基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟分析

针对国内大型水轮机出现裂纹甚至断裂的问题,基于流固耦合数值模拟技术,对国内某混流式水轮机在给定工况下的转轮应力进行了计算分析,得出了叶片表面的应力分布情况,并在易产生裂纹的关键区域选取了若干测点的计算结果与实测结果进行对比,验证了流固耦合数值模拟分析的可靠性,为水轮机转轮应力研究提供了参考。     

考虑流固耦合效应的输电导线风振响应分析

针对传统输电导线风振响应分析方法不能分析导线在强风中的振动问题,基于流固耦合的基本理论和方法,采用ANSYS软件分析了稳态风场及导线轴向与风向之间存在风攻角时导线流固耦合风振响应,通过与不考虑流固耦合效应的情况进行对比,验证了考虑流固耦合效应的必要性。     

考虑流固耦合的大型渡槽地震响应分析

针对大型渡槽结构动力响应问题,基于Housner理论的槽身与槽内水体的流固耦合模型,以南水北调中线某大型渡槽工程为例,分析了该渡槽各构件的受力特点,建立了三维有限元动力模型,采用ANSYS动力时程分析技术计算了不同工况下该大型渡槽的结构动力响应.结果表明,在地震荷载时考虑流固耦合作用,渡槽的不同运行工况对其结构的地震响应影响较大,为同类型大型渡槽结构提供了理论依据和设计参考.     

铝液反射保温炉燃烧与流固耦合传热数值模拟

考虑了流场变化对换热的影响,使用流固耦合方法,对某厂铝液反射保温炉内预混燃烧过程的整个流场和温度场进行了完全数值模拟。该方法对流场和铝液内换热进行了耦合计算,得出了炉内燃气空间和铝液的温度分布。同时计算分析了炉内温度分布的两个影响因素:助燃空气温度和过剩空气系数。研究结果表明:标况下的计算结果与实验结果比较吻合;采用提高助燃空气温度和增加过剩空气系数的办法来提高铝液的平均温度是有效的:助燃空气温度每增加1℃,铝液平均温度增加0.3℃;最佳过剩空气系数约为1.25。采用高温助燃空气和较大的过剩空气系数是一种较好的燃烧方式。     

考虑流固耦合的大型渡槽动力分析

针对渡槽动力性能对大型水利工程安全运行的影响问题,基于南水北调工程中某大型（三槽）渡槽工程构造型式,利用大型有限元分析软件建立了三维有限元模型,并对槽中无水及送水工况进行了动力特性和地震动力时程相应分析。结果表明,在动力反应中,槽内水体有明显的震荡,不同工况下渡槽的动力特性及动力响应都有明显的区别;渡槽侧墙是结构的抗震薄弱部位,在地震作用时正常运行工况下侧墙高度能够保证槽内水体不溢出。     

基于流固耦合作用的迎泽湖下盾构隧道稳定性分析

为探索太原地铁2号线盾构隧道下穿迎泽湖段施工过程中存在的安全隐患,基于流固耦合理论,运用FLAC3D建立三维数值模型,研究了盾构掘进过程中隧道拱顶沉降、围岩孔隙水压力、围岩竖向应力及管片应力的分布规律。结果表明,施工过程中,隧道拱顶沉降值逐渐增大,且土体后期固结沉降量所占比重较大;盾构掘进开挖极可能造成隧道拱腰两侧发生涌水事故;随着盾构隧道的推进,围岩竖向应力值逐步变大,且在隧道周边产生应力集中现象;盾构掘进过程中管片衬砌环上无拉应力产生,不会出现开裂现象。     

基于流固耦合的柴油机缸盖缸套温度场模拟分析

以某型中速大功率柴油机缸盖缸套为研究对象,建立了流固耦合传热模型,利用STAR CCM+和ABAQUS软件完成缸盖、缸套的流固耦合仿真分析,研究了冷却水腔的流场、缸盖、缸套的温度场分布规律,为后续缸盖、缸套的优化设计提供了参考依据。     

基于流固耦合的风力机叶片模拟分析

文章选取风轮直径为2 m的水平轴风力机为研究对象,采用数值模拟计算的方法研究叶片在不同工况下的位移及应力/应变。研究结果表明:气动载荷使叶片产生挥舞方向的变形,且在展向上有较大幅度的位移;随着风轮转速的增加,叶片的位移有明显的增加,沿弦向前缘压力大于后缘的压力,沿展向叶根处变形要小于叶尖。     

固结灌浆深度对丹巴水电站深厚覆盖层坝基中流固耦合的影响

中国西南地区水利工程多建于有明显强弱相间结构的河谷深厚覆盖层上,此类大坝通常采用垂直防渗墙或帷幕灌浆等防渗措施,但这些措施不能有效提高坝基承载力,坝基不均匀沉降反而会造成防渗体的破坏和失效。因此,引入多孔介质存储系数S_α,采用有限元软件Comsol Multiphysics建立双场耦合模型,探寻固结灌浆联合垂直防渗墙条件下深厚覆盖层渗流场和应力场演化规律。研究发现,层状深厚覆盖层中,上部弱透水层、弹性模量较小而厚度较大的强透水层是固结灌浆的控制层。当上部关键层固结灌浆后,且灌浆深度达到总坝基深度50%以上时,再增加灌浆深度意义不大。研究成果可为类似工程提供参考。     

采用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵

利用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵,采用附加质量法分析了坝水相互作用.对地震作用下水体对坝体的影响进行了研究.结果表明,水体在地震初期对坝体的运动有一定阻尼作用,对提高坝体的抗震性能有益,但延长了坝体振动时间,并对坝体后期运动有一定作用.     

桩—土—渡槽—水相互作用动力特性分析

目前,对渡槽抗震性能的研究多集中在槽身与水体的流固耦合问题上,对桩土间的动力相互作用则研究较少,然而桩土相互作用会影响渡槽结构对动荷载尤其是地震荷载的反应。为探究桩土相互作用对渡槽结构动力特性的影响,采用大型有限元软件ABAQUS对南水北调中线工程双洎河渡槽建立了同时考虑流固耦合和桩土相互作用的桩—土—渡槽—水三维仿真力学模型,并进行了不同工况下的自振频率及振动模态分析。结果表明,与固结模型相比,考虑桩土相互作用的渡槽结构在地震荷载作用下自振频率减小,桩土相互作用改变了渡槽结构动力特性。     

经股动脉行介入诊疗术后股动脉止血贴的应用

目的观察经股动脉行介入诊疗术后股动脉穿刺点应用股动脉止血贴（V＋PAD）的临床效果。方法应用随机排列表随机入选８０例行冠状动脉介入诊疗的患者,其中偶数应用止血贴共４０例作为试验组,奇数应用徒手压迫不使用止血贴共４０例作为对照组。所有患者均签订知情同意书。观察两组的按压时间、止血后穿刺点的处理、患者卧床姿势、下床活动时间、患者的舒适度、出院前穿刺点并发症情况。结果两组患者年龄、性别构成比、激活凝血时间和血压差异均无统计学意义（P＜０．０５）,但试验组和对照组的压迫时间分别为（７．９±０．５）min和（１９．８±５．１）min,卧床时间分别为（６．１±５．０）h和（２３．９±０．２）h,两组间差异均有统计学意义（P值均＜０．０１）。试验组所有患者在拔管后即刻均采用床头抬高３０°卧位,１h后将床头抬高９０°,常压包扎,不制动,所有患者舒适度明显提高。试验组有１例比较肥胖的女性发生假性动脉瘤,其余入选患者在住院期间均未出现穿刺处并发症。结论股动脉止血贴止血迅速,效果确切,患者舒适度明显提高,减轻了医护人员的工作量,可以在临床大规模推广应用。     

考虑沸腾换热的内燃机流固耦合传热分析

某发动机在开发过程中缸套顶部出现机油结焦现象.为分析原因,建立了该发动机缸盖缸体整机耦合传热模型,通过CFD三维仿真获得冷却水侧及缸内燃气侧的温度和对流换热系数分布,并映射至对应结构分析边界单元,建立了整机结构传热分析的边界条件;同时基于BDL单相流沸腾换热模型编写相关子程序考虑了沸腾换热的影响,求解分析了该发动机试验状态下的温度场,并进行了优化.计算表明,结焦现象发生区域温度明显高于机油碳化温度,同时沸腾换热对局部关键高热区影响可达15℃以上.为验证分析结果,分别测量了原方案和优化方案缸套顶部缸间温度,结果表明,考虑沸腾换热后缸间温度计算值与实测数据非常接近,采用优化方案后缸套顶部机油结焦问题得到排除.     

基于流固耦合的多级冲压泵转子部件强度和模态分析

为保证冲压泵的运行稳定性和安全性,采用单向流固耦合方法,计算并分析了某型号多级冲压泵的转子部件在各种工况下的等效应力、变形量分布及模态。对泵内部三维湍流流场进行定常计算,获得泵内的流动参数分布;进而将流动载荷施加到泵的过流部件表面,采用有限元分析方法对泵叶轮进行强度校核,并对整个转子部件进行模态分析。研究发现叶轮上的最大等效应力出现在轮毂处,最大变形量则出现在叶片外缘处,且最大等效应力和最大变形量随级数的增加而减小;随着流量的增大,叶轮所受的最大等效应力逐渐减小,但最大变形量却逐渐增加。研究成果可为冲压泵的优化设计提供参考。     

基于流固耦合的化容补水泵性能分析

设计3组化容补水泵模型,运用Pro/E建立三维模型,由CFD软件仿真,并对水力模型进行试验,对比试验与仿真结果,获取最优模型。通过ANSYS Workbench建立CFD与Static Structural(静力学)和Modal(模态)连接,对最优模型进行分析,以泵三维定常数值计算结果为基础,利用顺序耦合技术,对固体和流体域进行迭代,分析叶轮的静态应力和振型。结果表明,在水压力作用下叶片变形最大位移发生在叶片出水边靠近叶片边缘处,由平衡孔作用,叶片的等效应力相对均匀较小,叶轮轮毂处因叶轮前后面压差作用,等效应力较大。设计工况下,叶轮轮毂变形对振型的影响明显。     

大岗山水电站右岸边坡开挖支护的有限元模拟

针对边坡开挖时可能对边坡稳定性产生的不利影响,基于锚固岩体弹塑性等效本构关系,以大岗山水电站右岸边坡为例,采用弹塑性有限元法对边坡开挖加固进行了数值模拟,分析了开挖边坡的稳定性,并对初拟的边挖边锚施工程序的合理性进行了评价,提出了若干对工程建设具有一定指导意义的建议.