列车绕流的瞬态与稳态数值模拟对比

采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和基于雷诺平均（Reynolds Average Navier-Stocks,RANS）的SST（Shear Stress Transport）k-ω湍流模型,分别对高速列车单车明线运行进行瞬态和稳态的仿真计算,通过与实车测试数据比较对数值模拟进行了验证.对比分析LES和RANS的计算结果发现：对于车头表面测压点,LES和RANS都能给出高精度的计算结果,且LES的瞬态计算结果表明,表面压力最大值在一个很宽的范围内波动;对于列车绕流结构,LES较RANS表现出更强的小尺度涡的捕捉能力,尤其表现在复杂的尾流区;通过气动力系数的傅里叶变换分析了波动的频域特性.LES在较复杂列车模型外流场模拟中的高计算精度,及其广泛的结果信息可以为列车的系统耦合设计提供可靠的数据参考.     

半空间弹性介质内圆柱形壳体对平面SV波的散射

浅埋的管道或衬砌等结构物的地震响应问题,都可视为半空间内圆柱形壳体对地震波的散射问题.将半空间表面假定为大半径的圆弧,运用波函数展开法,将入射SV波、半空间表面的反射波、圆柱形壳体外侧和半空间的散射波以及壳体内的折射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数形式,假定壳体与周围弹性介质之间应力和位移连续,半空间表面和壳体内侧完全自由,得到了散射问题中各势函数的待定复系数的理论解.花岗岩中浅埋混凝土衬砌为算例,分析了入射频率、衬砌厚度对衬砌内侧动应力集中因子的影响,并对有无衬砌时围岩的动应力集中因子进行了对比.     

高雷诺数下方柱绕流特性的数值模拟

为研究高雷诺数为22 000下方柱周围流场形态及气动力特性,基于开源计算流体动力学（computational fluid dynamic,CFD）软件OpenFoam平台,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟（large eddy simulation,LES）方法,对均匀来流作用下的方柱绕流进行了三维数值模拟.首先,通过对基于时间积分的平均积分分量的比较,验证了本数值计算的准确性;其次,深入分析了方柱周围及其尾流区的流场结构,给出了流场结构的平均和湍流特征,并在此基础上,研究了其气动力特性;最后,分析了两种长径比下表面压力的展向空间相关性.研究结果表明:雷诺数为22 000下方柱尾流区回转长度为1.37倍方柱宽度,Strouhal数为0.121,脉动升力系数为1.40;展向长度取8倍方柱宽度可更准确地获得周围湍流特性.      

近断层地震动作用下减隔震桥梁空间动力分析

采用非线性时程分析法, 分析了减隔震桥梁和非减隔震桥梁的三维地震响应。通过对比减隔震桥梁在不同地震动激励下的动力响应, 研究了减隔震桥梁承受近断层地震动的响应特性。通过对比减隔震和非减隔震桥梁纵向地震位移, 研究了近断层地震动对铅销橡胶支座的减震性能的影响。研究结果表明: 与普通地震动激励相比, 在近断层长周期脉冲型地震动激励下, 减隔震桥梁减震率由54.4%降低为18.3%, 隔震支座的减震效果降低了; 在近断层脉冲地震动作用下, 减隔震桥梁梁体纵向位移为179.6mm, 非减隔震桥梁为151.6mm, 铅销橡胶支座增大了梁体的纵向位移, 易造成相邻梁体的碰撞或落梁, 因此, 近断层地区桥梁不宜采用铅销橡胶支座隔震。     

不同空间形态下坑中坑变形特性分析

基于南昌艾溪湖隧道坑中坑基坑工程案例，利用数值计算软件研究分析坑中坑不同空间形态下的基坑变形特性，并提出基坑变形影响率，综合判定各坑中坑空间形态参数对于基坑变形的敏感性。研究结果表明：影响坑中坑变形特性的空间形态特征要素主要为内外坑相对大小、相对位置和围护结构插入比；具体敏感性关系为：相对深度>相对位置>外坑围护结构插入比>内坑围护结构插入比>相对宽度。     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.     

均匀火焰包围下液化气容器的瞬态温度场分析

针对均匀火焰包围下的球型液化气容器的热响应问题，根据传热学原理确定了液化气容器的热边界条件，并结合PLGS99对该边界条件进行了计算，根据求得的边界条件运用ANSYS软件计算了该边界条件下的温度场分布并进行了分析．结果表明对于均匀火焰包围下的球形液化气容器，容器的最大温度梯度出现在最高液面附近，液面的波动是导致温度梯度很大的原因．     

均匀火焰包围下液化气容器的瞬态应力场分析

针对均匀火焰包围下的球型液化气容器的热响应问题,运用传热学理论和有限元方法计算并分析了均匀火焰包围下的球型液化气容器的瞬态热应力、机械应力和总应力.结果表明对于均匀火焰包围下的球形液化气容器,容器的最大当量热应力远大于最大当量机械应力,最大当量应力位置出现在最高液面附近,液面的波动是产生较高应力的根本原因.应对与液面接触的壁面区域进行重点防护.     

隧道火灾排烟口位置对排烟效率的影响

为研究长大隧道其排烟口位置对半横向排烟效率的影响,本文以Memorial Tunnel 为原型建立1∶20隧道模型,其尺寸为 42.7 m × 0.45 m × 0.23 m,并采用坡度为水平和3.2%两种状态,以油池火（甲醇）作为火源,在模型隧道中进行了一系列的实验. 同时,采用火灾动力学模拟软件FDS 6.0.1对排烟口位于火源左侧、右侧和两侧对称分布3种工况进行数值模拟,对比数值模拟和实验结果,得出以下结论: （1）在水平隧道中,排烟口对称分布于火源两侧时,烟气层大致呈对称分布,排烟效率最高,相对于排烟口分布于火源左侧或右侧,其排烟效率能分别提高10.22%～13.58%和7.66%～16.84%;当两排烟口位于火源左侧或右侧时,烟气向排烟口所在位置相反方向蔓延距离增长,排烟效率不存在明显差异. （2）在倾斜隧道中,烟气在火源两侧呈不对称分布,向隧道高端蔓延距离较长;当排烟口仅火源左侧（低端）布置时排烟效率最低,而对称分布于火源两侧时的排烟效率有所提高,较排烟口仅左侧分布提高了33.9%～39.6%;排烟口仅分布于火源右侧（高端）时的排烟效率最高,与排烟口仅分布于火源左侧时相比,排烟效率提高了40.5%～51.6%. （3）倾斜隧道中排烟口位置对排烟效率的影响较水平隧道更为显著,且随着排烟量的增加,该影响程度逐渐减小.      

Numerical Study of Flow Near River Outlet in Namtso Lake

A river plume dynamics analysis was made in Namtso Lake by using a sigma coordinate non-hydrostatic numerical ocean model, the Bergen Ocean Model. Simulations were carried out by hydrostatic and non-hydrostatic models with horizontal resolution of 5.00 m, 2.50 m and 1.25 m, respectively. The simulation results for the homogeneous lake are robust to the grid size, and the non-hydrostatic pressure effect is not important in this case. For the stratified case, the results are sensitive to both the grid size and non-hydrostatic pressure corrections.     

横通道对隧道火灾烟气浓度影响的数值模拟

文章利用fluent对隧道发生火灾时,不考虑横通道和考虑横通道且横通道内不同风速时烟气浓度的分布规律进行了三维数值模拟,研究结果表明：（1）横通道的开启对于火灾的发展及变化有着较大的影响,在火灾初期,风机通风风速为临界风速,在疏散救援阶段,应减小通风风速,避免横通道的气流使火灾隧道的烟气蔓延速度过快而对火源下游的人员不利;（2）入口通风风速越大,横通道中风速的大小对隧道中线上烟气浓度的影响越小;（3）不考虑横通道和考虑横通道且横通道内风速不同时,烟气浓度的纵向分布规律都基本相同,但是隧道不同横断面上的烟气浓度横向分布随风速的不同呈现出较复杂的规律,如果人员仍然沿着隧道中线逃离,可能会受到一定的威胁.     

隧道火灾作用下水泥路面瞬态温度场计算方法

隧道发生火灾时水泥路面板内升温迅速,温度梯度较大,采用数值方法求解路面热传导偏微分方程易导致数值解振荡、计算结果失真,且过程繁琐.根据火灾下水泥混凝土热工参数变化规律及傅里叶余弦变换,推导了隧道火灾下路面内温度场的理论计算公式,并与通用有限元软件计算结果进行了比较.结果表明,推导公式可用于计算连续时间内路面板不同位置的温度分布,较好解决了数值方法求解路面瞬态温度场时数值解振荡、不连续的问题,提高了计算精度,且路面内温度场变化规律呈明显的抛物线型态势,与一维热传导微分方程的物理意义吻合较好.因此,推导公式求解火灾下路面结构瞬态温度场具有更好的适用性.     

用区域模拟方法评估舰艇火灾危险性

将火灾区域模拟方法运用到舰船舱室火灾分析中，建立了全船各舱室的区域模拟模型，进行了模拟计算；根据火灾形成和蔓延的机制，确定了火灾蔓延判据．进行了全船火灾危险等级划分；在舱室区域模拟的基础上，应用模拟试验的方法，针对不同武器攻击情况，根据火灾蔓延判据和危险等级划分，编制了全船综合性评估程序，对全船火灾危险性进行评估．