预制桩打桩过程模拟算法

通过对现有方法的分析与比较,针对目前基桩高应变动力试桩技术中对预制桩沉桩过程模拟及其承载力预测的不足,基于锤—桩—土动力响应理论的相关研究成果,首次采用改进的连续杆件模型与优化的离散质弹模型相结合的方法对柴油锤打桩过程进行模拟试验研究并编制了相应程序软件。不仅可以模拟实际打桩过程中锤、桩、土的相互作用,更重要的是用数值模拟的方法实现一个系统包含两种模型,发挥不同模型的优势,将两种模型进行良性衔接的解决方案。解决了目前纯数值解析算法无法精确模拟实际打桩过程这一难题。     

混凝土桥面板中压缩薄膜效应的非线性有限元分析

当混凝土板受到平面内的侧向约束时，由于压缩薄膜效应（Compressive Membrane Action—CMA）的存在，板的极限承载力大幅提高。为了研究混凝土单向板在压缩薄膜效应作用下的结构性能，应用非线性有限元方法进行了数值模拟分析。ABAQUS作为主要的分析软件，其数值模拟结果与试验结果进行比较，验证数值模型的正确性和可行性，并应用Atena和Ansys分析软件的数值模拟结果对ABAQUS的结果进行了对比和校核。本次研究中对一组带有侧向约束的混凝土单向板进行了非线性有限元模拟。在该组试验中通过改变单向板的横向约束刚度来反映桥梁面板的工作性能。通过与试验结果的对比，可以发现有限元模型提供的极限承载力分析结果与实验结果有着良好的吻合。     

LJ377MV发动机进气过程仿真

发动机进气系统的气体流动特性复杂,影响发动机的充气效率和换气损失,对发动机的动力性和经济性有重要影响,准确地模拟进气过程能为进气道的设计优化提供依据。文章以STAR—CD／CCM＋作为三维数值模拟软件,对6mm进气升程下的LJ377MV发动机的进气道一缸内的流场特性进行三维数值模拟,通过数值模拟可以比较准确而直观地了解进气道和缸内流场,为进气道结构的优化、评价、再设计以及与燃烧室的匹配提供了方法和依据。结果表明,数值模拟很好地表达了进气过程中缸内气体流动的特性,可信度较高、     

原型锚定板挡土墙拉拔试验等效数值模型构建研究

现场锚定板拉拔试验的数值模拟需考虑施工过程中复杂几何特征三维部件之间的多重连接接触和严重的局部大变形,一般的数值模型很难获得理想的收敛效果。本文以某原型多锚定板挡土墙室内试验为数值模拟对象,通过分析锚定板拉拔过程中的力学变形特性,系统提出了锚定板拉拔三维问题平面应变化的思路。首先针对试验砂土—ε_3/ε_1与径向应变—ε_3之间不具有线性关系的特征,修正了邓肯—张E—ν模型;其次基于承载力相等原则,分别建立了锚杆、锚定板的等效计算公式,并进一步基于太沙基地基极限承载力模型对锚定板进行了形状调整;最终建立了锚定板拉拔试验的等效平面应变数值模型,并对四种工况进行了全过程模拟。结果表明:计算值与试验值吻合较好;3种工况下锚定板极限承载力的计算平均值与实测值的误差仅在1%左右。这说明本文所提出的模型等效方案和数值模拟取得了较好的效果,其思路和具体实施方法可为类似工程的数值模拟提供参考。     

深基坑桩锚支护三维应力应变数值分析

以某商业区建筑的深基坑工程为研究对象，对该深基坑的支护设计及其开挖施工方案进行了研究。通过方案比选，该基坑采用自然放坡，钻孔灌注桩加锚杆作为支护结构型式。运用三维数值方法建立了该工程的桩-锚支护深基坑三维数值模型，对基坑开挖全过程进行了三维非线性数值模拟，将数值模拟结果与其他方法的结果进行了对比分析，结果表明:三维数值模拟结果与经典方法的结果较为吻合，验证了设计方案的合理性与可行性。并运用有限差分法对深基坑工程分步开挖进行三维数值模拟分析，探讨了基坑支护结构的变形机理、特点及工作机理，并将数值模拟结果与理正软件计算结果进行对比分析，讨论两者的异同点。     

弹性层状路基刚性路面动力特性数值仿真分析

高等级公路路面结构体系的动力特性研究一直倍受工程界关注,由于动测试验实施数量有限且数据样本庞大,因此研究人员更多是采取数值仿真技术来对公路设计进行指导。采用刚性路面板与具有横观各向同性体性质的路基体构建高精度数值仿真模型,使用有限元—无限元耦合算法,编制相应的Matlab程序对实际工程中的水泥混凝土路面——层状路基结构体系进行静动力仿真计算。研究表明:通过模拟该体系在均布静载下的地基沉降数值计算,指出在利用有限元—无限元耦合方法解决板与地基构建的路面结构体系的基础上,对板与地基引入横观各向同性理论是满足计算精度要求的,并且使计算模型更接近实际情况,计算结果更具有实际指导意义;同时通过模拟车辆移动荷载对路面结构体系进行动力响应分析,对比考虑横观各向同性与否两种理论模型的计算结果,揭示了此结构体系位移、加速度最值的变化规律,为工程设计路面体系动力特性提供了一种高精度数值仿真方法。     

常吉高速公路新型砼护栏研究数值模拟分析

随着我国高速公路交通运输条件的发展，特别是山区高速公路建设的增加，人们对交通安全的要求也在逐步地提高。本文旨在通过动态数值模拟的车辆和护栏模型，利用Ls—dyna有限元分析软件，对常吉高速公路拟采用的新型砼护栏进行动态数值模拟分析，并与实车碰撞试验进行比对。研究得到的结果是实车碰撞试验所得的指标数据与数值模拟计算结果基本吻合，完全符合安全评价标准的要求。     

狮子洋隧道陆地段盾构施工横向地表沉降研究

为了预测盾构隧道施工引起的地表横向沉降,针对狮子洋隧道陆地段DIK42+660断面地层,通过理论分析,利用Peck公式对该断面地表横向沉降量进行计算;通过数值模拟,利用ANSYS建立地层的有限元模型,并从数值模拟结果中获取地表单元的横向沉降量;最后通过与现场监测结果对比,对理论分析和数值模拟的地表横向沉降量预测方法进行评价。研究结果可为盾构隧道地表沉降的预测提供有效的方法。     

斜抛撑支护基坑变形的数值模拟研究

以深圳市翔龙御庭基坑支护工程为背景,运用大型通用有限元ABAQUS对基坑开挖进行了二维有限元数值模拟,通过分析比较有限元数值模拟结果与工程实测结果,验证了ABAQUS有限元软件对支撑桩加承台这种斜抛撑支护形式的数值建模方法和步骤的合理性。     

基于代理模型的龙卷风数值模拟参数优化

为实现以实测数据为目标的龙卷风高精度数值模拟,在总结已有研究成果的基础上,基于计算流体力学(CFD)方法建立了ISU型龙卷风数值模型,通过参数灵敏度分析确定拟优化模拟参数;提出了以实测数据为目标的龙卷风模拟参数优化方法,引入代理模型提高计算效率并通过数值模型计算设计样本点响应来训练代理模型,采用最大切向速度、最大切向速度处半径及标准化风剖面线形误差3个指标建立目标函数;通过一组数值算例验证了所提出优化方法的可靠性,采用所提出的优化方法分别以龙卷风物理模拟器试验数据和龙卷风现场实测数据为目标进行模拟参数优化,并基于此进行CFD数值模拟。研究结果表明:入口切向速度U_t、模拟器离地面高度H_g和地面移动速度V_T三个参数对龙卷风场影响较大,因此选作为待优化模拟参数;引入代理模型进行参数优化,避免了数值模型直接参与优化迭代过程,提高了优化效率;以龙卷风物理模拟器试验数据为目标的数值模拟结果,与试验数据的标准化风剖面线形误差V_Mp仅为0.034 4;以龙卷风现场实测数据为目标的数值模拟结果,在h=250 m及h=450 m高度处与实测结果的风剖面综合误差V_M分别为0.024 0、0.035 1,均小于训练样本集中模拟结果的误差,采用优化后的模拟参数进行龙卷风数值模拟很好地改善了模拟精度。     

双气门汽油机进气道气体运动特性

通过模拟计算可以在较短的时间内获得关于气缸内气体流动的详细信息,为进一步分析气道内流场及各种参数提供参考,降低新产品开发和试验周期。文章利用Fluent软件对二气门汽油机进气道的气流运动进行了三维数值模拟计算和试验分析,结果表明发动机缸内的滚流很弱,在进气门下方形成一个＂混合死角＂,不利于油气的混合,流量系数的模拟值与试验结果较接近。指出CFD技术在发动机气道气体流动的模拟中具有较高精度,可为分析气道内流场的分布及气道的改进提供可靠依据。     

某重型货车空调系统对乘员舱热舒适性影响的分析与改进

应用计算流体力学软件Fluent对某重型货车空调系统和乘员舱中的气流进行数值仿真,其结果与试验对比,相差在5%以内.采用当量温度Teq,i作为评价指标,对乘员舱的热舒适性进行分析.结果表明,由于各风道风量分配不均匀,乘员舱内部气流组织不合理,致使热舒适性较差.对空调系统进行改进,增加前吹面风道风量比例后,乘员舱的热舒适...     

长大隧道施工风仓式通风方式探讨

隧道施工通风是影响长大隧道快速掘进的重要因素.对长洪岭隧道现有斜井通风方案进行优化分析,提出风仓式通风.对不同工况下风仓内部流场进行三维数值模拟,通过计算分析,确定风仓及轴流风机布置的最佳形式,其有利于提高轴流风机效率,改善隧道内施工环境,分析结果可供其他长大隧道斜井通风参考.     

某轿车发动机舱流场分析

在整车开发设计初期,发动机舱内的流场分析是机舱零部件布置和优化的重要手段。文章利用STAR—CCM＋软件对某轿车在概念设计阶段的发动机舱流动进行了模拟仿真,获取了其发动机舱内流场特性,指出了阻碍流动的回流、阻滞区及漏风位置,进一步提出了优化机舱内流动的改进方案,通过流场分析辅以经验设计,为发动机舱后续的布置优化提供了依据。     

柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟

运用计算流体力学方法对柴油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟,讨论了在进气重叠期内,不同工况下进气管内部流场的变化情况。分析了柴油机进气增压压力、转速以及进气重叠时间对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明:柴油机进气增压压力越低,进气最大不均匀度越大;进气重叠角越大,进气最大不均匀度也越大;柴油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构,可以减小柴油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。     

一维土柱高压充气阻渗法的数值模拟

滑坡高压充气阻渗法是一种全新的滑坡抢险方法,目的是通过主动方式阻止水流入渗,可以作为一种防止滑坡的抢救性措施。高压充气阻渗法利用了空气可以阻止水流入渗的原理,其阻渗过程是空气驱替水的水气二相流过程。通过有限元数值模拟,综合考虑水气二相流的影响,分析比较了充气和不充气两种情况下一维土柱降雨入渗过程中孔隙水压力、孔隙气压力、体积含水量的变化过程。结果表明：高压充气阻渗法可以减缓水流入渗速度,有效阻止水流入渗。最后还提出了提高高压充气阻渗法数值模拟精度的三点意见。     

超车情况下外流场计算仿真分析与研究

利用计算仿真技术对多车相会时的外流场进行了分析与研究。超车是多车相会中一个比较普遍的现象，文中针对一辆大型集装箱货车超过一辆轿车的过程进行了数值模拟，得到了轿车在超车过程中侧向力系数的变化曲线图。通过仿真结果与试验结果的比较，发现两者具有较好的一致性。     

轮胎泵气噪声有限元仿真分析

轮胎花纹槽泵气噪声是轮胎噪声的主要部分之一。在假设轮胎胎面结构与空气完全耦合的条件下建立轮胎横向花纹槽噪声的有限元模型,在施加与速度相关的强制位移条件下对空气中花纹槽泵气噪声进行仿真仿真,验证轮胎花纹槽泵气噪声的机理,同时通过线性迭加轮胎周向单个横向花纹槽的方法,给出轮胎花纹槽整体噪声的频域曲线。     

汽车加热器燃烧室内进气流动的数值模拟

对典型结构的蒸发混合式汽车加热器燃烧室内部的进气流动进行数值模拟研究,对比分析1~4层进气孔结构及进气分流片对燃烧室内部流场的影响。     

汽车空调管带式冷凝器数学模型研究

通过引入当地局部参数概念和两相流理论，对汽车空调用管带式冷凝器提出一个新的稳态分布参数数学模型和计算方法。在换热量为6～8kW的范围内，通过模型仿真计算与试验结果的对比，验证了模型的准确性，并分析了弯头对模型仿真计算的影响。