建筑结构非定常绕流风场的数值模拟方法

给出了一种适用于计算建筑结构非定常绕流风场的大涡数值模拟算法．该算法基于有限差分法,采用曲线坐标结构网格,能精确描述形状复杂的物面边界,为下一步准确模拟含有因结构受风变形所致运动边界的绕流场奠定了基础．该算法采用投影法解耦纳维一斯托克斯方程中的压力和速度,对非定常流场的时间步进采用二阶Adams—Bashforth方法．采用同位网格以减少计算所需内存,为了平抑同位网格下中心差分格式导致的固有压力波动现象,计算对流速度时采用Rhie—Chow动量插值方法,利用编制的曲线坐标系下大涡模拟数值计算程序,对德州理工大学（TTU）建筑足尺模型绕流风场进行了模拟,所得结果与现场实测和风洞试验结果进行了比较,结果表明,本文算法是建筑结构非定常绕流风场数值模拟的有效方法．     

自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究

船舶与土木工程学院张谢东副教授获准国家自然科学基金资助,课题为“自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究”. 1.研究目标为 项目的主要研究目标是建立在自由表面上作操纵运动船体的粘性理论计算模型和相应的数值计算方法,开发出一套关于在自由表面上作操纵运动船体三维粘性流场及水动力数值计算的计算机软件.从而提高船舶操纵水性动力理论计算和船舶操纵性预报的精度,填补国内运用粘性流体力学理论研究船舶操纵性的空白. 2.研究内容 项目主要研究在自由表面上作操纵运动三维船体的粘性流动问题.运用现代CFD技术,以粘性流体力学基本方程RANS方程为基础,对在自由表面上作斜航和回转运动三维船体的流场、压力分布以及水动力进行数值计算,以精确地预报三维船体作操纵运动时的复杂流动现象,如三维流动分离和分离涡,精确地预报自由面上作操纵运动三维的水动力.为了验证理论计算的准确性,还将做相应的船模操纵性试验研究. 3.拟解决的关键问题 1) 采用原始变量法模拟船体粘性绕流的关键问题之一是船体坐标网格的生成,这是数值计算的基础,网格结构、类型和尺度将直接影响粘性流场数值计算的精度.因此,本研究的重点将放在对各类网格生成方法比较、不同网格对数值计算的影响以及三维船体网格生成的通用性和局部加密的研究上. 2) 采用N-S方程求解三维船体粘性绕流的另一关键问题是方程的数值离散问题,本项目将对传统的数值离散方法如有限差分法、有限解析法和有限体积法等进行系统的分析、比较,以寻求一种较为稳定和精确的方法,对作操纵运动船舶的粘性绕流进行计算. 3) 湍流模式和壁面处理形式也是影响粘性流动理论计算的精度和效率的一项重要因素,本研究将对适合于作操纵运动尤其是作大角度斜航和回转运动三维船体的粘性流动计算的湍流模式和壁面处理方法进行研究与探索. 4) 同时考虑粘性和自由表面的影响是研究的一个难题,也是将要解决的关键问题. 4.项目创新之处 项目的创新之处是在船舶操纵运动的理论研究中,引入了粘性流体力学的理论和方法,并且首次同时考虑自由表面和粘性对作操纵运动船舶的水动力的作用,运用现代CFD技术及粘性流体动力学方程,分析、计算作操纵运动船舶的流场、压力分布及水动力,从而建立更加合理、精确和完善的操纵运动船舶水动力理论计算模型和数值计算方法. 科技处(余区办) 章爱武     

高速列车优化外形的数值分析

本文利用作者博士研究生期间提出的三维钝体湍流绕流数值计算方法和计算程序，在国内首次对高速列车头型及车体横截面优化进行数值模拟研究，了解流线型头型各几何参数与形阻关系以及横截面各几何参数对横风下列车稳定性、安全性的影响。为京沪线高速列车推荐出综合考虑气动阻力、压力波特性的最佳头型，计算结果与西南交通大学ＸＮＪＤ－１风洞试验结果吻合很好。     

水下悬浮隧道管段结构流阻特性分析

为探讨结构断面形状对悬浮隧道管段表面压力分布的影响,采用ANSYS流体模块RNG(renormalizationgroup)k-ε湍流模型,对圆形、多边形、曲边形和椭圆形4种断面的悬浮隧道管段海水绕流场进行了数值模拟,分析了绕流场及管段表面的压力分布特点.结果表明,同种断面悬浮隧道管段表面的压力分布规律相同,压力值随来流速度变化明显;管段曲率是影响绕流场的重要参数,海流在流线形断面上分离晚,表面压力下降较慢,降低了管段上的海流阻力.     

近地非流线体紊流绕流的数值分析

本文提出了一种近地非流线体紊流绕流的数值分析方法。采用曲线坐标 和交错网格,以协变速度分量作为动量方程的独立变量,紊流项采用代 数应力模型,用乘方格式离散化,对动量方程离散化格式进行了特珠的 代数处理,近壁边界条件用函数法处理。用这种方法对高速列车简化二 维模型进行了计算,得到了较满意的结果。      

横向风作用下高速铁路车桥系统绕流特性分析

基于不可压缩二维雷诺平均N-S方程，采用RING（renormalization group）k-ε两方程湍流模型，对德国ICE（intercity-express）列车和标准简支梁组成的车桥系统在横向风作用下的二维绕流特性进行了分析．计算网格为由三角形非结构网格和四边形结构网格组成的混合网格，采用有限体积法对微分方程进行离散，应用SIMPLE算法解决压强-速度耦合关系．根据高速铁路桥梁带挡风墙的特点，引入空腔流动研究成果对车桥系统的绕流特性进行了理论分析．结果表明，高速铁路桥梁挡风墙的挡风机理在于充分运用了空腔流的旋涡特性．     

小展弦比舵翼三维绕流场的数值模拟计算

采用ＲＮＡＳ方程为基本方程,应用二层ｋ－ε湍流模型封闭ＲＡＮＳ方程,采用有限体积法离散方程,对小展弦比舵翼的三维绕流场进行了数值模拟计算。不同于通常的网格划分,采用了贴体坐标与空度法相结合的方法对舵翼的几何形状及其对流场的影响进行描述,计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,本文所采用的方法,可以对小展弦比舵翼三维流动的流体动力性能进行正确地预报,对其绕流场亦能给出合理的描述。     

加导叶喷水推进器水动力特性研究

用数值方法计算了加导叶喷水推进器的水动力特性.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程,以SIMPLE为基本算法,结合速度修正方程和压力修正方程,求解喷水推进器的内部速度场和压力场,采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型.用数值方法建立喷水推进器的三维数学模型,用混合网格布置方法提高计算精度.分析了不同流量下加导叶喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系.     

矿用多级泵水力性能的数值模拟及性能预测

以矿用多级泵为研究对象,运用CFX软件,采用基于非结构网格的SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对矿用多级泵内部流场进行数值模拟,得到了流场的速度分布和压力分布.选用多相流Mixture模型进行空化模拟,显示首级叶轮的进口背面区域有空泡集聚,通过增大叶轮进口正冲角改善了气蚀状况,并进行了优化模拟验证,同时对多级泵的模拟性能曲线进行了预测,预测结果与实验性能曲线相吻合.     

三维波浪作用下大直径圆柱绕流的数值模拟

为探讨三维波浪与结构物的相互作用,以两相流概念、大涡模拟的不可压缩粘性流体运动方程和自由水面追踪分段线性近似的流体体积(VOF)法为基础,建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型;对三维波浪作用下大直径圆柱绕流进行了数值模拟,用两步边界定位法和虚拟边界力法确定波浪与结构物接触面.结果表明:大直径圆柱绕流系数的数值计算结果与理论解吻合,所建立的数学模型能够很好地模拟三维波浪与结构物的相互作用.     

为部队训练研发浮动目标靶等新装具的回忆

在内陆地区借助专用装具模拟海上浮动目标进行射击训练,从而有效地提高现役部队官兵和预备役指战员的实战技能。浮动靶标的研发成功地实现了这一预想。     

高沁高速公路郑庄至里必段路线方案研究

结合山区地形,按照"以人为本"和"安全、环保、舒适、和谐"的新理念,对典型路段的路线方案进行优化设计、比选分析,最终选择最佳路线方案。     

含硫酸盐半刚性基层材料的无侧限抗压强度试验研究

具体介绍了掺加硫酸钠的几种半刚性基层材料的选择和试件成型的方法,以及室内无侧限抗压强度试验的方法和步骤,得出了在最佳含水量下的几种含硫酸盐的半刚性基层材料无侧限抗压强度的回归方程。从试验结果可以得出掺加硫酸钠能显著增强半刚性基层材料的无侧限抗压强度,且含盐量不宜过大;在硫酸盐渍土中,在一定温度条件下,石灰含量、粉煤灰含量、初始干密度、冻融循环次数、含盐量等会对无侧限抗压强度的大小产生影响。     

王繁高速公路太安岭隧道涌水量预测与评价

以太安岭隧道为例,利用地下水动力学方法对隧道开挖的涌水量进行了预测,预测结果表明,隧道全线属于弱富水段,根据预测结果提出了隧道施工建议。     

水泥稳定冷再生材料路用性能试验研究

通过室内试验对水泥稳定冷再生混合料的无侧限抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度、抗冻性能进行了系统的研究,同时研究了水泥剂量、旧料掺加比例、温度对水泥稳定再生混合料的影响.研究表明,水泥剂量为5%时,冷再生材料的强度和其他路用性能指标均满足规范的要求.     

水泥混凝土面板裂缝处治施工技术

分析了旧水泥混凝土路面板产生裂缝的原因及破坏类型,对实体工程裂缝进行调查分析,介绍了在旧路加铺改造中采用的针对轻、中、重裂缝的处治方法与施工工艺,通过实体工程应用对其使用效果进行了评价。     

仁义河大桥桥墩刚度与结构体系适应性分析

阐述了刚构—连续组合体系桥梁桥墩的刚度对结构变形和内力状态的影响,结合高薄壁墩的特点,对仁义河特大桥桥墩刚度设计和结构体系的适应性进行分析研究,为同类型桥梁的设计提供借鉴。     

隧道喷锚及二衬空洞的成因、预防及处理办法

通过对已有隧道经常发生二衬空洞形成的原因进行分析,探讨解决这一难题的方法以及如何处理。     

基于公路建设质量行为评价的监督方式初探

基于质量行为与实体质量有着较好的相关性,提出了公路建设质量行为评价指标,并鉴于质量行为评价的模糊性,采用层次分析和模糊综合评价方法对建设过程中的质量行为进行了分析,实现了建设质量行为的科学准确评价,最后依据评价结果对工程建设的监督方式做了初探,从而实现公路工程政府监督的差别化和动态化。     

五盂高速公路上跨石太高铁太行山隧道安全性分析

通过对五盂高速公路上跨石太高铁太行山隧道安全性进行分析,提出一些对计算跨越隧道的思路和想法,供大家参考和探讨。