基于水土相互作用的边坡稳定性分析

分析了水土相互作用的耦合机制,得出了水土相互作用的耦合方程,并给出了耦合方程的迭代求解方法.利用FLAC3D软件,对一理想边坡在快速蓄水及泄水条件下的瞬态渗流场、有效应力场进行了耦合与非耦合计算,并重点对其稳定性的演化趋势进行了计算分析.结果表明:水位快速上升时,耦合计算的边坡安全系数低于非耦合;而水位快速下降时,耦合...     

多开关电源密集排布散热设计与仿真分析

在对单个开关电源散热试验以及微波加热机电源柜的散热设计基础上,进行理论计算分析,建立了相应的三维仿真模型,对多热源流固耦合传热问题进行数值模拟仿真,采用Realizable k-ε湍流模型、标准壁面函数、压力速度耦合的算法进行数值计算,并在风扇旋转域采用稳态条件下的多运动参考系模型进行求解计算,对温度场、速度场以及压力场进行了分析,验证模型的散热特性和结构设计的合理性,为相关设备的设计、模拟、优化及应用提供有价值的数据。     

季节性冻土的水-热-力建模与数值分析

为了防治季节性冻土区由水-热-力相互作用引起的道路病害,对季节性冻土水-热-力耦合问题进行了研究。根据季节性冻土的特点,重点考虑了基质势和压力势与温度的关系,给出了季节性冻土水-热-力三场耦合的数学模型,并将耦合问题归结为求解一个非线性、非稳态温度场微分方程,含水量、应力及蠕变变形都可以在温度求解以后算出。详细推导了该方程的数值解法,包括有限元方程、时间域离散及迭代方法。最后对国道G109橡皮山段季节性冻土区公路路堤进行了数值模拟,对计算值与实测值做了对比。结果表明:采用水泥加固砂砾垫层的对比断面与采用砂砾垫层的原断面相比,其温度更低,含水量及预测的路面变形量更小。     

混凝土自锚式悬索桥结构湿热耦合效应分析

该文在传统无应力状态法与湿热非线性耦合传导控制方程的基础上,得到考虑耦合效应的混凝土温度场与湿度场,从而进一步对混凝土自锚式悬索桥结构湿热耦合效应进行分析。通过计算求解,得到目标时间状态下混凝土自锚式悬索桥结构变形、内力等。     

Femlab软件及其在岩土工程中的应用

Femlab软件是以偏微分方程(PDEs)为基础,建立模型来解决科学及工程问题的功能强大的有限元分析软件。该软件的一个重要特征是,用户可以集中于模型本身,而不必花太多时间考虑方程求解和结果可视化问题。文中首先介绍了Femlab多物理场模型,然后给出了在岩土工程中的具体应用实例,实例表明,分析结果和已有结果或解析解具有很好的一致性,说明Femlab是个解决岩土工程问题的强大、富有弹性的工具,具有广泛的应用前景。     

小尺度双柱结构物上波流力的流固耦合数值分析

利用流固耦合软件MpCCI将ABAQUS与FLUENT软件连接,对深水环境下波流场与双柱式桥梁墩柱结构变形进行流固耦合问题的数值模拟.结果表明,基于Morison方程,改变圆截面双柱结构的截面尺寸与长度尺寸,结构整体所受波浪力的拖曳力系数将发生变化,研究结果为流固耦合技术在深水桥梁上的应用奠定了一定的基础.     

微型电动车车室气流流场和温度场的数值模拟

空调车室内的速度场和温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价和研究的基础。本文采用稳态不可压缩N-S雷诺时均方程，用湍流涡粘度模型处理雷诺应力项．方程的封闭采用高雷诺数K-∈模型，应用整体法计算空调车室内气固耦合传热问题，并考虑了太阳辐射对温度场和强迫对流对空气流场的影响，对微型电动车空调车室内的三维空气流场和温度场的分布进行数值模拟研究，为电动车空调车室内舒适环境的优化提供了依据。     

陶瓷涂覆的柴油机活塞热分析

涂覆陶瓷涂层可以改善活塞顶部的热力性能,从而提高活塞的使用寿命。文章首先在三维软件PRO/E中建立了柴油机活塞模型,然后通过N-S方程对活塞进行稳态下热力场求解,得到活塞的稳态温度场。对比计算结果,发现在活塞顶部涂覆陶瓷涂层可以明显改善活塞顶部热力性能。     

对"压路机--土壤系统"动力学方程的再分析

针对文献中关于对"压路机-土壤"系统典型动力学方程给出的解所存在的问题,运用振动理论对其系统的动力学方程进行再分析.在分析求解的过程中引入阻抗矩阵,比较简捷地求出了振动系统的稳态响应,并非常清晰地展示出了文献中"压路机-土壤"系统动力学方程解出现问题的原因,最后对其解进行修正和补充.     

多年冻土路基水分迁移热力学性能分析

从水分场与温度场相互作用的角度,分别建立温度场单场控制方程和水热耦合效应的控制方程,应用有限元方法进行计算。通过对单因素温度场的计算结果与水热耦合作用下的温度场计算结果比较,分析水分迁移作用对路基温度场的影响。     

轮毂电机角模块系统多物理场耦合作用下的温升及散热分析

为更好地探究轮毂电机角模块系统在运行过程中的多种物理场耦合特性,解决轮毂电机在有限空间中存在的散热难问题,文章基于键合图理论,建立了轮毂电机角模块系统的多物理场耦合模型,并导出数学模型,利用MATLAB/Simulink进行动态仿真,分析了轮毂电机在多物理场耦合作用下的输出转矩和温度特性。仿真结果表明,采用水冷模式对定子绕组的冷却效果明显;对于不同的水道截面尺寸和冷却液流速,轮毂电机呈现出不同的温升特性;相同的电机运行工况和冷却液流量下,增加水道内径可以达到更好的冷却效果。借助有限元分析软件Fluent进行流体仿真,得到的电机温度分布云图和温度变化曲线与上述结论基本一致,验证了耦合模型的实用性和可靠性,为轮毂电机角模块系统的设计和应用提供了理论参考。     

微型电动车轮毂电机的磁热耦合分析

针对温度变化对微型电动车轮毂电机工作性能和使用寿命的影响,提出了一种磁热耦合分析方法,并对轮毂电机进行了磁场和热场分析.采用Ansoft Maxwell软件建立了轮毂电机的有限元仿真模型,并通过仿真获得了其内部复杂磁通密度云图和磁力线分布图.建立了湿度场的数学模型,计算了绕组损耗、定转子铁损和永磁体的涡流损耗,并以此耦合到温度场作为热源.采用Ansys Workbench软件,计算了轮毂电机稳态温度场和各部件的温度分布以及起动过程中定子铁芯与转子铁芯瞬态温度曲线.仿真结果与试验实测温度值基本一致,表明采用磁热耦合方法分析轮毂电机的热源分布与温度分布准确可行,可为今后的轮毂电机优化设计提供基础.     

多轴车辆——桥梁耦合振动响应的数值解法

针对复杂的车桥耦合振动问题,基于D’Alembert原理导出了3轴5自由度车辆的运动方程,考虑了桥面不平度和车辆与桥梁之间的协调条件,推导了车辆与桥梁的相互作用力,基于模态综合理论建立了3轴移动车辆—桥梁耦合振动的微分方程组,编制分析程序并运用HHT方法进行了数值求解。通过算例和某3跨刚架桥的动载试验研究结果验证了该方法的正确性和有效性。对于复杂的多跨桥梁的振型函数可以通过有限元方法求解然后通过插值函数得到,该方法不仅适用于单跨简支梁,也适用于多跨连续梁桥车桥耦合振动问题的求解,具有过程简单,编程方便,计算速度快,且精度很高,特别适合于工程实际问题的计算。     

基于阶次提取的车用电机振动快速计算方法

车用永磁同步电机运转时的工作转速范围较宽,分析电机全转速段的电磁振动的情况较为耗时和占用大量计算资源。本文采用多物理场耦合仿真计算少量转速工况的气隙磁密,通过阶次提取技术,将时域的瞬态电磁激励转换为角度域及频域的电磁激励。将稳态电磁激励施加到电机有限元模型定子齿面上,进行电机壳体表面法向振动响应求解,实现车用驱动电机全转速段壳体振动响应特征的快速计算,缩减了仿真时间和计算资源,仿真效率大大提升。     

弹性悬链线索单元基本方程的求解策略

针对弹性悬链线索单元在精确求解中的不足展开研究,通过一个引例指出了弹性悬链线索单元的基本方程在求解中如果初值选择不当,可能会导致奇异解的出现从而导致结构分析失真,同时绘制了基本方程的空间图形以分析这种多解现象产生的原因,然后针对此问题推导了双杆单元法以获取单索问题的良好初值,提出了多初值求解法以防止基本方程求解发散和舍...     

混凝土斜拉桥主梁的非稳态温度场与应力场分析

按非稳态温度场问题的热平衡控制微分方程和弹性力学平面应变问题的计算理论,应用变分原理给出了温度场和应力场的有限元计算列式。根据结构热分析和热应力分析的单向耦合特点提出了在同一有限元模型上按时间差分顺序耦合求解斜拉桥主梁温度场和应力场问题的方法,编写了计算机程序;并计算分析了一混凝土斜拉桥的主梁截面内温度分布和应力分布,对比了温度实测值,得出了几个重要的结论,对同类桥梁的设计具有实际参考价值。     

斜拉桥考虑下部结构与水体相互作用的动力建模研究

跨海大桥的不断涌现,使得桥梁下部结构受到较为严重的河流冲刷作用,而由于冲刷产生的桥梁的灾害远多于地震和台风产生的破坏.在已有流固耦合求解的基础上,改造了桥塔下部结构的振动与流体速度之间的相互作用的边界条件,通过逆解法求解在该边界条件下,扰动液体内部的任意点处的三维拉普拉斯方程,得出了作用在下部结构的动水压力.采用振型分解将动水压力以附加质量的方式作用在结构上.通过对流场的简化,建立了适合有限元分析的附加质量矩阵,并用通用有限元软件ANSYS实现上述功能.以大跨斜拉桥为例分析对比了下部结构与水体相互作用对斜拉桥动力特性的影响,得出了下部结构与水体的流固耦合作用对以主梁为主的振动频率影响较小,而对以桥墩为主的振动频率影响较大的结论.     

二维渗流场的MATLAB仿真

分析了二维渗流场与二维温度场之间的相似性.基于许多实际工程中的渗流问题都可视为平面应变情况,提出利用Mat lab软件的热分析功能进行非饱和土渗流的计算方法,阐述了Mat lab 软件中的PDE(偏微分方程)工具箱在求解计算流体力学问题中的应用过程,算例结果表明,应用Mat lab软件进行非饱和土渗流场的数值模拟是可行的.     

考虑流固耦合作用的大跨度桥梁风振响应研究

为更准确研究大跨度桥梁的风致振动特性,为设计提供更可靠的方法,对考虑流固耦合作用的大跨度桥梁风振响应进行了研究。介绍了一种流固耦合分析的强耦合方法,同时求解流体控制方程和结构控制方程,计算出全场变量值。给出了与求解方法相应的湍流模型和边界条件。对大跨度悬索桥进行了风振响应分析和颤振分析,与已有文献进行了结果对比。研究表明:发生颤振时,考虑流固耦合作用时桥梁的颤振临界风速要小于不考虑流固耦合作用时的情况,其风振响应要大于不考虑耦合作用的风振响应,说明在气动弹失稳的情况下,流固耦合作用加深了结构的不稳定性。结果表明流固耦合效应对于大跨度悬索桥风振响应有重要影响,强耦合计算方法可以较准确地预测其风致振动特性。     

内燃机排气歧管瞬态热流体-热应力耦合仿真的研究

采用直接耦合法对内燃机排气歧管进行瞬态热流体-热应力的耦合仿真。详细研究了仿真过程中瞬态温度加载、高阶单元生成及中间节点温度插值等问题的处理方法,分析了网格疏密、时间步长对计算精度、计算时间的影响。排气歧管瞬态热流场的仿真结果得到了试验的验证,同时比较了瞬态与稳态热流体-热应力计算结果的差异,从而证明了进行排气歧管瞬态热流体-热应力耦合仿真的必要性和有效性。