水锤冲击时管路系统流固耦合响应的特征线分析方法研究

本文以Wiggert 和Hatfield[3]的特征线分析方法为基础,研究管路在水锤冲击下考虑泊松耦合时流体和结构的瞬态响应.推导了分别对应于管中流体压缩波和管壁中纵波的特征关系式和相容方程,并联合采用空间插值和显式时间插值进行数值求解.针对经典的水锤压力冲击的算例,将边界和初始条件离散化,编制了MATLAB程序进行计算,获得管道中流体压力和流速及轴向应力和振动速度的时程曲线,计算结果与理论分析相当吻合.根据计算结果,提出了对于实际管路设计和水锤防护有益的结论.鉴于特征线法本身的优势,有望在管路系统抗冲击设计分析和防护研究中得到进一步的应用.     

气冷燃机涡轮叶片的气热耦合数值研究

为了实现燃机涡轮叶片气冷结构的设计和优化,利用绝热和气热耦合方法开展了气膜冷却效果的数值模拟研究;24核并行求解的方法提高了模型网格数目在107量级时的计算效率;对比分析了绝热和耦合计算方法中气膜冷却的效率和均匀性;利用耦合方法进一步研究了叶片尾缘的冷却方案以及冷气进气压力对冷却效率的影响。研究结果对于涡轮叶片气膜孔、尾缘冷却结构的设计以及冷却气体进气压力的选择具有一定的指导意义。     

顶部开口船舱火灾下结构热力耦合方法研究

[目的]船舶舱室钢结构在火灾环境下的性能分析是结构防火设计的理论基础,与传统的标准升温法相比,基于真实火灾温度场的研究更能准确分析船舱结构的力学响应行为.为此,以船舶开口机舱结构为研究对象,开发基于FDS和ANSYS的火?热?结构耦合数值模拟方法.[方法]首先,采用FDS模拟得到火灾壁面温度场数据,以此温度场为边界条件...     

悬挂式单轨小半径弯桥风-车-桥耦合动力分析

悬挂式轨道交通是一种新型的中、低运量的城市轨道交通运输系统,结构轻盈、美观,恒活荷载比较小。近年来在国内应用广泛,悬挂式轨道交通车体为下摆结构,受风荷载影响较大,有必要进行风-车-桥模型耦合振动研究。结合有限元软件Ansys、Fluent以及多体动力学软件Universal Mechanism建立了半径100 m、跨径20 m曲线梁桥风车桥耦合分析模型,对比分析列车在离心风以及向心风作用下车体及轨道梁的动力响应差异。并通过平稳性指标对列车过桥情况进行判断。结果发现,横风对于车体横向平稳性影响较大,随着风速增加,车体横向平稳性系数逐渐增高,平稳性降低。对于风-车-桥而言,离心风较向心风更加加剧了桥梁以及车辆的动态响应。相同风速下,离心风荷载作用相较于向心风荷载作用,桥梁动位移最大值增大约36%;列车平稳性系数也增幅明显,增大10%～20%。     

基于模糊PI控制的牵引网低频振荡抑制方法

随着机车功率和密度的增大,牵引网电压容易发生低频振荡现象,造成机车牵引封锁,威胁列车的安全运行.对四象限变流器的等效阻抗进行建模,通过阻抗比伯德图对车网耦合系统的低频振荡问题进行理论分析,发现可以通过减小电压外环的比例参数来抑制低频振荡,但该方法会使四象限变流器的动态性能变差.因此,提出一种基于模糊PI控制的牵引网低频...     

基于正交模型灰色关联算法的高功率动力电池包冷却结构优化研究

针对液冷型动力电池包冷却结构多因素参数化研究,搭建电芯电-热耦合仿真模型,通过台架试验验证了电芯仿真计算的有效性。对显著影响液冷型电池包性能的冷却液流速、冷却液温度及冷管宽度和高度4个关键参数进行四因素四水平正交试验计算,基于正交模型的模糊灰色关联分析法探究四因素对电池模组最高温度和最大温差的影响权重。结果显示：对于电池模组最高温度,冷却液的温度对其影响最大,冷却液流速次之,冷却管道宽度影响最小;而对于电池模组最大温差,冷却液流速对其影响最大。通过结果分析得到优化组合方案,计算得到优化方案能使得电池组最高温度下降到32.8℃,最大温差控制在3.3℃内,冷却性能表现最佳。     

基于DEM-MBD耦合方法的路桥过渡段不均匀沉降研究

为了从细观力学机理上研究路桥过渡段的劣化规律及其影响因素,采用离散单元 (DEM) 法生成轨枕与道砟模型,并施加相位荷载,通过多体动力学 (MBD) 方法建立相互独立的路基弹簧,实现对路桥过渡段中路基刚度变化的模拟,进而建立轨枕-道砟-路基过渡段耦合模型,进行不同路基刚度、列车速度、轴重以及桩基加固下过渡段不均匀沉降研究。结果表明：列车荷载作用下,路桥过渡段中过渡路基区沉降最大,普通路基区次之,桥面路基区最小;当列车车速由 94 km·h^-1增加至 281 km·h^-1、轴重由 16 t 提升至 32 t 时,过渡段不均匀沉降分别增大 60.9% 和 259.4%,轴重的影响更为突出;当列车车速为 94 km·h^-1和轴重为 16 t 时,采用刚度渐变路基或桩基加固软路基措施后,过渡段各路基区沉降均有减小,过渡段不均匀沉降分别减小 56.5% 和53.6%,验证了路桥过渡段采用搭板法与桩基加固法的合理性。     

桥梁冲击系数理论研究和应用进展

为推动桥梁冲击系数理论和应用研究的进一步深入开展,从计算方法、理论与数值模拟、现场试验与测试3个方面系统梳理国内外公路、城市和铁路桥梁工程领域冲击系数(或动力系数)的研究进展,并探讨其不足和发展趋势.计算方法方面,从桥梁冲击系数的定义出发,详细阐述典型国家最新规范冲击系数表达式;理论与数值模拟方面,分析了车辆参数、桥梁...     

基于BIM+VR的沉浸式地下高速铁路车站疏散演练场景构建关键技术

以京张高速铁路八达岭地下车站为依托,基于建设期BIM(Building Information Modeling)设计模型开展了BIM+VR(Virtual Reality)的沉浸式地下高速铁路车站疏散演练场景构建关键技术研究,给出了BIM向VR场景转化技术路线和实现方法,阐明了疏散场景构建过程中软硬件及关键组件开发技术。通过场景应用及与既有平面化疏散指示对比,证明了该技术的可行性和合理性,为BIM的二次利用与沉浸式虚拟疏散演练场景开发提供了成套解决方案,可为类似复杂立体轨道交通车站人员疏散演练等提供参考。