完全强迫下冬季黄东海环流三维高分辨数值模拟

在多年观测的温盐资料基础上，以月平均大气风应力、边界流输送、温盐斜压效应、潮汐、长江口径流等作为强迫条件，对黄东海环流的细微结构进行了3D数值模拟，探讨了各因子特别是潮汐和冬季风等因子对主要流系的动力学作用。结果表明，完全强迫下的数值模拟再现了冬季黄东海环流主要流系的基本特性。     

夏季中国海海流系统的高分辨率数值模拟

以最新的三维斜压海洋模式POM2K为基础，考虑了海底地形、边界水交换、海面风应力、海面热通量等多方面影响后，对中国海(渤、黄、东、南海)环流结构进行了高分辨率的数值模拟．结果显示：中国海的夏季环流在强季风强迫和黑潮驱动下，具有显著的西边界流特性；中国陆架海北部受黄海冷水团控制；黑潮在巴士海峡处有反气旋式弯曲，并与东北向的南海风生流发生较强的混合，形成的“巴士海峡混和水”是偏西向流和台湾暖流的海水源和重要驱动因子；南海北部存在一个拐角式逆时针旋涡；南海南部呈现双涡结构．     

三维气泡运动的数值模拟

文章基于VOF模型,借助FLUENT软件,对单个三维气泡在近自由面运动进行了数值模拟。采用了VOF的PLIC界面重构方法,追踪气泡运动过程中气泡表面的变化。监测了气泡上升速度变化以及气泡运动对自由液面的影响。通过对直径不同的气泡数值模拟,得出了气泡运动的一些基本规律。本文数值模拟结果与实验值对比分析,三维数值模拟数据与试验结果吻合较好。     

轴流泵的三维造型与数值模拟

为实现轴流泵三维模型的自动生成，提出了基于AutoCAD与VB的参数化建模方法，基于AutoCAD的COM编程接口，通过数据对象创建数据库连接，以VB为编程语言，实现了轴流泵叶轮的参数化三维建模，采用雷诺平均Navier-Stokes方程和标准k-s模型以及SIMPLEC算法，对轴流泵叶轮内流场进行了数值模拟，并基于模拟结果对轴流泵水力性能进行了预测，结果表明，数值模拟可以预测轴流泵的性能，为水力设计提供参考。     

渤海三维潮流数值模拟

采用Leendertse三维非线性分层模式对渤海的M2和K1分潮进行了数值模拟，探讨各分潮的最大流速、最大流速方向及其发生的时间，找出在渤海的分布变化规律及其随水深的变化情况，其计算结果与实际拟合良好。     

断层破碎带隧道施工过程的三维数值模拟

断层破碎带隧道围岩稳定性差,为了解超前小导管注浆加固围岩的效果,对隧道的开挖过程进行了三维有限元数值分析,数值计算结果和隧道拱顶下沉量测结果都证明了所选预加固措施的有效性,保证了断层破碎带隧道施工的安全。     

隧道开挖三维有限元数值模拟分析

围岩及支护结构的位移、应力分布变化规律是隧道开挖是否安全的评价标准。针对隧道开挖计算的复杂性,采用有限元对其建立三维数值模拟。利用ANSYS对隧道开挖过程进行模拟,得到支护结构的位移、应力分布变化规律。数值计算结果表明,竖向最大位移发生在拱顶处,而支护最大压应力出现在拱腰。     

类客车体绕流场的数值模拟

应用计算流体力学专业软件ＰＨＯＥＮＩＣＳ,从雷诺时均Ｎ－Ｓ方程出发,采用ｋ－ε湍流模型,对类客车体外型的三维绕流场进行数值模拟,着重研究了后体收缩尾段的上表面倾斜角对底部流动的影响。     

船闸闸墙长廊道输水系统闸室三维流场数值模拟研究

采用流场计算分析软件Fluent,在利用实测数据对数值模型进行验证后,建立三维数学模型模拟计算了船闸闸墙长廊道输水系统充水过程中的闸室流场,并对输水过程中闸室流场垂向演变规律进行了分析。研究表明:在尺度空间一定和各孔射流比较均匀的条件下,增加侧支孔的数量,漩涡数量增加,漩涡范围减小,有利于船体停泊。     

三维波浪作用下大直径圆柱绕流的数值模拟

为探讨三维波浪与结构物的相互作用,以两相流概念、大涡模拟的不可压缩粘性流体运动方程和自由水面追踪分段线性近似的流体体积(VOF)法为基础,建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型;对三维波浪作用下大直径圆柱绕流进行了数值模拟,用两步边界定位法和虚拟边界力法确定波浪与结构物接触面.结果表明:大直径圆柱绕流系数的数值计算结果与理论解吻合,所建立的数学模型能够很好地模拟三维波浪与结构物的相互作用.     

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

渤海、黄海、东海海流场和温度场的数值同化研究

基于princeton ocean model（POM），建立了一个三维斜压同化模式并引入网格嵌套技术来模拟渤海、黄海、东海的海流场和温度场．为了提高温度模拟的精度，利用美国宇航局的高分辨率卫星遥感海面温度资料，同时引入改进的Nudging同化技术来模拟渤海、黄海、东海的温度场．模拟结果能较好地反映渤海、黄海、东海海流场和温度场的基本特征。松弛因子中的待定参数对计算稳定性和模拟精度有很大影响，当待定参数等于0．5时，同化模式的计算结果最优．夏季，秋季同化模式的计算精度较高，春季模式的计算精度较低．     

强迫油循环风冷式牵引变压器的动态温度场模型

牵引变压器散热涉及冷却油与绕组的共轭传热和热油在油冷却器的二次散热. 为准确模拟其温度场随时间和空间的变化规律,在一维假设基础上,建立了牵引变压器（含绕组和冷却油）和油冷却器的分布参数模型,并与油泵和管道等集中参数模型耦合,建立了牵引变压器动态温度场数学模型,同时提出了一套数值求解算法;对一台牵引变压器及其散热系统进行动态温升实验,以此检验了模型预测精度. 研究结果表明:模型预测的牵引变压器冷却油温过渡时间（58 min）与实验值（61 min）吻合良好,稳定工作的冷却油和绕组温度与实验值的偏差分别为1.3 ℃和2.5 ℃,可以用于指导牵引变压器散热系统的工程设计及优化.      

吸收边界条件下弹性波散射的数值模拟

研究了一种非均匀各向同性介质中弹性波传播的数值模拟方法，此方法采用吸收边界算子近似远场条件，应用有限元方法解决了无限边界情况下波的散射，与解析解的比较证明了此方法的可靠性，由于采用的是三角形单元，此方法可灵活运用于具有一般几何形状的散射体和多个放射体情况。此外，此方法可应用于反问题中反演散射体情况。     

多孔介质流动的直接数值模拟

基于计算流体动力学软件Fluent建立了一个二维DNS模型,研究了多孔介质中的流动阻力和压降.模拟时对填充的圆柱粒子采用了2种几何排列方式,即直排和叉排.DNS直排模型的压差为53.5Pa,接近于采用原始系数A=150,B=1.75的尔格方程计算结果55.6Pa.叉排模型的压差为65.1Pa,接近于采用修正系数A=180,B=1.80的尔格方程计算结果62.1Pa.对于真实多孔介质材料的模拟来说,圆柱形粒子叉排比直排更为准确.因此DNS结果确认了修正系数组(A=180,B=1.80)比原始系数组(A=150,B=1.75)更适合尔格方程模型.应用文中推荐的DNS方法,通过采用不同的粒子几何排列方式、填充不同形状的粒子可以进一步地预测尔格方程系数或改善其他的多孔介质模型.     

盾构通缝拼装隧道纵向错台的数值模拟分析

以上海轨道交通二号线西延段盾构隧道工程为背景,采用三维弹塑性有限元数值方法对盾构推进过程中管片结构进行模拟分析,获得了管片结构错台发生及发展的变化规律。进一步探讨了盾构千斤顶的顶力和螺栓的预紧力对错台大小及发展规律的影响,为盾构施工中减小错台,提高施工精度和质量,以及盾构隧道设计施工提供依据。