桥梁闭口箱梁三分力数值识别中的湍流模型比选

对以苏通桥断面为例的桥梁闭口箱梁模型进行了三分力系数CFD数值识别。分别采用不同湍流模型及近壁条件进行数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验值进行比较。同时使用层流模型采用加密网格进行数值模拟,对不同湍流模型模拟结果进行压力等值线的比较,通过识别得到的三分力系数和压力等值线,确定出闭口箱梁绕流数值计算最合理的湍流模型。     

Numerical Simulation on Tri-component Force Coefficient of Bridge Section

应用数值模拟方法研究桥梁断面的雷诺数效应,采用计算流体力学(CFD)软件FIUENT中的3种不同的湍流模型,即标准κ-ε模型、雷诺应力方程模型及Spalart-Allmaras模型,对流线形桥梁断面的三分力系数随雷诺数的变化进行数值模拟计算,并将数值计算结果与高雷诺数风洞试验结果进行比较.计算结果表明:数值模拟结果与风洞试验结果非常接近,阻力系数的最大误差不超过4％;升力系数的计算结果比试验结果要大,相对误差不超过3％;当雷诺数小于6.0×105时,升力矩系数的计算结果比试验结果要小,雷诺数大于6.0×105时,升力矩系数的计算结果比试验结果大,计算误差不超过6％.研究进一步证实了流线型轿梁断面存在着三分力系数的雷诺数效应.对于流线型桥梁断面,宜采用标准κ-ε模型对其三分力系数进行数值模拟计算,计算结果能够符合精度要求.     

侧风对轿车气动特性影响的稳态和动态数值模拟对比研究

分别采用稳态方法和基于动网格技术的动态方法对侧风作用下的汽车外流场进行了3种情况的数值模拟,将3种模拟结果进行对比,同时将部分模拟结果与试验值进行了对比。结果表明合理选用数值模拟方案可获得较满意的计算结果;地面边界层对计算结果影响较大;稳态方法和动态方法的流场分布、阻力系数和升力系数以及较弱侧风条件下的侧向力系数有较好的一致性,强侧风条件下的侧向力系数则差别较大。     

混凝土箱梁桥剪应力偏载系数简化计算方法

针对当前简化计算方法在预测箱梁桥剪应力偏载系数时存在的不足以及数值方法计算过程复杂不利于推广使用的问题,该文基于箱梁桥弯曲剪应力计算的一般方法以及薄壁杆件扭转和畸变的基本理论,通过适当的简化和等效处理,提出了适用于箱梁桥截面形式、能手算完成的剪应力偏载系数简化算法。为验证该文方法的合理性及有效性,以3座已建预应力混凝土连续箱梁桥的数值模拟结果为基准,对比了该文方法、有限元法、修正偏压法以及经验系数的适用性。研究结果表明:①该文简化方法计算结果与数值模拟结果较为一致,且计算过程简单,非常适合在桥梁设计过程中对剪应力偏载系数进行快速计算;②经验系数法和修正偏压法并不适用于剪应力偏载系数的取值计算,两种方法对于剪应力偏载系数的计算结果严重偏低,且难以考虑不同截面的差异性,在设计阶段留下了腹板主拉应力超限甚至开裂的隐患。     

竖向荷载作用下超长桩桩身压缩数值模拟研究

通过数值模拟分析得出桩身压缩综合系数,对系数随竖向荷载作用、长径比、桩侧土弹性模量等参数的变化进行研究。研究表明,随着荷载增大,桩身压缩综合系数呈线性减小,其随长径比增加而降低。随着桩周上部土体弹性模量增大,桩身压缩综合系数呈减小趋势;随桩周底部土体弹性模量增加,桩身压缩综合系数先减少后增大。将数值模拟计算和规范公式计算得到的桩身压缩量与实测值相比较,数值模拟计算值与实测值更接近,说明使用数值模拟方法计算的桩身压缩量在规范容许范围内,可为桩身压缩量的预测和计算提供参考。     

简支T型桥荷载横向分布系数计算方法的比较研究

以简支T型梁桥为例进行理论分析,应用简化方法计算了简支T梁桥的荷载横向分布系数,同时采用不同的单元建立简支T梁桥的实体模型和壳单元模型,计算出其荷载横向分布影系数的理论解和数值解进行比较,结果吻合较好,验证并分析了荷载横向分布系数计算方法的精确性和适用性,同时证明了有限元法在计算荷载横向分布系数的方便性、可行性。     

内燃机进气系统模拟计算新方法研究

采用一种在概念上和方法上都有别于传统数值方法的全新数值模拟方法———时空守恒元和解元法(SE/CE) ,计算分析了内燃机进气系统各参数对充量系数的影响。并以一台 6缸发动机为对象进行了模拟计算和试验测量 ,以检测该方法的鲁棒性、计算精度和计算效率。     

公路桥梁冲击系数计算方法研究

冲击系数的计算方法对桥梁的安全性很重要.首先对比了目前各国规范对冲击系数的计算公式;然后提出基于数值法的计算方法.采用Newmark-β逐步积分法分解车桥振动系统,结合Ansys有限元软件求出桥梁动力响应,计算冲击系数.通过数值算例表明各国规范冲击系数计算公式所得值差异较大,仅用跨径或者基频计算是不准确的,用更多的修正系数来修正规范公式是比较可行的.     

上承式两铰桁架拱桥的拱轴线计算长度研究

拱桥的纵向稳定常常采用拱轴线计算长度系数将主拱换算为相当长度的压杆,通过强度校核的形式来控制稳定,但现行规范[3]只给出了裸拱的拱轴线计算长度系数;桁架拱桥的拱上建筑对主拱圈具有明显的约束作用,可以提高稳定性,其拱轴线计算长度系数仍有待于进一步研究。通过对上承式两铰桁架拱桥的稳定性影响因素进行分析比较,并对其拱轴线计算长度系数的数值进行分析,拟合得到了拱轴线计算长度系数的简化公式,对实际工程具有一定的指导意义。     

连续刚构高墩横向计算偏心距增大系数探讨

选取典型高墩连续刚构桥,采用两种方法,对高墩横向计算偏心距增大系数计算方法进行了探讨。首先按照规范方法分析工程实例,然后通过有限元数值分析方法,考虑P-Δ效应,求解该工程实例。随后,对规范结果和数值结果加以比较,并分析差异原因。     

3气门摩托车汽油机进气流动特性模拟

应用CFD对具有两个进气道的某3气门125 mL单缸汽油机气道内流场进行了数值模拟,在气缸横切面速度分布图上发现两个进气门的下方会形成两个尺度较大的横向空气流动漩涡;同时在纵切面速度分布图上发现明显的纵向气流漩涡流动,获得了不同升程下的进气流量系数;并将计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,所选模型和计算方法正确,可以利用数值模拟计算代替试验测试得到进气门流量系数。     

基于本征正交分解的缸内流场仿真校核方法探究

由于直喷式发动机缸内流场具有高湍流和循环变动等特性,因此,发动机三维模型的流场校核显得尤为重要。基于某光学发动机,利用高速粒子图像测速,对发动机缸内流场进行采集,同时利用大涡模拟对其进行三维建模仿真计算,将试验结果用于发动机模型的校核。并基于本征正交分解的方法,提取主要模态,分别从模态和能量的角度,全面对流场进行校核。在校核的基础上,分析了发动机的特征模态和循环变动。通过分析主要模态能量系数的波动,阐述包含大部分能量的流场和局部小涡团上分别的特征差异,提出了基于模态相关性系数的缸内流场仿真校核方法,通过相关性系数体现试验和仿真的主要流场模态占混合本征正交分解的流场模态的权重,进而显示了试验和仿真结果的客观差异,对流场校核的全面性进行了补充。     

某高强化柴油机进气道的设计开发

以未简化的某柴油机进气道为研究对象,使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道-气缸流动的三维数值模拟计算,模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况,气道性能评价参数(流通系数和涡流比)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好.数值模拟精度表明,气道CFD计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据...     

应用CFD技术对汽油发动机冷却水套进行优化设计

应用FIRE软件对某一新设计发动机冷却水套进行三维数值模拟,得到了冷却液流场压力损失、流场速率、换热系数分布、流量分布等基本流场信息。与AVL标准限值及现有产品发动机冷却水套数值分析结果比较,提出了调整缸垫分水孔的大小和布置、修改缸盖水套结构、调节水流方向等措施,对优化设计后的冷却水套重新进行流体力学(CFD)计算,结果表明,水套的冷却能力满足工程标准要求。     

活塞振荡冷却的数值模拟计算及温度场分析

利用CFD动态网格层变法建立了活塞振荡冷却的瞬态计算模型,并应用VOF模型对活塞的振荡冷却进行了瞬态数值模拟计算。分析了活塞在不同位置时油腔内冷却油的流动情况,得到了内冷油腔的机油填充率、壁面传热系数等随曲轴转角的变化规律。为验证其冷却效果,提取了内冷油腔壁面的换热边界,对活塞的温度场进行了有限元模拟计算,并与试验结果进行了对比,为活塞的优化设计提供了依据。     

Drag reduction of a pickup truck by a rear downward flap

The drag reduction of a pickup truck by a rear flap add-on was examined through CFD simulations and wind tunnel experiments. When installed at the rear edge of the roof, the flap increased the cabin back surface pressure coefficient, causing the downwash of the bed flow to be inclined on the tailgate. Thus, the attachment of the bed flow to the tailgate was eliminated; consequently, the drag coefficient was reduced with increasing flap length and downward angle despite the enlarged reverse flow in the wake. However, the drag coefficient did not decrease any further after a specific downward angle was reached because the bed flow increased the drag force at the tailgate and the flap lowered the pressure field above the flap. To maximize the drag reduction effect, the rear downward flap should be designed to have an optimum downward angle.     

基于固流耦合的柴油机缸体水套数值模拟

在研究柴油机冷却系统的流动和传热问题时,边界条件的确定往往成为一个难点。本文先将柴油机活塞-缸套-冷却液-机体组成一个固流耦合传热系统进行整体传热计算,省略了单独计算中较难确定的系统内部边界的定义过程,然后将采用耦合法计算得到某一缸冷却水套的温度场作为新的边界条件应用到整个六缸发动机缸体水套进行数值模拟,得到缸体冷却水套内冷却液流场分布、压力损失等信息,所得结果对柴油机的设计具有指导意义。     

双层桥面钢桁梁静风系数数值研究

该文利用通用有限元程序ANSYS对双层桥面钢桁梁的二维流场进行数值模拟,得到流场中双层桥面钢桁梁表面的压力与速度分布,对表面压力进行积分,可得到静风三分力系数,验证了用CFD方法实现桥梁断面二维流场风洞数值模拟的可行性。     

不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究

在以前研究的基础上对单个车轮进行了深入的仿真模拟,增加了对车轮辐板外形的模拟。通过对同一型号的、有不同辐板开孔的车轮进行分组研究发现,车轮几何参数的改变不仅影响车轮局部流动,还影响整个汽车的流场特性。进一步分析流场计算结果表明,车轮周围流场中涡量变化是引起汽车以及车轮气动阻力系数改变的主要原因。     

应用三维CFD计算发动机进气门流量系数

通过CFD计算求得了 4 91QE电控汽油机的进气门流量系数 ,并与试验数据进行了对比 ,分析了误差的产生原因。分别用计算和试验得到的流量系数对发动机进行了循环模拟 ,计算了发动机在额定点和最大扭矩点进气总管管内的压力波和气体流量 ,二者间的误差在可接受的范围内