Numerical solutions for a two-dimensional airfoil undergoing unsteady motion

Continuous vorticity panels are used to model general unsteady inviscid, incompressible, and two-dimensional flows. The geometry of the airfoil is approximated by series of short straight segments having endpoints that lie on the actual surface. A piecewise linear, continuous distribution of vorticity over the airfoil surface is used to generate disturbance flow. The no-penetration condition is imposed at the midpoint of each segment and at discrete times. The wake is simulated by a system of point vortices, which move at local fluid velocity. At each time step, a new wake panel with uniform vorticity distribution is attached to the trailing edge, and the condition of constant circulation around the airfoil and wake is imposed. A new expression for Kutta condition is developed to study (i) the effect of thickness on the lift build-up of an impulsively started airfoil, (ii) the effects of reduced frequency and heave amplitude on the thrust production of flapping airfoils, and (iii) the vortex-airfoil interaction. This work presents some hydrodynamic results for tidalstream turbine.     

非黏性泥石流的涡滚形成机理研究

通过对涡滚形成过程中的物理和动力学特性的分析,发现非黏性泥石流的涡滚形成与泥石流的紊动和扰动有密切联系,进而通过对紊动和扰动形态的分析及推理,得到了非黏性泥石流涡流形成的判断依据,此研究为泥石流流速进一步研究奠定了基础,同时对从能量角度对泥石流的破坏力以及冲击过程中的协带能力研究打下了基础.     

基于A柱-后视镜车内气动噪声数值模拟与预测

针对后视镜引起的前侧窗与车内气动噪声问题,采用计算流体力学(CFD)方法对某商用车进行车外后视镜区域数值模拟和车内噪声预测的研究。稳态分析采用RANS模型中SST(Menter)k-ω模型,瞬态分析采用基于SST(Menter)k-ω的分离涡模拟(DES);通过分析后视镜侧窗区域的稳态静压力与瞬态动压力、速度和涡量云图,揭示了因A柱后视镜而产生车窗表面的湍流压力脉动的机理;同时求解瞬态流场获得两侧车窗表面湍流压力脉动载荷。采用声学FEM方法将车窗表面湍流压力脉动作为边界条件来计算气动噪声的传播,基于车内声学空间不同频率的声压级云图分布规律,说明了车内气动噪声主要集中在中低频段和声压级最大的分布区域;驾驶员左耳旁声压级曲线展示了20-2500 Hz频段内声压级变化规律。最后进行实车道路滑行测试,证实了气动噪声在车速80-110 km/h时较为明显的结论;采用CFD结合声学有限元的方法可较为准确地预测车内100-2500 Hz气动噪声的声压级,为优化后视镜、降低驾驶室内气动噪声提供仿真和试验的技术方案。     

湍流DSRFG与LES风场沿计算域流向变化的影响因素

为生成满足桥梁风工程大涡模拟（LES）要求的入口湍流风场,以丹麦大带桥桥址风特性为例,采用离散再合成的随机流动生成（DSRFG）方法合成了满足目标湍流度、积分尺度、脉动风速谱及空间相关性等参数的各向异性湍流;讨论了DSRFG方法在生成湍流风场上关键参数的合理取值;基于Fluent平台,通过自主开发的用户自定义函数（UDF）程序将生成的湍流风场赋给大涡模拟的入口边界,基于LES研究了不同网格尺寸和时间步长取值,入口湍流风场在计算域流向的变化规律。研究结果表明：DSRFG方法能生成满足桥梁LES模拟要求的指定湍流特性风场,产生的风场风谱和速度分量统计值与目标值吻合较好;入口湍流风场特性在计算域流向有较好的维持,脉动风谱在低频段与目标谱吻合较好,高频段出现一定衰减,而衰减起始频率随网格尺寸和时间步长的减小而增大。最后拟合了网格尺寸与脉动风谱衰减起始频率的关系曲线,建议了LES合适的网格尺寸和时间步大小,相关研究结果可为湍流风场模拟和桥梁风工程大涡模拟提供重要参考。     

剪力-柔性梁格法在Midas中的具体应用

结合剪力-柔性梁格法的基本原理,利用有限元软件Midas Civil对曲线箱梁桥采用空间单梁模型及剪力-柔性梁格两种方法进行了分析比较,结果表明剪力-柔性梁格法简单易行,分析的精度可满足一般工程设计的要求。     

宽箱梁折面梁格计算分析研究

现浇桥梁大多采用箱梁,又以单箱多室结构居多,宽跨比较大。以某跨径为3×25m单箱四室连续箱梁桥为例,对比分析单梁模型和折面梁格模型在各种荷载下的计算结果。结果表明,折面梁格法截面横向划分更加精细,能较好反映箱式结构在荷载作用下受力不均的现象,截面应力计算结果较"有效宽度"计算结果偏大。     

箱梁剪力滞效应的梁格改进方法及精度分析

通过改变网格划分方式,对传统的梁格法进行改进,计算了单室以及双室简支箱梁的剪力滞效应.为获得改进梁格法的计算精度,分别与试验值以及基于板、实体单元的数值模型解进行对比,并给出了虚拟横梁刚度的建议取值.结果表明:改进的梁格法具备良好的剪力滞效应分析精度,梁格计算值总体偏大.其中,集中荷载作用下与试验值最大相差8.9%,与板单元值的最大误差为11.0%;集中荷载以及均布荷载作用下,双室箱梁的梁格值与实体值的最大误差分别为10.4%、6.8%.     

带前置定子的导管桨片空泡数值预报及梢涡空泡起始判别研究

对水下航行体后带前置定子的导管桨片空泡和梢涡空泡起始进行研究。首先,采用基于混合网格的RANS求解器结合Singal空泡模型,数值模拟带前置定子导管桨片空泡形态,并与试验结果进行对比,预报的片空泡形态与试验结果吻合良好,表明用该方法预报水下航行体后带前置定子导管桨片空泡可行;其次,对水下航行体后带前置定子的导管桨多个方案全湿流动进行了数值模拟,通过梢部端面的最小压力值判断空泡起始,与试验结果进行比对,其吻合良好,表明可用该方法判别梢涡空泡起始。     

变宽等截面连续箱梁桥施工过程线形控制及受力特征分析

变宽连续箱梁具有整体性能好、抗扭刚度大、建筑高度小、能适应复杂线形变化等优点在高速公路和城市道路中得到越来越多应用。本文从结构特点、受力特征分析了变宽箱梁桥力学特性与普通直箱梁桥的差异。结合某3×30m变宽等截面连续箱梁桥施工过程控制,分析了梁格法的基本原理及在变宽箱梁中的应用,利用有限元软件建立梁格法分析模型,对施工过程线形控制进行了总结,讨论了变宽连续箱梁各腹板在不同截面的应力分布特征,为此类桥梁设计与施工控制提供参考。