高温地区大体积混凝土固化过程中温度场的模拟分析及试验验证

大体积混凝土温度场的数值模拟对制定施工策略至关重要,而目前针对高温地区大体积混凝土温度场的模拟方法研究较少。文章以高温地区施工的大体积混凝土方块为研究对象,采用数值模拟与原型监测相结合的方法,开展了高温地区大体积混凝土固化过程中的温度场模拟方法研究,提出了相应的数值模拟方法及关键参数的选取建议。研究表明:高温地区大体积混凝土温度场模拟时,水化热应以不同时间点水化热量的差值作为水化热生成率进行施加;降低混凝土表面的放热系数,模拟得到的混凝土最高水化热温度略有增加,但幅度不大;水泥最终水化热量取值增加,可明显提高模拟结果中混凝土的温度值,进行高温地区大体积混凝土温度场模拟时,应扩大最终水化热量取值,方可使温度模拟结果与原型观测结果统一。     

非均匀高温条件下高腹板工字梁剪切极限强度分析

高腹板工字梁结构广泛应用于大型邮轮等船舶与海洋结构物,在现行的欧洲钢结构规范中,对工字梁在高温条件下抗剪极限强度计算方法未充分计及高温环境的影响。本文通过非线性隐式动力分析方法,对高腹板工字梁抗剪极限强度进行数值模拟,并与实验结果进行对比,验证了数值解的合理性。同时针对非均匀温度场,文中考虑了三种不同高温场景,通过数值模拟具体指出了欧洲规范的不足之处,并提出了适用于非均匀高温场的工字梁剪切极限强度改进计算方法,为工字梁结构设计与高温安全性评估提供了参考。     

船用高温风机电机通风冷却风道数值研究

本文以某型船用高温风机电机为研究对象,并采用计算流体力学和数值传热学手段研究其通风冷却系统,对该船用高温风机电机通风冷却风道的流场与电机外壳表面的温度场开流固耦合数值模拟,得到了通风冷却风道的流场分布和电机外壳表面的温度场分布,并对电机外壳表面的温度分布情况进行分析。数值模拟结果可以为电机通风冷却系统的合理设计和安全可靠运行提供参考。     

湍流模型对大口径射流冲击数值模拟适用性分析

采用数值算法要完全有效地模拟射流冲击换热,合适的湍流模型是十分重要的。本文采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型及Realizable k-ε模型对大口径高温高速气体射流冲击换热进行了数值模拟,并将计算结果与试验结果进行比较,分析湍流模型在大口径射流冲击换热数值模拟中的适用性。研究结果对大口径射流冲击换热的数值研究提供参考。     

基于流固耦合的轴流风机结构分析与优化

针对轴流风机出口流量过小,风机效率过低问题,基于计算流体力学理论和Fluent软件,建立轴流风机内部流场数值仿真模型,实验测试与仿真计算值误差为4.3%,验证了数值模型的正确性,为后续优化设计提供了依据.数值仿真结果表明:原风机结构的轴流风扇及导叶设计不合理,气流迹线杂乱,沿程损失大,影响了风机性能.通过优化轴流风扇结构参数,将直导叶变为弯曲导叶,并采用正交试验设计方法对导叶进行了匹配优化设计,优化后的风机气流迹线平稳,出口流量由0.167 7 kg/s增加至0.192 8 kg/s,效率由33.2%提高至51.7%.最后基于流固耦合理论计算了轴流风扇在旋转工作时的应力及位移值,结果表明,风扇强度满足要求.     

高温高速气体射流冲击倾斜平板的换热特性研究

射流冲击换热是一种有效的强化换热方法,射流喷嘴的个数及间距直接影响其换热效果.采用数值模拟方法对高温高速气体射流冲击倾斜平板的换热特性进行研究,主要研究了单喷嘴和双喷嘴及喷嘴间距对其换热特性的影响.研究结果可为高温高速气体射流冲击的工程应用提供参考.     

半潜式平台发电机排气系统烟气扩散数值仿真研究

针对无限空间内高温气体射流问题的特殊性,采用敏感性分析方法处理某深水半潜式平台排气系统烟气扩散分析的数值模型范围与边界条件设定。介绍湍流模型、组元输运、热交换和浮力驱动等模型。采用计算流体动力学方法模拟多种不同风速条件下平台烟气扩散及温度分布情况,通过数值仿真结果,归纳总结不同风速条件下烟气呈现出的四种典型扩散模式和温度分布规律,并对某些风速下出现的进气口高温危险情况的降温方案进行可行性研究。     

海上平台高温烟气扩散数值模拟分析

以渤海某油田新建中心平台25 MW燃气透平发电机组排放的高温烟气为研究对象,参考英国标准CAP437的环境判定参数,运用KFX软件对直升机起降影响进行CFD数值模拟。根据模拟结果分析直升机甲板周围温升、湍流的分布情况对直升机起降的影响,得到直升机甲板年不可用概率值。依据计算结果验证工程方案的可行性。     

高速高温射流冲击传热特性的数值模拟

射流冲击传热作为一种有效的强化传热方法,射流冲击参数直接影响其传热效果.本文采用数值模拟方法对高速高温射流冲击的传热特性进行了研究,特别研究了喷嘴与冲击面间距离及喷嘴轴线和冲击面间的夹角对其传热特性的影响规律.研究结果对高速高温射流冲击传热特性的理论研究及工程应用都有非常重要的指导意义.     

数值水池短峰不规则波模拟研究

基于粘性数值波浪水池技术,对短峰不规则波进行数值模拟.文中首先改进了长峰不规则波的数值模拟方法,并使用改进后的方法进行了不同海况下长峰不规则波数值模拟,模拟效果明显改善,数值模拟结果与目标值储吻合相当好.之后进行了短峰不规则波的数值模拟,模拟结果与特征值/目标谱也相当接近.     

大型船用轴流风机流场数值仿真及其气动噪声源特性研究

基于Realizable k-e双方程湍流模型,利用CFD软件建立了某型船用轴流风机内部流场的仿真模型,分析了转速1460rpm时,不同工况下轴流风机出口压力和效率随流量的变化关系,深入研究了叶轮区域的气体流动的压力和速度的分布、形成过程及相互关系。分析发现,在叶片叶顶区域,由叶顶间隙涡形成的叶顶间隙噪声是该轴流风机的主要气动噪声源;湍流强度与声功率级具有较为一致的分布趋势,湍流强度是影响噪声分布的重要因素。研究结果对分析大型船用轴流风机气动噪声产生机理具有参考价值,并为降低其噪声提供依据。     

引入射流通风系统的船舶机舱CFD数值模拟

船舶通风系统的合理布置关系到船舶的正常运行,对某船舶机舱通风系统采用计算流体动力学的方法进行数值模拟研究。模拟机舱环境,得到机舱具体的温度场和速度场,判断通风方案是否达到设计预期。然后,综合常规通风与射流喷嘴送风,仿真结果表明这样能有效避免了短路和通风死角,使机舱内局部高温消失,降低了设备局部热点温度约4℃,具有良好的实船应用前景。     

船舶内燃机绝热包敷排气消声器温度场数值模拟

内燃机的排气是高温气体,排气消声器外表温度对周边临近设施的影响应控制在一定的限度内,其温度场状况依赖于绝热包敷的材料和结构性能。文中所研究的消声器模型是一个流固耦合传热模型。研究使用CFD软件对模型进行三维数值模拟,采用带有传热面的消声器计算模型,用N-S方程和k-ω模型来模拟消声器内部流场及壁面温度场,并对计算结果进行后处理分析。     

受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟

在受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟中,使用传统动力响应特征数值模拟方法模拟的准确度较低,因此提出一种受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟方法,利用有限元模型对海上桥梁进行基础非线性动力响应分析,通过自由度方程组建立动力响应特征数值模拟模型,结合等分能量法实现动力响应特征数值模拟,为了验证该方法的模拟准确度,利用该方法与传统动力响应特征数值模拟方法同时进行桥梁的非线性动力响应特征数值模拟,其模拟准确度分别为92.4%,72.3%,65.4%,69.1%,通过对比实验可知该方法的模拟准确度最高,验证了该方法的优越性。     

基于CFD的分油机室通风系统分析

基于某分油机室的生产设计模型,借助计算流体力学的方法,在假设条件下,通过FLUENT软件对该分油机室的通风系统进行数值计算和模拟分析,发现在室外极端高温的环境下,分油机室内的部分电气设备存在过热的风险。为避免局部过热的问题,改进分油机室内的风管布置,并对新的三维模型进行网格划分和数值计算,结果表明,送风口的型式及进出风口的位置对通风效果有重要影响。     

纳米SIO2气凝胶毡与高强聚乙烯复合抗弹结构隔热性能研究

为探讨新型复合装甲在舰船发生火灾时高温对气凝胶毡保护的高强聚乙烯的影响规律,以及在A60标准条件下高强聚乙烯免受高温影响所需气凝胶毡的厚度,设计了不同厚度的气凝胶毡与高强聚乙烯夹芯防护结构,借助有限元软件Ansys14.0对其温度场进行了数值模拟,并与实验结果进行对比分析.结果表明:实验结果与数值仿真计算结果较吻合;气凝胶毡面火层温度梯度较大,向背火层方向依次减小,SiO2气凝胶毡具有很好的隔温效果;该防护结构达到A60热防护要所需SiO2气凝胶毡的厚度约为21.8 mm.     

纳米SIO_2气凝胶毡与高强聚乙烯复合抗弹结构隔热性能研究

为探讨新型复合装甲在舰船发生火灾时高温对气凝胶毡保护的高强聚乙烯的影响规律,以及在A60标准条件下高强聚乙烯免受高温影响所需气凝胶毡的厚度,设计了不同厚度的气凝胶毡与高强聚乙烯夹芯防护结构,借助有限元软件Ansys14.0对其温度场进行了数值模拟,并与实验结果进行对比分析。结果表明:实验结果与数值仿真计算结果较吻合;气凝胶毡面火层温度梯度较大,向背火层方向依次减小,SiO_2气凝胶毡具有很好的隔温效果;该防护结构达到A60热防护要所需SiO_2气凝胶毡的厚度约为21.8 mm。     

某温差电致冷系统散热器的改进设计

为解决某温差电致冷系统散热器存在的，轴流风机只有在断电的情况下其保护器才发出故障报警信号的问题，介绍罩极式单相异步电动机的结构特点和转速测量的常用方法。然后通过一些试验数据，讨论采用相位角测量和提取轴流风机工作电流、供电电压来确定其转速的方法。最后结合100FZY2-S型轴流风机的具体情况，给出新型断风保护器的电路原理和工作过程。     

水体流动时船舶航行横向受力数值模拟研究

针对传统船舶航行横向受力数值模拟存在误差的问题,提出基于水体流动的船舶航行横向受力数值模拟研究。通过设定海水湍流速度的分布,确定港口入口水流速度边界条件。通过划分船体底层表面区域来保证船舶底层表面光滑,确定船体底层表面光滑程度边界条件。结合模拟区域风向和风力边界条件,确定船舶航行横向受力边界条件。通过船舶航行横向受力数值模拟流程设计,实现了基于水体流动的船舶航行横向受力数值模拟。仿真结果证明,相比基于数据分析理论数值模拟方法,该方法船舶航行横向受力的数值模拟误差缩小了16.18 N,为船舶航行横向受力数值模拟提供了有利的科学依据。     

防风板抑尘效果数值模拟与风洞实验对比研究

运用空气动力学与流体力学相结合的数值模拟技术,对风洞实验进行了模拟实验。针对风洞实验的结果对数值模拟的各项参数设置进行调整。同时将实验数据与数值模拟数据进行了对比。研究结果表明,空气动力学数值模拟计算的结果与风洞实验结果对比的相对误差为2.23%,将空气动力学数值模拟应用于防风网工程上其结果具有可靠性。数值模拟技术的应用有助于防风网布置的优化与物理模型试验研究方案筛选。