内插管抗性消声器的CFD仿真及压力损失研究

利用CFD技术,对典型内插管式消卢器的流场进行了仿真分析,研究了内插管的长度改变时,消声器内部速度及压力损失的变化规律,并结合典型结构消声器的试验进行了分析.发现,内插管长度越大,消声器的压力损失越小;兼具前后内插管的消声器压力损失比较小,并且前长后短型内插管消声器的压力损失小于前短后长型;随入口流速增大,压力损失呈抛物线规律增大.仿真和试验研究发现,在相同入口边界条件的前提下,压力损失仿真结果为2 305.883 Pa,试验测量结果为2 009 Pa.     

汽车涡轮增压器轻度喘振分析及路径控制优化

以某车型涡轮增压器为研究对象,通过道路试验及频谱分析对车辆加速过程中的"嘶嘶"声进行识别,结果表明噪声频段为700～1 600 Hz,确认涡轮增压器发生轻度喘振。继而通过路径控制优化的方式解决轻度喘振问题,设计了相应的宽频消声器且对消声器的消声性能进行仿真计算,结果显示消声器在700～1 600 Hz频段的传递损失都在10 dB以上。最后进行实车测试,安装宽频消声器后,车内"嘶嘶"声明显改善,提高了整车NVH性能。     

共振消声器共振频率的数值分析

采用数值模拟方法,对具有不同结构参数的消声器建模,并进行仿真分析,发现气流再生噪声的峰值频率即为消声器的共振频率;通过气流再生噪声的计算得出不同结构参数对消声器共振频率的影响,结果表明:共振腔形状及高径比对消声器的共振频率均有影响,当共振腔形状为正方体时,共振频率最高,共振腔为球体时,共振频率最低;当高径比为0.6时,共振频率最高,随着高径比的增大或减小,共振频率向两端都在不断降低。     

汽车催化转化器压力损失模拟分析

在汽车排气系统上使用催化转化器会造成较大的压力损失,影响发动机的动力性和经济性。用计算流体力学软件研究催化转化器扩张管结构对压力损失的影响。研究表明：入口扩张角对催化转化器的压力损失有较大影响,随着扩张管锥角的增大,催化转化器内压力损失增加,但扩张管锥角增大到一定程度后,压力损失增加的幅度会逐渐减小。     

边坡动力稳定性分析的时程传递系数法

传递系数法是边坡稳定性计算常用方法之一。水平地震力是边坡动力稳定性影响的主要因素,针对传统边坡稳定性计算的传递系数法,将地震加速度时程通过地震力形式归于传递系数法中的条块传递系数,计算传递系数时程,进而得到地震动力稳定系数时程,基于此提出了边坡动力稳定性分析的时程传递系数法。算例讨论得出,当地震加速度大于-0.2时,传递系数呈现出先减小后增加、再减小的整体趋势,反之,传递系数随条块表现为持续降低的规律;当地震加速度小于0时,加速度方向为反坡向,对边坡稳定性有利,反之,加剧边坡的危险性;随着地震加速度的递增,不同条块的传递系数不断线性增大。岩质边坡在地震力作用下破坏具有滞后性和突发性。     

石灰石粉轻骨料混凝土抗盐冻性能研究

为了研究石灰石粉轻骨料混凝土在盐溶液作用下的抗冻性能,通过室内试验,研究了冻融循环次数和石灰石粉掺量对轻骨料混凝土抗压强度、质量损失和相对动弹性模量等指标的影响。试验结果表明,冻融循环次数越多,轻骨料混凝土的强度和相对动弹性模量越小,而质量损失越大,其中当冻融循环次数由25次变为50次时质量损失大幅增大,由75次变为100次时相对动弹性模量急剧减小;总体来说,随着石灰石粉掺量的增大,强度和相对动弹性模量出现先增大后减小的趋势,而质量损失出现先减小后增大的趋势,当石灰石粉掺量为3%时,强度和相对动弹性模量达到最大值,而质量损失有最小值。     

扩张室压力脉动衰减器声传播的有效性

为了研究平面波截止频带内，进、出口偏置型扩张室压力脉动衰减器结构参数对其一维解析法计算精度的影响，基于面积突变处高阶模态的耗散效应，对两类偏置型扩张室一维解析法的有效性进行了分析. 首先，截止频率范围内双调谐内插管扩张室一维解析法的计算结果与实验测量结果吻合良好，证明了该方法应用于液压脉动衰减器是可行的；其次，将广泛应用于气体消声系统的两类进、出口偏置型扩张室结构（结构1和结构2）引入液压系统，制成相应的压力脉动衰减器，并利用一维解析法和三维有限元法分别得到其理论计算值；最后，以扩张室腔室内部存在局部非平面波效应为背景，研究了内插管插入深度、偏心距以及偏转角对一维解析法有效性的影响. 研究结果表明:结构1、2偏心距为40 mm、偏转角180°时，进、出口内插管插入深度对5000 Hz频带内（截止频率5469 Hz）高频区域的传递损失影响较大；而当结构1、2的内插管插入深度选定时，偏心距以及偏转角对0～4000 Hz一维解析法计算精度的影响可忽略不计，而在4000～5000 Hz研究频带内，这种影响则不可忽略.      

转动圆柱对封闭腔内混合对流换热的影响研究

为研究转动部件对受限空间内对流换热的影响,数值分析了二维封闭方腔内转动圆柱引起的混合对流换热,对比了圆柱转动方向对流场、温度场和换热的影响.结果表明,随着理查森数Ri的增大,方腔内的流动逐渐由强制对流占主导地位向混合对流以及自然对流占主导地位过渡.Re=150,圆柱逆时针转动时平均Nu随Ri增大而增大,而圆柱顺时针转动时平均Nu随Ri增大先减小后增加;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动时的局部Nu峰值高于顺时针转动,且最大相差分别为1.89%和19.33%.Gr=5×10~4,圆柱逆时针转动时的平均Nu随Ri增大而减小,而顺时针转动时的平均Nu随Ri增大也呈现先减小后增加的趋势;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动与顺时针转动时的局部Nu峰值间最大相差分别为3.96%和26.17%.在Ri=2时,Nu具有最小值且圆柱转动方向对方腔内Nu的影响最大,对于固定Re和Gr两种情况下,圆柱逆时针转动时平均Nu比顺时针转动时分别提高约91.9%和93.6%.     

轻质泡沫混凝土在路基改扩建中的应用研究

文章依托工程实例,采用Midas GTS NX有限元软件对轻质泡沫混凝土路基的改扩建情况进行模拟,分析改扩建部分轻质路基的变形以及钢管桩的受力特性。研究认为,改扩建路基临空面的水平位移值与泡沫轻质混凝土的高度呈正相关,且路基顶面的水平位移值随距离路基中线位置呈先增大后减小的趋势,竖直位移值则呈“S”形减小趋势。同时,钢管桩的设置有利于提高扩建路基的整体稳定性,其所受的剪力和弯矩值在桩身上部和下部较大。     

城轨高架环境噪声特性与不同频段能量

测试了某城市地铁1号线一期高架线路普通整体道床无声屏障和道床垫式浮置板道床全声屏障区段的桥侧环境噪声, 分析了桥侧各测点的A计权总声压级与1/3频程线性声压级, 绘制了线性声压级云图, 研究了各频段噪声能量比例。分析结果表明: 道床垫式浮置板道床全声屏障能有效降低噪声源强处与桥侧环境噪声, 降噪效果、能量分布与频段和测点位置有关; 在桥面高度相近的测点, 降噪效果随距线路中心线距离的增大而减小, 而在近地面的测点, 降噪效果随距线路中心线距离的增大而增大; 降噪效果在中高频段明显大于低频段; 在1/3频程中心频率为20.0~31.5 Hz时, 距离线路中心线55.0 m处, 道床垫式浮置板道床全声屏障区段的线性声压级较普通整体道床无声屏障区段大0.82~6.96 dB; 在普通整体道床无声屏障区段, 在高出地面1.2、9.8 m处, 噪声能量以低于200 Hz为主, 在高出地面11.3 m处, 噪声能量以250~400 Hz为主, 在高出地面12.8 m处, 噪声能量以400~1 000 Hz为主; 在高出地面11.3 m处与200 Hz以下范围内, 普通整体道床无声屏障和道床垫式浮置板道床全声屏障区段的噪声能量持平; 在道床垫式浮置板道床全声屏障区段, 低于200 Hz的桥侧噪声能量较高, 因此, 建议根据高架桥旁敏感点的具体位置采取针对性减振降噪措施, 并重点关注低频噪声失去中高频噪声的遮蔽后尤显突出的问题。      

熔融石英砂动力特性动三轴试验

为探究振动荷载作用下熔融石英砂液化破坏过程中动变形和动强度变化规律, 促进透明土技术在岩土工程动力特性可视化模型试验中的推广和应用, 对构成透明砂土骨架结构的典型粒径(0.5~1.0 mm)熔融石英砂开展饱和试样动三轴试验; 研究了不同围压、加载频率和动应力比等试验条件下熔融石英砂试样的累积轴向应变、动孔压发展模式、动应力衰减、动弹性模量和阻尼比的变化规律, 并将试验结果与相同级配的标准砂进行了对比。分析结果表明: 熔融石英砂累积轴向应变随动应力比的增大呈现出由稳定型向破坏型转变的趋势, 加载频率为0.5~1.5 Hz时, 临界动应力比为0.150~0.175, 小于标准砂的0.200~0.225;升高围压、增大动应力比、降低加载频率会加快试样塑性应变累积, 缩短液化破坏时间; 熔融石英砂孔压发展模式随围压增大逐渐由Seed孔压模型向指数型过渡, 增大加载动应力会加剧液化破坏后孔压的振动幅度; 相同动应力比下, 熔融石英砂与标准砂的动应力与动应变呈现线性相关, 在围压大于200 kPa时, 二者动应力衰减幅度随围压的增大而逐渐减小; 熔融石英砂的动弹性模量和阻尼比表现为线性关系, 动弹性模量随动应变的增大呈现出双曲线型减小的趋势, 并随围压的增大而增大; 阻尼比随动应变的增加先增大后基本稳定在0.22, 发展曲线受围压影响较小。      

哑铃型桥梁结构畸形波浪力水槽试验及简化算法

为研究畸形波浪参数对新型哑铃型桥梁结构波浪力的影响,开展一系列波流水槽模型试验.首先,分析谱峰频率、频率范围及聚焦位置对哑铃型桥梁结构周围的波面时程图及波峰的影响;其次,阐明上述波浪参数对结构畸形波浪力时程图及波浪力峰值的影响规律;最后,基于经典绕射理论,提出适用于新型哑铃型桥梁结构畸形波浪力谱的简化计算方法.研究结果表明：谱峰频率、聚焦位置及频率范围对结构周围的波面位移影响均较小,差异均小于3%.谱峰频率和聚焦位置对哑铃型桥梁结构畸形波浪力有较大影响,当谱峰频率从0.6 Hz增加到1.1 Hz时,顺波向波浪力呈先增后减的变化趋势,变化幅度最高达11.0%,垂向浮托力则下降了57.0%;当频率范围从0.5 Hz增加到0.8 Hz时,顺波向波浪力下降了2.1%,垂向浮托力增大了5.9%;当聚焦位置从结构物的迎浪侧移动到背浪侧时,引起的结构顺波向波浪力变化幅度小于5%,垂向浮托力变化幅度小于3%.经过试验数据和理论分析结果的对比表明,基于绕射理论提出的简化算法可有效计算畸形波作用下哑铃型桥梁结构的波浪力谱模型.     

高频振动对引气混凝土引气参数和抗冻能力的影响

针对两种引气混凝土施加不同时间的高频振动,采用硬化混凝土气孔结构分析仪定量地描述振动对引气混凝土含气量、气泡间距和气泡孔径分布等参数的影响,通过冻融循环试验反映高频振动与引气混凝土抗冻能力的关系。结果表明:振动施加初期混凝土含气量变化不大,随振动时间的延长(约60 s后),含气量开始大幅下降,约105s后,含气量下降放缓,最终趋于稳定;随高频振动时间的延长,混凝土气泡间距系数先增大再减小,气泡平均直径不断减小,比表面积不断增大;480～960μm的气泡对高频振动更为敏感,0～480μm的气泡在混凝土中较为稳定;长时间的高频振动会直接劣化引气性能,造成混凝土抗冻融能力下降。     

基于PFC~(3D)的点荷载试验数值模拟

依托山西中部引黄工程TBM 2标,研究岩石尺寸效应对点荷载强度的影响,进行现场点荷载试验和室内单轴压缩试验。利用离散元数值模拟软件PFC~(3D)建立点荷载试验数值模型,模拟点荷载加载全过程,模型由岩体和上下加载锥头构成,岩块的长×宽×高约为90 mm×70 mm×30 mm,数值模拟得到的点荷载强度与现场试验获取的点荷载强度比较吻合,证明离散元数值模拟点荷载试验方法的可行性。依次改变试样长、宽、高等宏观参数和岩体细观力学参数,发现点载荷强度随着岩石长度、高度和高宽比的增大而增大,随着长宽比的增大先增大后减小。点荷载强度随着有效模量、摩擦系数、法向黏结强度、切向黏结强度的增大而增大,随刚度比的增大先减小后增大。     

各向异性地基中盾构隧道开挖面稳定性分析

将盾构开挖面卸荷引起的主应力轴旋转考虑到"楔形体-棱柱体"极限平衡模型中,基于Casagrande各向异性强度公式,推导得到各向异性地基中盾构开挖面极限支护压力的极限平衡解,最后结合算例分析了各计算参数对极限支护压力的影响。算例分析表明:盾构开挖面极限支护压力随各向异性比的增大而线性减小,在各向异性比小于1时,若不考虑土体强度的各向异性会偏于不安全;在各向异性比大于1时,盾构开挖面极限支护压力随埋深比的增大而先减小后稳定,在各向异性比小于1时,规律则相反,且土体强度各向异性越明显,其变化的幅度越大;盾构开挖面极限支护压力随土体黏聚力的增大而线性减小,随土体内摩擦角的增大而非线性减小。     

城市轨道交通列车车外噪声特性

基于统计能量分析(SEA)和半无限流体方法,建立6节编组的B型列车车外噪声预测仿真模型;通过试验提取车体SEA模型的振动激励和轮轨噪声激励,施加给车体并计算分析了车外噪声特性;以中国某城市轨道交通列车通过噪声试验对模型进行验证,并探讨了列车各板单元和轮轨噪声声源对车外场点声压的贡献量。研究结果表明:统计能量分析和半无限流体方法能够准确预测车外噪声,计算效率为常规方法的14.1倍;车速为60 km·h-1时,车外7.5和30.0 m处噪声显著频段为400~1 600 Hz,声压级随频率升高先增大后缓慢下降,其变化趋势和轮轨噪声变化趋势一致,最大幅值频率集中在800 Hz处,最大值分别为64.88、61.75 dB(A);车外噪声贡献量由大到小依次为轮轨噪声、车窗、侧墙、车门、底板、顶板、端墙;车体振动辐射噪声在低频段的贡献较大,在中心频率为20~100 Hz时,车外噪声主要来源为车窗、侧墙,其贡献率分别达到21.2%和19.2%;在中心频率为100~500 Hz时,车体各板及轮轨噪声贡献率差异较小;在中心频率为500~5 000 Hz时,车体各板块的贡献率呈缓慢下降趋势,轮轨噪声的贡献率随频率升高逐渐增加,在2 000~5 000 Hz的1/3倍频带内达到60%以上。      

轻骨料混凝土碳化性能的影响因素研究

为了探究轻骨料混凝土的碳化性能,通过试验,研究了水灰比、水泥用量、碳化时间和粉煤灰替代量等对轻骨料混凝土碳化深度的影响。试验结果表明,当水灰比小于0．5时,增大水灰比会降低碳化深度,其中水灰比为0．5时的碳化深度为6．0 mm,而当水灰比大于0．5时增大水灰比会使碳化深度稍有增大;随水泥用量的增加,碳化深度出现先增大后减小的趋势,当水泥用量为400 kg/m3时,碳化深度最大,混凝土抗碳化能力最差;当水灰比或水泥用量一定时,碳化时间越长碳化深度越大,其中7d内碳化深度随时间的增长幅度较大;当粉煤灰替代量为15％时,碳化深度随着水灰比的增大先增加后减小,而当粉煤灰替代量大于15％时,随着水灰比的增大,碳化深度线性增大。     

重载铁路路基基床结构动力分析

通过ANSYS有限元软件建立轨道—路基系统三维模型,分析重载铁路路基基床结构在动力荷载作用下的变化规律,为研究重载铁路路基的力学性能提供技术支持.随着基床弹性模量、密度的增大,基床应力累计叠加逐步增大,基床沉降累计变形逐步减小,基床振动幅度不断增大,振动趋势逐渐平缓,抵抗变形能力减弱.     

基于背门约束系统的车内低频轰鸣声控制

汽车背门一般通过铰链、锁销、缓冲块等约束系统安装和固定在车身上,其刚体模态振动与车内声腔声压耦合,是导致低频轰鸣声的主要原因.本文建立了背门振动-乘员舱声压的一维板-腔耦合声学解析模型,分析研究了边界约束刚度对板件振动速度响应及腔内耦合声压的影响规律,并进行了实车实验验证;通过调节锁销相对位移和缓冲块相对高度,解决了某车型低频敲鼓声问题.分析结果表明：在板件刚体模态振动下,腔内耦合声压幅值沿远离板件方向逐渐增大,且在声腔底部位置最大;板件振动速度相应及腔内耦合声压峰值幅值随边界约束系统刚度减小而降低;在低频轰鸣发生的20～30 Hz频率范围内,乘员舱前排位置声压峰值幅值比中排及后排位置大约8 dB(A),验证了理论分析结果的正确性;乘员舱内耦合声压峰值幅值随着锁销相对位置的增大和缓冲块相对高度的减小而降低,锁销相对车身向车尾方向增大2 mm或者缓冲块相对高度减小2 mm,可以使背门振动速度减小约0.002～0.003 m/s,前排声压峰值幅值降低3.5～14.8 dB(A).     

桩—网结构路堤施工填筑阶段数值模拟研究

结合高速铁路桩—网结构路基试验段进行数值模拟研究,探讨在填筑阶段桩—网结构的沉降特性及桩、网、土共同作用的承载特性。计算结果表明,桩间距对加筋垫层的相对变形影响显著;桩身应力随路堤填土高度的增加呈增大趋势,且应力分布逐步向线路中心桩靠拢,桩身应力沿深度方向先增大后减小;桩间距不同,土工格栅的拉应力随着路堤填筑高度的变化不同;在填筑初始阶段,桩土应力比较大,随着路堤填高的增加,桩土应力比逐渐减小并趋于稳定。以上结论可为桩—网结构路基设计理论提供科学依据。