输油臂风载的数值模拟分析

根据流体动力学的数值算法,运用Reynolds时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型对输油臂进行风洞数值模拟,计算得到了输油臂的风压分布规律及风载荷。并讨论了风向角的变化对风载荷的影响,据此提出了合理的改进设计方案。     

后置导风锥对轴流风机性能影响的研究

本文以一款消防轴流风机为研究对象,基于对风机尾部流场的改善提出在风机尾部加一直线型导风锥结构,并分析了加后置导风锥对轴流风机的气动性能的影响。采用CFD方法对加导风锥前后的轴流风机整机模型进行了稳态三维流场计算,并对数值模型进行了实验验证。对比分析了风机尾部流场的变化,结果表明:导风锥能有效改善尾部流场的涡结构,降低流动损失,风机的全压和全压效率都有明显的提升。     

风载作用下双门式起重机风力特性研究

近年来，由大风引发的门式起重机事故时有发生，因此，研究门机风载荷有着现实的工程意义。针对两台门式起重机的风力特性问题，采用了计算流体力学方法对两台门式起重机相关特性进行了仿真研究。首先，采用Pro/E软件建立了门机的三维模型，采用ANSYS软件建立了门机的外流场，并对计算域进行了网格划分与无关性验证；然后，利用Fluent软件对单台门机进行了数值模拟，研究了单台门机在不同风向角下的气动力系数，并对比分析了《起重机设计规范》风载荷与仿真风载荷的差异；最后，只考虑门机来流方向的风载荷影响，进行了两台门机的数值模拟分析，研究了风向角与双门机间距S对门机的阻力系数、门机挡风折减系数、速度变化云图、门机压力分布的影响规律等。研究结果表明：门机所受风载荷最大值出现在45°风向；在90°风向下，双门机间距S=15 m时挡风效果最好，约有52%的风力折减；双门机的临界间距S=35 m,当S>35 m时，双门机间风力屏蔽效果被削弱直至消失；门机主梁迎风面最大压力靠近主梁两端。     

CFD在轴流涡轮气动性能计算上的应用

以汉诺威大学某型四级轴流涡轮为研究对象,通过CFD数值模拟,验证了数值计算在轴流涡轮机气动性能计算上的实用性,分析了涡轮效率、膨胀比等数据,并得到不同涡轮级动叶叶顶间隙下动叶出口熵增,气流角的变化以及流场结构模型。     

塔式起重机结构风致响应分析

采用Davenport风速功率谱,基于线性滤波法中的AR模型法模拟脉动风场的风速时程,并验证脉动风速功率谱与目标谱的一致性;运用ANSYS软件分别计算某型动臂式塔式起重机在静风载荷和脉动风载荷作用下的振动响应,并对两者的计算结果进行对比。计算结果表明,AR模型法模拟脉动风场准确有效;塔机结构在脉动风载荷作用下会有较大振动,不考虑风载荷的脉动效应将使计算结果偏于不安全;塔机起重臂第四节臂与第五节臂连接处容易出现应力最大值,在塔机设计过程中需注意。     

随机风环境下高速列车运行安全评估研究

研究随机风环境下高速列车的气动特性及运行安全特性,提出一种随机风环境下高速列车运行安全的评估方法。基于Cooper理论和谐波叠加法建立任意风向角下随车移动点的脉动风速数值模拟方法,推导随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算公式;建立高速列车系统动力学模型,研究非定常气动载荷作用下高速列车的运行安全特性,获得随机风环境下高速列车安全运行的平均特征风速曲线及其置信区间。计算结果表明,在随机风环境下,高速列车的非定常气动载荷及轮重减载率具有随机特性,且近似服从正态分布;风向角越接近于90°,非定常气动载荷及轮重减载率的波动幅值越大;在相同的风向角下,MCWC随着列车速度的增加而减小;在相同的车速下,不同风向角下的MCWC由小到大的排序为90°、60°、120°、30°、150°。     

基于Ansys CFX的挡风折减系数的数值模拟

挡风折减系数的选取对风载荷理论计算的精确性有至关重要的影响,规范中仅考虑了间隔比和结构迎风充实率的影响,偏于保守且不够全面。文中基于Ansys CFX对3种不同截面形状的构件在不同风速和风向角下的挡风折减系数进行数值模拟,研究截面形状、风速以及风向角对挡风折减系数的影响。结果表明,风速的影响较弱,截面形状和风向角对挡风折减系数都有着不可忽略的影响。     

风载荷对动臂塔式起重机静力学的影响分析

应用有限元方法分析了工作状态下和非工作状态下风载荷对动臂塔式起重机静力学的影响,确立了不同风向时动臂塔机最大应力位置。将两种风载荷分别施加于动臂塔机,得出了起重臂最大应力、塔身最大应力和关键节点位移随起重臂仰角的变化曲线。结果表明:起重臂在水平面内的投影与塔身截面对角线重合时,动臂塔机应力最大;平行于起重臂方向的风载荷对动臂塔机的影响大于垂直于起重臂方向的风载荷;塔机不工作时,应将起重臂处于顺风方向,以降低塔身最大应力。     

敞开型大跨度屋盖结构风振响应的风向效应

基于刚性模型风洞试验,在不同风向角下对巴哈马国家体育场结构的表面风压进行了测量,根据模型测压结果,对模型的表面风压分布特点与机理进行了分析.在计算出屋盖平均风荷载作用下响应的同时,根据随机振动理论并结合结构的整体有限元模型,编制程序计算了屋盖结构的风振响应.计算与分析表明,对于敞开型大跨度屋盖,在不同的风向条件下由于建筑物的干扰效应不同,引起气流绕屋盖结构所形成的风场有着很大的不同,风向不仅影响结构在平均风荷载作用下的响应,也影响结构在脉动风荷载作用下的风振响应,因此对此类屋盖结构进行抗风验算与评估时应充分考虑风向的影响.     

基于Pro/E和CFD计算大型造船门式起重机风载荷

利用三维建模软件Pro/E建立大型造船门式起重机模型,网格化后导入流体动力学CFD软件中计算造船门式起重机的风载荷。与依据《起重机设计规范》(GB/T3811—2008)计算的风载荷值相比较,发现《起重机设计规范》计算的数值偏于保守和系数取值过大,某些局部风载荷增大情况不能准确的反映。该计算方法为大型门式起重机设计提供参考。     

9-19离心风机“在役再制造”的CFD数值计算和试验研究

在保证机壳和进出口连接尺寸不变前提下,对9-19系列No.5.6离心风机叶轮进行改型,使用CFD数值计算软件Fluent分别对原模型和改型后模型进行整机全流场三维数值模拟,通过"模拟-改进-模拟"的过程,得到最优模型,使整机在设计工况点性能不变的前提下,内效率提高5%。对原型和优化叶轮制造样机,进行对比试验,验证数值计算的正确性。最终完成9-19系列风机"在役再制造"的优化改型。     

纯奥氏体不锈钢离心风机叶轮结构优化和流场分析

采用有限元软件对三种不同前盘结构纯奥氏体不锈钢离心风机叶轮进行应力分析,得到工作转速下应力最小的叶轮结构形式。同时采用CFD数值计算方法对弧形前盘和直前盘叶轮整机进行流场模拟。结果表明,结构优化的直前盘结构明显降低了叶轮受力,虽然整机气动性能与弧前盘叶轮相比有一些降低,但是可以满足现场工艺要求,且制造工艺简单成本相对低一些。     

典型起重机双箱梁结构的CFD风载研究

《起重机设计规范》（GB/T3811—2008）规定多片重叠结构风载荷采用挡风折减系数进行计算,对于不同截面形式的结构,规范规定与结构实际所受风载荷的准确性值得商酌;利用数字风洞技术（DWT）,通过流体动力学（computational fluid dynamic,CFD）计算分析,发现多片结构中处于背风区域的箱体结构不仅需要承受空气流动的直接动量作用,还需承受由不同结构导致的流场扰动引起的流体压力场变化带来的结构压差阻力影响,结构与流体的相互作用,甚至使结构的风载荷方向发生转变.对工程应用中常见的双箱梁进行了细致的风载分析计算,并将计算结果与中外相关规范进行比较,清晰地展示了风场中的结构受载情况.     

基于CFD的半圆形岸边集装箱起重机主梁风力系数数值模拟研究

文中以新型半圆形岸边集装箱起重机主梁为研究对象,运用流体力学仿真软件开展半圆形截面主梁风力系数的CFD数值模拟分析,得到了在不同截面高度与不同空气动力长细比变化情况下的半圆主梁风力系数,分析了有/无自由边及小车轨道情况对风力系数的影响,对比分析了CFD数值模拟与风洞试验的结果。该CFD数值模拟得到的风力系数可为实际工程项目的风载荷计算提供设计参考依据。     

基于CFD的大型门式起重机风载特性研究

随着起重机大型化的不断发展,尤其是工作在海洋、港口的起重机,风载荷变成了一项越来越重要的载荷。但《起重机设计规范》中对其规定的条款比较简略,使得在设计过程中对风载荷的计算也不够精确。为真实详尽地了解起重机风载荷分布情况,利用计算流体力学(CFD)技术,对某大型门式起重机进行了数值模拟,得到了该门机风速场、风压场分布图。在此基础上,首次提出用风压不均匀系数来表征门机的整体风压分布情况。并将所得风力系数、挡风折减系数与《起重机设计规范》对比,两者差异不大,说明该方法的计算结果真实可信。     

岸边集装箱起重机的脉动风荷载特性研究

岸桥在脉动风作用下容易产生振动导致动态滑移或倾覆,因此岸桥脉动风荷载的精细化研究极为必要。通过风洞测力试验对岸桥进行风荷载特性分析,得到结构的风荷载统计参数,对比了不同工况下岸桥的平均风荷载以及脉动风荷载,结果发现岸桥的最不利风向角出现在斜风向。同时根据试验的风力系数,拟合出风向角与风力系数的函数关系式,为岸桥结构的抗风设计提供参考。     

基于CFD的偏心旋转阀流道设计

利用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对偏心旋转阀进行性能分析,得到内部流场的可视化图形.通过不同开度下的流场速度模拟分析,找出易发生破坏的位置,为阀门的性能预测和结构优化提供理论依据.     

大型车载雷达抗风稳定性研究

风载荷是大型车载雷达天线结构所承受的主要载荷,其抗风稳定性设计直接关系到整机结构的安全性,是决定结构总体设计方案成败的关键因素。这类问题目前在雷达结构设计中尚未形成有效的分析方法,通常采用的力矩法、多体动力学法和基于线性问题的反复迭代法均存在一定的局限。文中针对国内某大型车载雷达的抗风稳定性问题进行研究,为克服现有分析方法的局限,建立了一套基于多接触算法的非线性有限元分析方法。通过对车载雷达结构的合理简化以及多支撑腿边界条件的细致考评和准确模拟,获取了大型车载雷达的抗风力学响应。首次考察了支撑腿接触力、抬腿量和上装重心随风向和风力的变化规律,分析结果可为此类大型车载雷达的抗风稳定性设计提供一定的理论基础和设计指导。     

T型管流场混合多相流与欧拉多相流模型的数值研究

以计算流体动力学(CFD)的多相流数值计算理论及方法为基础,对处于复杂工况的T型管连接装置腔内流场进行了数值模拟分析,采用标准湍流模型和标准壁面函数对T型管接头内部流场进行了数值模拟;同时以混合模型求得的解作为用欧拉多相流模型的初始条件,采用欧拉多相湍流模型进行了对T型管接头内部流场数值计算.最后对两种模型计算得到的T型管接头内部流场的压力场、速度场及气相的体积分数(VOF)分布进行了对比分析.计算结果将指导的结构优化设计及失效分析.     

基于时程分析法的门式起重机脉动风响应规律研究

以40.5 t门式起重机为研究对象,用时程分析法研究其脉动风响应规律,采用Davenport风速谱进行研究,利用Matlab软件模拟出不同计算风速下随时间变化的脉动风。在两种工况下,利用Ansys软件通过APDL命令流导入不同计算风速下的脉动风风压曲线,对门式起重机的结构模型进行瞬态动力学分析,列表归纳得到门式起重机结构在不同计算风速下各方向的最大位移值和最大复合应力取值。得出的结论是:脉动风风速的增大主要影响顺风向时门式起重机结构的变形和复合应力,顺风向脉动风对该机结构具有激励作用,此作用不受门式起重机外部载荷和风速变化的影响。