危岩主控结构面损伤—断裂数值模拟研究

危岩是迄今研究程度极其薄弱的地质灾害类型，而主控结构面受荷损伤断裂扩展过程是危岩发育机理研究的核心技术．本文通过对主控结构面裂端损伤区范围确定及损伤区损伤材料参数的求解，运用有限元数值模拟方法对天然状态工况、持续暴雨工况及地震工况进行了数值模拟，获取了不同工况主控结构面的断裂韧度富余系数，与危岩体的稳定系数具有良好的一致性。     

泡漩水数值模拟研究

笔者针对泡漩水所具有的三维性、自由表面、强紊动性的特点，采用三维K—ε模型，引入通度概念处理不规则边界，用VOF法追踪自由表面，并对突嘴深槽组合地形产生的泡漩水流场进行了数值计算，计算结果与实测资料吻合良好。     

汊道水流数值模拟

笔者建立了水流运动二维数学模型 ,给出了处理分汊河道复杂边界的方法 .通过梅子洲河段流速、水位及分流比的验证 ,计算结果与实测资料吻合较好 .说明二维水流数学模型的建立和以及处理方法合理     

基于多物质ALE的列车水箱晃动三维模拟及箱壁动应力研究

列车中水箱晃动问题是典型的流固耦合非线性行为,同时也涉及到多相流之间的相互耦舍问题．基于多物质ALE（ArbitraryLagrange—Euler）方法建立了列车水箱晃动三维数值模型,数值模型求解采用考虑流固耦合负载平衡的区域分解并行计算技术,分析列车制动工况下水箱中水的大幅晃动及箱壁动态应力变化行为．分析结果表明,制动减速度超过0．8m／s2时水箱应力峰值呈非线性增大趋势;储水量增加,水箱最大应力相应增加;水箱中设置防波板,可明显降低水流对箱壁的冲击作用．     

尾部隔板影响圆柱绕流场的二维层流数值模拟

为了探讨尾部隔板对圆柱绕流场的影响,采用有限体积法、非结构化网格和层流模型求解二维不可压缩N-S方程.在雷诺数为200的条件下,对背流面沿流动方向的对称线上,带薄板的圆柱绕流场进行了数值模拟,得到了流场速度云图、斯特劳哈尔数及平均阻力系数随隔板长度的变化情况.研究结果表明:在圆柱尾部加入的隔板能有效改善旋涡的脱落情况,削弱尾迹区的能量耗散,同时降低绕流的斯特劳哈尔数.在板长与圆柱直径比为L/D≥7的情况下,加入的隔板使圆柱尾部的旋涡被拉伸为扁平结构并限定在隔板两侧,在扁平对涡的外侧形成类似流线型的流场结构;尾部的隔板也使绕流的阻力系数呈现下降的趋势,当L/D=7时,平均阻力系数下降了约40%.      

低速下不同入口位置塔式曝气池气液两相数值模拟

为了研究不同入口下塔式曝气池气液两相流动规律,采用欧拉双流体模型耦合群体平衡模型（PBM,population balance model）,在对计算域网格及气相分布与实验验证的基础上,研究了四种距离曝气池底部中心不同位置处的入口对曝气池内气液两相流动的影响,探讨了气含率、气泡数密度、液相水平速度等流体动力学性质,以期为塔式曝气池设计提供指导和依据.研究结果表明:欧拉双流体模型耦合PBM的模拟结果优于单一气泡尺寸的欧拉双流体模型;曝气池内气含率、气相分布、旋涡强度、液相水平速度均受入口位置影响;当入口位置逐渐远离曝气池中心时,气相分布逐渐呈之字形,旋涡强度增大,气含率及气泡羽流周期则先增大后减小;入口位置对气泡数密度无明显影响,气泡数密度在气泡直径5.95 mm下分布最多.      

超大断面扁平结构隧道开挖方法数值模拟及优化研究

超大断面扁平结构隧道的受力特性和围岩应力分布情况复杂,施工难度大、安全隐患多,寻找一种合适的开挖方法尤为重要。结合某超大断面扁平结构公路隧道工程,提出3种不同开挖方法(三台阶七步法、双侧壁导坑法和双侧壁结合台阶法);运用MIDAS/GTS软件对各开挖方法进行了数值模拟,分别获得了3种方法开挖过程中隧道围岩位移、受力特点及其分布规律,并进行比对分析,最终优选出双侧壁结合台阶法是适合该超大断面扁平结构隧道的最优开挖方法。该方法在现场生产应用中取得了良好效果,确保了隧道施工安全,对类似工程施工具有借鉴和指导意义。     

超大断面扁平结构隧道开挖方法数值模拟及优化研究

超大断面扁平结构隧道的受力特性和围岩应力分布情况复杂,施工难度大、安全隐患多,寻找一种合适的开挖方法尤为重要。结合某超大断面扁平结构公路隧道工程实际,提出三种不同开挖方法(三台阶七步法、双侧壁导坑法和双侧壁结合台阶法),运用MIDAS/GTS软件对各开挖方法进行数值模拟,分别获得了三种方法开挖过程中隧道围岩位移和受力特点及其分布规律,并进行比对分析,优选结果表明,双侧壁结合台阶法是适合该超大断面扁平结构隧道的最优开挖方法,该方法在现场生产应用取得了良好效果,确保了隧道施工安全,可为类似工程施工提供参考。     

柴油机低温余热利用数值模拟研究

本文针对柴油机低温尾气余热的利用提出了一种新的方案,并建立了模型,应用CFD数值模拟技术对模型进行了数值计算,模拟了模型的温度场分布。结果表明,在低温尾气余热利用方面,保证冷却流体无相变的情况下,此方案具有可行性。并由模拟的温度场分布,可确定冷却液达到稳定温度的轴向距离,为实际设计中长度参数的选取提供参考。     

涡旋澄清池反应区数值模拟研究

众多的工程实践证明,涡流澄清技术具有较好的经济效益及社会效益.为更好利用该技术,利用Fluent软件模拟水流在涡旋澄清池反应区中的涡旋尺度、涡旋分布、流场状态,获得反应器内部流场的详细信息,同时利用Zeta电位仪及FCD(絮凝光学检测仪)检测絮体Zeta电位及其结构形状的变化情况,通过数值模拟及现场试验,验证并分析了涡旋澄清池反应区中的相关流动参数,提出了影响絮凝效果的因素及规律.     

三维机翼尾涡面卷曲的数值模拟

采用离散涡环法来模拟三维机翼的升力效应，机翼尾涡面由双曲四边形面元进行离散．每个面元上布置线性偶极子分布，由尾涡面上的运动学条件来确定三维涡面卷曲形状，在诱导速度计算中引入了非奇异化的光滑参数，数值模拟结果显示了本方法的有效性，与试验结果和其他数值方法相比是吻合的．     

空间刚架结构钢-混结合段合理构造模型试验和数值模拟研究

依托某空间刚架结构钢-混结合段为工程背景,按照"应力等效"原则完成了1:2大比例节段模型的静载试验,同时,建立了考虑接触非线性和剪切刚度的精细有限元模型.在理论计算和模型试验吻合较好的基础之上,探讨了PBL剪力键不同剪切刚度和构造细节对结合段受力特点的影响.研究结果表明:在原设计构造下,剪切刚度对计算结果影响有限,承压板的设置情况对应力大小及分布规律影响显著.将承压板和剪力键配合使用,能达到较理想的综合效果.     

涡旋澄清池沉淀区结构参数的固液两相流数值模拟

基于Fluent软件结合标准k-ε两方程湍流模型与简化的双流体Mixture模型对涡旋澄清池沉淀区进行三维数值模拟,通过验证表明该模型能够很好地模拟池中水流流场以及污泥的分布情况。在入口流量及悬浮物浓度不变时利用该模型对不同挡板长度、斜板间距与倾角进行了模拟研究,进而选择最优结构参数,以期增强沉淀效果、提高去除率。根据数值模拟结果,同时综合实际情况,得出涡旋澄清池沉淀区最优结构参数:挡板长300 mm,斜板倾角50°,斜板间距55 mm。     

绕流涡街及涡街流量计流场数值仿真

基于涡街理论,分别对圆形阻流体、正方形阻流体和三角形阻流体所形成的涡街场进行仿真研究,同时对三种阻流体对应的涡街流量计进行数值仿真,分析流量计中应变片对三种阻流体流场压力和速度的影响.结果表明,应变片改变了流场振荡的频率,三角形涡街流量计的压力损失最小.     

Simulation Analysis on Polyurethane Coating of Wind Blade

The distribution regularities of stress and displacement in the interior and on the surface of polyurethane coating are analyzed by the software of finite element analysis with the condition that the polyurethane coating of wind blade is impacted by the sand particle with different velocities and angles. The analysis results indicate that at the same impacting angle, the coating produces plastic yield more easily when the velocity of sand particle is faster and the range of the yield area is connected with the contacting time; plastic deformation wear and cutting wear on the surface of polyurethane coating are concurrent but have different effects;the sand particle impacting the coating can produce large tensile stress on the surface of the coating which causes the coating cracks to occur easily; the shear stress is symmetrically distributed on both side of the contacting point, and the coating at the contacting points lower left and lower right can be easily damaged by the shear.     

混合梁斜拉桥钢-混结合段受力行为仿真分析

为探讨混合梁斜拉桥钢-混结合段的受力行为,以黑瞎子岛乌苏大桥为研究对象,采用通用有限元程序ANSYS,对其钢-混结合段的受力行为进行了非线性数值仿真分析.分析中考虑了结构和材料的非线性特性,采用非线性弹簧模拟栓钉的粘结-滑移行为,并与采用线性弹簧模型的分析结果进行了比较.计算结果表明:采用非线性弹簧单元模拟栓钉时,数值分析结果与试验结果吻合较好;在设计荷载作用下,采用线性栓钉模型和非线性栓钉模型的计算结果差别不大;采用不同的栓钉力学模型时,对结合段混凝土的初始裂纹扩展模式有较大影响,而混凝土大部分开裂后裂缝分布的差异不大.      

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个计算参数,以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,从而为工程设计的精确性分析和工的及时性提供合理的依据.     

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个计算参数,以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,从而为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理的依据。