况及国内外研究现状,可知进入路面结构内的水是造成或加速路面损坏的主要原因,设置路面结构内部排水系统有利于防止病害产生,延长路面使用寿命.本文从需要及经济两方面提出了路面内部排水系统的设置条件和设计要求,阐述了目前国内外应用的路面内部排水系统的各种形式,详细论述了开级配粒料、结合料稳定粒料及多孔混凝土排水基层,边缘集水沟管和隔离层等内部排水系统的材料组成,就路面内部排水系统的施工及注意事项予以概要介绍.     

Numerical simulation on heat transfer performance of vertical U-tube with different borehole fill materials

Heat exchange performance of vertical U-tube heat exchanger was studied with two different borehole fill materials and CFD software. Borehole surface temperature and water temperature distribution were simulated on the condition of continuous operation for 8 h in winter with inlet water temperature being 10 ℃. The results show that there is no obvious difference on heat exchanger performance between the two different borehole fill materials.     

锅炉离心式风机进气箱内流场的数值模拟

对电站锅炉离心式风机进气箱内的三维粘性流场进行了数值模拟。在数值计算过程中,流动用时均流方程及湍流模型来描述,不可压缩条件用罚函数法处理,基本方程用有限元法离散。数值模拟结果与类似实验的结果基本一致,这表明,该算法可以较好地模拟离心式风机进气箱内气体的流动,其计算结果可为进气箱的设计和改造提供参考。     

钢结构中高强螺栓连接的数值模拟方法

为能够对使用众多高强螺栓群拼接的钢结构大型复杂节点进行精确的有限元数值模拟分析,并揭示螺栓拼接节点在各阶段的受力性能,提出了一种以连接件单元代替螺栓的简化模拟方法。对高强螺栓单剪连接使用实体单元建模,并考虑各种非线性影响,进行精细的有限元模拟分析。在深入研究连接的弹性、滑移、强化和屈服等各个阶段受力机理的基础上,给出了代替螺栓连接件的本构关系,并将其成功应用于简化的壳单元连接模型中。针对工程中常用的不同规格连接进行了大量算例分析,并将简化模型与精细模型计算结果进行对比,验证了所提方法在高强螺栓拉剪连接有限元模拟中的可行性,为使用数值模拟方法揭示大型复杂螺栓群连接节点的真实受力状态奠定了基础。     

地下水污染的混合有限分析法数值模拟

通过对具有一定浓度的污染物在地下水运移作用下的污染模型,采用混合有限分析法进行了数值模拟研究,并和传统的有限差分法进行比较,说明该方法是可行的,并给出了算例。     

高尔夫球场的氮磷环境及其流出特性

调研日本小野田高尔夫球场结果表明：球场土壤中总氮（TN）和总磷（TP）主要存在于土表,其含量分别为2 190 mg/kg和1 270 mg/kg.溶出实验显示：酸性条件、适宜温度及长时间的溶解状态对土壤中氮、磷溶出有明显促进作用.高尔夫球场土壤空隙中N、P对地下水质不会造成显著影响,降雨时地表流出TN的浓度超出环境标准,流出TP的浓度超出环境标准的7～15倍,是地表水的潜在污染源之一.     

涡轮机二维叶栅形状的数值计算

对定常正问题进行研究,在变分原理的基础上,用有限元方法对叶栅进行了数值计算.将翼型NACA0012和NACA2412作为计算对象,给出翼型的形状,计算出表面速度分布,之后与标准的速度分布进行比较.结果表明理论正确,方法可行.