桩群绕流后方流态影响区段比较测试研究

通过有限深度均匀流水槽试验研究了不同的圆柱桩群与方柱桩群对均匀水流绕流后方流态区段影响程度及范围,对多组试验研究数据对比分析研究揭示：桩群绕流对均匀水流的影响规律、性质与程度;桩群后方流场流态影响区段范围的影响规律.发现同排列形式的方柱桩群对水流绕流的影响甚于圆柱桩群;垂直于水流方向排列桩柱密度对桩群绕流的影响甚于顺水流方向桩柱排列的密度;雷诺数对桩群绕流影响很大;水利工程实际中采用小尺寸桩柱优于大尺寸桩柱.     

基于理想流的群围堰绕流解析理论

运用复变函数理论研究了理想液体平面势流的多圆柱绕流,导出了多圆柱绕流的解析解,并对其特殊解进行分析,得出当L/a>3时多圆柱间相互干扰消失;为防止围堰发生过大冲刷,应在距围堰0.75 a范围内防护;防止发生的围堰绕流对行船产生影响,避免轮船对围堰的撞击影响施工进度和质量,应在上游距桥址>0.5L处设置防撞栏;避免绕流流线变化过大,桥轴线方向与水流流速方向夹角一般应控制在α≤5.°     

基于理想流的群围堰绕流解析理论

运用复变函数理论研究了理想液体平面势流的多圆柱绕流,导出了多圆柱绕流的解析解,并对其特殊解进行分析,得出当L/a>3时多圆柱间相互干扰消失;为防止围堰发生过大冲刷,应在距围堰0.75 a范围内防护;防止发生的围堰绕流对行船产生影响,避免轮船对围堰的撞击影响施工进度和质量,应在上游距桥址>0.5L处设置防撞栏;避免绕流流线变化过大,桥轴线方向与水流流速方向夹角一般应控制在α≤5.°     

双向流固耦合的圆柱式桥墩绕流的三维数值模拟

考虑双向流固耦合并利用软件ANSYS CFX模拟了圆柱表面涡脱的产生和变化过程,结合工程实际给出了计算实例,采用有限体积法对流体力学控制方程Navier-Stokes进行离散,用SIMPLE方法求解,分析计算了圆柱表面周向压力系数分布情况及圆柱的阻力系数、升力系数及Strouhal数,得到了流体与结构物相互作用对圆柱绕流特性的影响。结果表明:由于圆柱受到水流的作用,圆柱的升力及尾流特征显示周期性变化,并出现单一频率振动。     

水流攻击角影响群桩桥墩周围局部冲刷护圈防护效果研究

护圈防护是一种减速不冲防护技术,通过室内水槽试验对清水冲刷条件下水流攻击角对护圈防护效果的影响进行研究。研究结果表明,水流攻击角小于7.5°时,群桩桥墩周围最大冲刷深度削减率为100%,此后随着水流攻击角度的增加,群桩桥墩周围最大冲刷深度削减率减小,水流攻击角增大到15°时,冲刷深度削减率下降为79.3%。     

刘家沟水电站水工模型试验研究

通过对刘家沟水电站水工模型的优化试验,发现溢洪道进水渠右导墙体型采用两圆弧+直线段结构能够较好的解决泄流流态问题,而消能形式采用泄槽出口平台设T型墩+岸坡分散水流+平台挑射出流的联合结构亦能够达到令人满意的消能效果.     

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%.      

缆索承重桥近距离并列索气动力的雷诺数效应

近距离并列索在工程实际中有着广泛的应用,但针对并列索的气动性能及其雷诺数效应的研究并不多,特别是在临界雷诺数区域。通过风洞试验,在雷诺数Re=0.9×105~3.2×105之间(涉及亚临界雷诺数和临界雷诺数)研究了近距离双圆柱的气动性能及其雷诺数效应。研究结果表明:近距离双圆柱的气动性能有强烈的雷诺数效应,在不同的风攻向角下,临界雷诺数的圆柱平均气动力系数与亚临界区有很大差异;在临界雷诺数区域,下游圆柱的平均升力系数可达到1.35以上,平均升力系数与阻力系数会随雷诺数的变化发生不连续突变,这应该是流态发生了变化;上游圆柱的平均升力系数可达1.0以上,平均升力系数会随雷诺数的变化发生不连续突变,这种气动力的突变与双圆柱绕流场的流态结构的变化有关。     

涵洞水流流态判别式浅析

本文分析了影响涵洞水流流态的各种因素,根据水力模型试验成果讨论涵洞结构形态变化对过涵水流流态判别式的影响,提出了对现行判别式中Ｋ值的修正方法。     

天白水电站溢洪道弯曲段流态优化试验

为了改善开县天白水电工程溢洪道弯曲段流态,使断面内流量分布均匀,提高运行稳定性,根据其实际运行情况,结合以往类似工程的经验,提出了弯段底板高程正超高的优化设计方案。物理模型试验表明,采用这种工程方案可以很好地消减急流冲击波,改善弯曲段水流流态,提高下游消能能力。     

桥梁墩柱三维绕流特性精细化研究

为了深入研究桥梁墩柱水流力的特点及产生机理,对典型桥墩模型考虑自由液面影响时的三维绕流展开了精细化研究.采用ANSYS FLUENT作为数值模拟工具,研究了整个墩柱阻力和升力特点,并将墩柱模型从柱底到柱顶划分为5个分段,对比了各个分段阻力、升力特点及沿着水深的变化规律,进一步分析了自由液面、底部边界对漩涡结构的影响,阐述了流场三维特性与墩柱水流力之间的关系.研究结果表明:墩柱水流力沿着水深是非一致分布的,墩柱分为5段(c1～c5),其中c1～c4分段阻力均值与圆柱整体受力的比值分别约为25%、30%、25%、20%,c5分段处于空气中受力贡献近似为0;另外阻力振幅、升力振幅中下部较大,而底部、中上部、液面处较小;漩涡交替脱落导致墩柱左右两侧自由液面交替起伏,自由液面对漩涡产生抑制作用,自由液面处产生多个尺度不同的漩涡,这与液面下仅有两个交替脱落的漩涡是不同的;墩柱中下部漩涡脱落比其余位置有所滞后,导致柱体不同分段处升力有明显的相位差;墩柱升力振幅与阻力均值分别为5.511 N和3.695 N,相差不大,升力引起的桥墩或桥梁的振动不可忽视.     

正方形截面气动外型优化仿真计算

运用计算流体力学软件FLUENT,引入雷诺应力模型求解不可压粘性流体Navier-Stokes方程,对正方形及其不同切角截面进行仿真计算．研究了正方形,切角正方形,圆角正方形三种截面的阻力,升力,俯仰力矩,Strouhal数及尾流的流动状态．仿真计算结果表明几何形状的微小变化会引起气动力系数发生很大的变化,尤其是在物体形状的变化强烈的影响到压力分布的时候,其中圆角正方形截面的气动性能最好．仿真计算结果与风洞实验结果吻合良好．     

发动机缸体冷却水套的CFD分析与优化设计

应用FLUENT软件,对一款四缸汽油发动机缸体冷却水套的流场进行了数值模拟．通过对模拟结果进行分析,发现该款发动机缸体冷却水套设计存在一些不足之处,由此提出了一套发动机缸体冷却水套的结构优化方案,并对该优化方案进行了数值模拟．模拟结果表明,优化后缸体的冷却效果有所改善．可为指导该款发动机缸体冷却水套的结构优化设计及实验研究提供一定的参考依据．     

竖向荷载下挤扩支盘桩数值模拟计算与分析

结合挤扩支盘桩和土体的实际参数,基于Marc有限元软件,采用六面体单元模拟挤扩支盘桩和桩周土体,建立了桩-土相互作用的三维空间模型,分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩和桩周土体的位移变化规律、桩身轴力传递规律及支盘端承力的变化规律,并与同直径等截面桩的极限承载力进行了对比.研究结果表明:在竖向荷载的作用下,桩顶的位移最大,离桩越远,土体的水平位移越小;桩身轴力在支盘处的变化较大,支盘承受了大部分荷载;各支盘端承力不能平均分配,应充分考虑各个支盘的位置和支盘端土体的力学特性,设计合理的支盘间距,才能最大限度地提高支盘桩的承载能力;挤扩支盘桩的极限承载力约为同直径等截面桩的2倍.     

土质对水泥深层搅拌桩强度的影响因素分析

软土土质对水泥深层搅拌桩的强度有着非常重要的影响。通过试验数据绘制水泥深层搅拌桩中含水率与水泥土强度的关系,分析含水率对水泥深层搅拌桩强度的影响程度,讨论软土有机质含量及土的类别对水泥深层搅拌桩强度的影响情况,具有非常重要的工程意义。     

Numerical simulation of viscous flow over a grooved surface by the lattice Boltzmann method

The motivation of this work is to investigate a grooved surface’s drag reduction. The viscous flow through a two-dimensional microchannel with the grooved surface is analyzed by the lattice Boltzmann method (LBM). The effects of the grooved surface on the streamline patterns, the velocity distributions near wall region and the fluid shear stress distributions on the walls at different Reynolds numbers are studied. In addition, the influences of the groove’s geometrical parameters on the grooved surface’s drag reduction are discussed. The numerical results confirm the grooved surface’s drag reduction and present the drag reduction law of the grooved surface.     

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.      

中央开槽宽度对箱梁涡振特性的影响机理

设置中央开槽的箱梁通常具有良好的颤振稳定性,但该类箱梁在大攻角来流作用下的涡振性能尚不明确.采用数值模拟方法,针对某大跨度桥梁的流线型箱梁断面,分析了5种不同中央开槽宽度箱梁的流场特性和涡振稳定性能,探究了大攻角下中央开槽宽度变化对箱梁涡振性能的影响规律,并根据静态和动态流场的变化,系统讨论了相应的气动机理.研究结果表...