圆管层流脉动流动的数值模拟

为研究圆管层流脉动流动特性,建立了二维非稳态轴对称模型,对壁温恒定、入口速度周期性变化的流体进行数值模拟.分析了速度振幅和频率对层流流动的影响,得到了频率和振幅对压力、温度、壁面摩擦系数影响的规律.研究表明:脉动流动时,压力、温度、壁面摩擦系数围绕相同Re下稳态流动时的数值波动;压力与速度之间存在相位差;压力、壁面摩擦系数的波动与速度振幅和频率成正比;温度的波动与速度振幅成正比,与频率呈反比;当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长.     

改进型Boussinesq方程高精度紧致差分显格式

采用一种高精度的紧致差分显格式对改进型Boussinesq方程进行数值求解;采用具有TVD性质的三阶Runge-Kutta方法进行预报,用三次样条函数进行校正,时间精度可达到四阶;在空间离散上采用六阶精度的三点紧致显格式进行计算;运用以上数值格式对Beji和Nadaoka改进型Boussinesq方程进行了求解,求解证明:高精度的数值结果和已知的试验结果吻合良好.作为验证算例,同时对波浪在台阶上的传播进行了模拟,从效果对比上可以看出,所得结果明显比Kittitanasuan的计算结果更靠近试验值.     

等效剪切刚度的框架结构损伤识别方法

为研究有别于现有侧重于研究结构具体构件(梁、柱及支撑等)的建筑结构损伤识别方法,提出应直接从整体开展框架结构损伤识别方法.将框架结构转换成"等效剪切型"结构,数值分析表明,结构具体构件出现损伤(即刚度发生退化)时,会引起受影响层的等效剪切刚度发生变化,因此,可以采用层等效剪切刚度变化率与层抗侧刚度作为指标来进行结构损伤定位与损伤程度评定.通过大量的框架结构数值模拟计算,归纳出了一套能将损伤定位到结构层及从整体来评定结构损伤程度的方法.     

储罐地震易损性数值仿真分析

为了研究储罐的抗震性能,忽略储罐罐壁的质量,将储罐中的液体质量简化为三质点体系模型,地基土由两个弹簧和两个阻尼器模拟.考虑罐体的平动和转动,建立了在水平地震激励下储罐的动力方程;给出了随机变量的概率模型和基于易损性理论的失效概率计算方法.通过对大庆某油库2×104 m3和5×104m3两种大型储罐进行数值仿真方法的地震易损性分析.结果表明:随着地震烈度的增大,储罐的易损性逐渐增大;5×104 m3储罐的抗震性能要好于2×104 m3储罐;2×104 m3和5×104 m3储罐的主要失效模式分别是抗失稳和抗提离.由此可见从多个失效模式对储罐进行地震易损性研究比从单一失效模式进行易损性研究更加科学.     

有限导流垂直裂缝产能及影响因素研究

从渗流理论出发,利用瞬时源、连续源的思想,结合卷积公式、Laphce变换等方法,建立了有限导流垂直裂缝井的产能计算模型,对模型导出的积分方程采用边界元方法(BEM)在Laplace空间进行了求解,利用Stehfest数值反演.获得了实空间的解,从而给出了准确计算有限导流垂直裂缝井产量的方法.此外,还通过定量计算分析了裂缝各设计参数对产量的影响方式和影响程度.通过分析可知,压裂井的日产量随裂缝长度、裂缝渗透率、裂缝宽度的增加而增大,但其产量增加的幅度随三种因素的增大而逐渐减小,因此在实际的油藏水力压裂设计时,应结合压裂成本和增益来考虑合适的设计参数.对压裂井产量预测和水力压裂油藏工程设计具有一定价值.     

An improvement to the simulation of phase-change heat-transfer during soil freezing and thawing

A new variable time step method, which is called the backwards calculating time step method, is presented in this paper. It allows numerical simulation of soil freezing and thawing while avoiding "phase change missing and overflowing". A sensitive heat capacity model is introduced through which the calculation errors are analyzed. Then the equation using the self-adjusted time step is presented and solved using finite differences. Through this equation, the time needed for a space cell to reach the phase change point temperature is calculated. Using this time allows the time step to be adjusted so that errors caused by "phase change missing and overflowing" are successfully eliminated. Above all, the obvious features of this method are an accelerated rate for adjusting the time step and simplifing the computations. An actual example proves that this method can accurately calculate the temperature fields during soil freezing and thawing. It is an improvement over traditional methods and can be widely used on com- plicated multi-dimensional phase change problems.     

基于湍流自旋理论的二维方腔旋转流动的数值模拟

基于湍流自旋理论对旋转方腔内不可压流体的流动进行了二维数值模拟,用有限容积法在交叉网格上对控制方程进行离散,采用SIMPLEC算法进行计算,对流项的离散方面采用了延迟修正的QUICK格式,最后采用二维的TDMA算法进行迭代求解,并对边界条件处理采用了Block块技术.同时与经典理论即Navier-Stokes（N-S）方程的模拟情况做了比较.得出下列结论：N-S方程表明方腔旋转时内部流体只会作刚体旋转;而自旋模型表明该类流动具有不平凡性和不稳定性：即流体的内聚力不足以使流体跟随固体边界作刚体运动,旋转边界必然在流体中诱导出小尺度耗散涡旋,这些小尺度涡旋在固壁附近组织出正负相间的拓扑缺陷（涡旋场强）,这一流体定向奇性会与速度场耦合,并容易形成复杂的大尺度的涡旋运动.     

低雷诺数气液交叉流装置研究（I）——孔流液柱流动特性数值模拟

针对低雷诺数的气液交叉流气体净化过程,提出有效避免二次雾沫夹带的液柱流体力学条件。数值模拟结果表明,液柱表面随着离开孔口的距离而变化,采用公式Lb／d=2．84We^0.694能有效预测液柱的断裂行为。     

汽车超载行驶对简支梁桥振动响应的影响分析

针对汽车超载行驶对简支梁桥振动响应的影响,建立了梁桥与行驶的多轴汽车相互作用系统模型.选取了三种不同的汽车荷载进行了数值计算,模拟了不同车速时汽车超载对梁桥的振动响应,得出了梁桥跨中位移的时程曲线,并分析了汽车超载对冲击系数的影响.研究结果表明:汽车超载会加大简支桥梁的振动响应,对桥梁跨中动位移的影响呈线性比例增加趋势,但两者增大的比例不一致,重车超载所产生的效应增大比例较大;对冲击系数的影响与车型的不同和车速变化有关,超载的增加与冲击系数增大的比例不一致,且超载的增加不一定导致冲击系数的增大.     

基于有限体积法的G4-73型离心风机三维流场数值模拟

基于有限体积法,利用Fluent软件对G4-73型离心风机内部流场进行了全三维数值模拟。结果表明:蜗壳内的低能流体区沿轴向朝流动方向推进;叶轮内的静压和动压在叶片吸力面靠近叶轮进口处最低,叶轮流道中动压等值线呈"凸"型分布,在叶片压力面靠近叶轮出口处静压和动压达到最大值,且叶轮出口相对总压损失集中在吸力面和前盘侧。