新型高速艇的CFD模拟和对比分析

高速艇具有体积小、航速高、智能等优点,可以完成搜救、探测、导航和作战等多种任务,广泛应用于军民用领域。研究高速艇的阻力性能对艇体的型线设计和艇体的流体动力学性能分析都显得十分重要。设计一种新型高速艇,通过NUMECA系列软件对不同的高速艇进行数值模拟计算,以研究此类新型高速艇的水动力性能。研究表明:加装水翼或防飞溅条均可增加艇体的升力,使艇体更快地处于滑行状态,安装了防飞溅条的翼滑艇的阻力性能良好。     

基于极小曲面的高阶PDE图像去噪模型

2000年Yu-Li和M.Kaveh将高阶偏微分方程思想应用到图像去噪处理过程,同时提出高阶偏微分方程去噪模型,其模型虽然保持了原低阶偏微分方程在图像去噪过程中的优点,但却具有两个缺点:对椒盐噪声没有任何的去除能力;在图像处理过程中容易造成原本平滑的区域出现不平整的现象.这就使其在图像去噪过程中很难得到良好的处理效果.作者借助于Yu-Li和M.Kaveh所提出的高阶偏微分方程的思想,提出一种基于微分几何学极小曲面定理的高阶偏微分方程去噪模型,此模型一方面保持了Yu-Li和M.Kaveh所提出的高阶偏微分方程去噪模型的优点,另一方面克服了Yu-Li和M.Kaveh模型的两个缺点,同时从理论分析与实验验证两个方面证明了本文模型具有良好的去噪效果.     

闭合型地下连续墙竖向承载性状分析

研究目的:采用数值计算的方法,考虑土芯的承载作用,对闭合型地下连续墙基础的沉降特性、内外侧摩阻力、端阻力、土芯顶部反力及其荷载分担比特性进行分析和研究,并探讨基础的荷载传递特性。研究结论:闭合型地下连续墙基础呈整体沉降形式;墙内土芯中上部土体其沉降与墙身基本同步;土芯底部附近的土体以压缩变形为主;基础的竖向承载力由其沉降控制,且具有"端承摩擦墙"的承载特性;墙身内、外侧摩阻力的发挥过程和机制不同,墙身外侧土体以剪切变形为主,其外侧摩阻力由上向下发挥;而内侧摩阻力,只有当土芯底部受到足够大的反力时,土芯才会产生相对于墙壁向上的压缩变形而使其内侧摩阻力由下而上逐渐发挥出来。墙身内侧摩阻力、外侧摩阻力和端阻力存在异步发挥现象,外侧摩阻力先于端阻力发挥,而内侧摩阻力最后发挥,且内侧摩阻力沿深度具幂函数分布形式。     

桥上纵连板式无砟轨道无缝线路力学性能分析

基于有限元法,考虑钢轨、无砟道床、滑动层、桥梁等结构的相互作用关系,建立桥上纵连板式无砟轨道无缝线路纵-横-垂向空间耦合模型,进行滑动层摩擦系数、扣件纵向阻力、无砟道床伸缩刚度等对桥上纵连板式无砟轨道无缝线路的受力和变形影响规律的研究.结果表明:滑动层减弱了桥梁、轨道间的相互作用,当滑动层摩擦系数为0.1～0.5时,无缝线路伸缩力仅为22.821～55.361 kN,远小于一般桥上无缝线路结构;滑动层摩擦系数越小越有利于轨道和桥梁结构的安全使用;底座板/轨道板的伸缩刚度减小会明显增大部分轨道和桥梁的受力,伸缩刚度折减至10％时,伸缩力会增大近6倍,因此应该注意控制底座板和轨道板的开裂现象;扣件的纵向阻力变化对轨道和桥梁结构的受力和变形几乎没有影响,但为了防止钢轨爬行或断缝值超限,扣件阻力不宜太小.     

气垫导轨实验中误差分析及修正

气轨实验中误差产生的主要原因来自气垫层的阻力,本文分析了气垫层阻力的来源,并对阻力对实验的影响进行了分析,最后通过分析计算给出了修正误差的阻尼系数公式。     

采用小阻力扣件的单线连续梁桥墩纵向刚度限值研究

基于梁轨相互作用原理,建立桥上无缝线路线桥墩一体化模型,研究主桥铺设小阻力扣件下单线连续梁桥墩纵向水平刚度的限值。研究结果表明:在主桥铺设小阻力扣件下,钢轨伸缩附加应力最大值与连续梁温度跨度及桥墩刚度近似呈线性关系;轨道结构稳定性和钢轨断缝对桥墩刚度限值均不起控制作用,桥墩刚度限值仅由钢轨强度控制;连续梁温度跨度较大时,桥墩刚度限值与温度跨度近似呈线性关系,对于温度跨度为240 m的连续梁,轨温变化幅度为50℃、40℃和30℃时,连续梁固定支座处桥墩刚度限值分别为1 282、522、226 k N/(cm·线)。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端凸形挡台纵向力分析

针对近几年大跨桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端半圆凸形挡台的剪切破坏现象,参考国内某连续刚构桥实际参数,根据桥梁梁端半圆形凸形挡台的配筋计算出凸形挡台的设计承载力,基于有限元方法,建立线-板-桥-墩一体化计算模型,计算分析在不同扣件阻力,桥梁温度跨度和桥墩线刚度等因素下的梁端半圆形凸形挡台受力。结果表明:扣件纵向阻力是梁端凸台剪切破坏的主要影响因素,随着扣件纵向阻力的增大,梁端半圆形凸形挡台所受纵向力也随之增大,当扣件纵向阻力达到17.0k N/m/轨时,凸形挡台所受纵向力将会超过凸形挡台的抗剪承载力,即发生破坏;桥梁温度跨度、桥墩线刚度、有无起制动力对梁端半圆形凸台所受纵向力影响很小。     

收纳高速动车组的《列车牵引计算规程》刍议

我国开通运营和正在建设的高速铁路里程已双冠全球。中国高速动车组(CRH系列)已规模制造和广泛采用,所以未来修订《列车牵引计算规程》收纳动车组已是大势所趋。动车组与机车牵引式列车的编组不同,是动车(M)和拖车(T)的固定编组,可以直接为列车牵引计算提供在平直道上所有运行工况下的列车单位合力数据。由于彼此的回转质量系数不同,高速动车组和机车牵引式列车虽然均遵循列车运动方程,但具体计算列车加速度、运行时间和运行距离等公式的相关系数存在差异。此外,一些意见和建议可供未来修订《列车牵引计算规程》参考,诸如删节图表、合并机车单位基本阻力公式、深入探究起动阻力、附加阻力(曲线阻力、隧道阻力等)以及系统计算精度等。     

扩底楔形桩沉桩施工过程数值模拟分析

扩底楔形桩是一种可以有效发挥桩侧摩阻力和桩端阻力、降低负摩阻力影响的新型纵向变截面桩;然而针对其沉桩施工过程中的挤土效应、沉桩阻力等研究则相对较少。基于PFC数值分析软件,建立扩底楔形桩和等体积混凝土用量的常规等截面桩的沉桩施工过程模拟数值模型;通过与等截面桩沉桩模型试验和圆孔扩张理论计算结果的对比分析,验证了本文所建立的数值分析模型的准确性和可靠性;对比分析扩底楔形桩和等截面桩沉桩过程中桩周土体位移场、应力场以及沉桩阻力等变化规律。研究结果表明：沉桩过程中桩端阻力值的大小,不仅与横截面面积有关,而且与桩侧界面形式有关;本文数值模型情况下,扩底楔形桩静压沉桩施工桩端阻力、桩侧摩阻力和整体沉桩阻力分别是等截面桩的1．8,1．1和1．5倍。     

高速列车通过隧道时气动阻力特性的CFD仿真分析

基于可压缩流体的纳维—斯托克斯方程和RNG k-ε模型,以由头车、中间车和尾车3辆车编组的某高速列车1∶8风洞试验模型为研究对象,采用计算流体动力学软件(CFD),建立包括车体和走行部的三维非结构化列车表面离散网格模型和列车与隧道、列车与明线空间的组合计算网格模型,研究高速列车通过隧道时气动阻力的时变特性和规律.结果表明:高速列车在车尾刚进入隧道人口时其气动阻力达到最大值,为同样工况下明线运行时的2.5倍;高速列车完全进入隧道后,其气动阻力在一段时间内处于相对平稳期,为明线运行时的1.8倍;之后在隧道压力波的作用下,高速列车的气动阻力会发生准周期变化,变化幅度接近明线运行时的60％;在隧道长度大于高速列车长度的前提下,高速列车通过不同长度隧道时,其进入隧道时的气动阻力最大值均比较接近,而且在隧道内运行时的气动阻力变化特征和幅值也基本相同.