复式断面明渠湍流的统计特征和拟序结构

应用直接数值模拟(DNS)方法，研究了复式断面明渠湍流的一阶和二阶统计特征，分析了湍流拟序结构在复式断面明渠内的分布规律。首先，针对平板边界层湍流问题对数值模拟方法的精度进行了验证；随后，分析了复式断面明渠的主流流速分布、二次环流强度和分布，以及二次环流对主流流速分布的影响，讨论了紊动强度和雷诺剪切应力极值大小和分布特征；最后，再现了复式断面明渠湍流的三维拟序结构，阐述了滩槽结合处典型“发卡”涡结构的特征及其诱发二次环流的机制。     

压缩空气涡管在工程中的应用

介绍一种新的冷却装置“压缩空气涡管”。分析了压缩空气进入装置后，如何将其分离成冷、热气流的全过程和机理。通过例举几种利用该装置生产的冷气流，在工程中的应用典范，从而说明，在一些特定的加工环境中，这种被降温的冷气可完成加工中需要散热、冷却，而且不能或不允许用液体介质的工作 。     

海上单桩风力发电平台简化设计

采用在欧洲已经进行商业化运作的独立桩双段结构，桩基础采用带有过渡段的单桩。塔架上的风力发电机采用丹麦Vestas公司的V80风力发电机。参考DNV-OS-J101和API-RP-2A中的工作应力设计法，进行结构静力、桩基础的承载力，涡激振动、疲劳寿命，结构动力学等分析。静力分析分析极端环境下的组合工况；桩基础主要计算桩的轴向承载力和校核水平承载力，并采用有限元模型模拟桩土相互作用；涡激振动分析主要考虑不同风速下塔架的升力以及引起的横向振动；疲劳分析根据涡激振动分析的结果利用S-N曲线对基础寿命进行了评估；动力学分析求出了结构的固有频率，并进行了波浪力作用下的瞬态历程分析。     

圆柱涡激振动Ⅱ：新模型

本文介绍了跟踪空气中圆柱涡激振动的新实验得到的数据所作的解析互作。实验结果在上期杂志的一篇姐妹篇上作了报导。挠性支撑圆柱涡激振动被一个新的其速度与系数相关的单自由度模型所模拟。这个模型是带有自激和自限的Van der Pol型气动弹性阻尼项和气动弹性参数激励项的常微分方程，后一项是新增加到现行模型上的。文中还概述了模拟方程的推导，并联系姐妹篇中报告的实验数据作了分析和参数估计。在分析中模型及其参数已被作了无因次化，以便广泛应用。     

基于柔性杆理论的脐带缆涡激振动数值模拟系统

针对目前海洋脐带缆分析软件缺乏的状况,本文基于MATLAB开发了脐带缆涡激振动数值模拟系统UCVIV-1.0.由于脐带缆的大变形和大转角会产生显著的几何非线性,脐带缆的静态平衡位形和整体力学响应计算采用了细长柔性杆模型,采用尾流振子模型模拟海流作用下的涡激力.该系统界面清晰友好,操作简单,适用于悬链线型脐带缆.选取了一组脐带缆参数,使用该系统进行了静力计算以及涡激振动计算;并将静力结果与采用国外商业软件OrcaFlex计算的结果进行了比对,发现结果吻合程度较高,在一定程度上验证了系统的可行性和准确性.本系统有望为脐带缆设计软件的开发提供借鉴.     

路堤块石自然对流特性的室内试验研究

通过室内试验,对青藏铁路路堤块石自然对流过程中风速场和温度场特性及其变化规律进行研究。结果表明:在初始控温一段时间后,风速场趋于稳定,对流涡包由无序状态逐渐发展为单胞状态;降温过程中,块石层内温度场的变化较规律,尽管对流涡包形状和大小稍有变化,但一直处于单胞状态,对流中心位于块石层中部;尽管温度场变化会引起风速场变化,但当温差达到一定值后,虽继续增大,最大风速基本不再变化,且仍位于块石层中部;自然调温过程中,由于产生热交换,块石层内温度场发生较大变化,块石层内整体温度升高,且温度场变化较混乱,风速场极不稳定,对流涡包由较为规则的单胞状态,逐渐进入无序状态。     

水流作用下悬浮隧道耦合动力数值模拟分析

安装在深水区的悬浮隧道在水流作用下会产生交替脱落的漩涡,从而使得悬浮隧道受到周期性的力,进一步导致悬浮隧道产生涡激振动。当涡脱落频率与悬浮隧道固有频率相接近时会发生"锁定"现象,进而导致悬浮隧道发生振幅较大的运动,类似于结构的共振状态。文章利用有限元数值方法求解不可压缩粘性流体雷诺平均Navier-Stokes方程,并结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法,对不同雷诺数下(Re=1 000～100 000)悬浮隧道的涡激振动问题进行了数值模拟研究。计算中悬浮隧道受到弹簧和阻尼的约束,并允许其仅发生横流向的运动,研究了不同结构自振频率下悬浮隧道的受力和运动情况以及不同浮重比情况下悬浮隧道的受力和运动的结果。结果表明,在计算的各雷诺数下,悬浮隧道发生"锁定"的频率基本一致,但是悬浮隧道不同浮重比对"锁定"区间存在影响作用。     

流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施

以某主跨390 m的独塔流线型钢箱梁斜拉桥为工程依托，采用风洞试验与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）相结合的方法对流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施进行研究。首先，采用几何缩尺比为1∶30的主梁节段模型进行主梁涡振性能与气动控制措施优化研究；其次，采用CFD方法对主梁涡振响应进行流固耦合计算，将Newmark-β算法嵌入ANSYS Fluent用户自定义函数（User Defined Functions，UDFs）实现主梁结构振动响应求解，同时结合动网格技术实现主梁断面流固耦合分析；并根据判断条件来检索箱梁壁面上的网格单元，以获得主梁断面振动过程中的表面压力，然后结合主梁结构振动响应、表面压力以及流场特征等对主梁涡激振动机理进行分析。结果表明：该桥主梁原设计方案存在涡激共振现象，将梁底检修车轨道内移120 cm可有效抑制主梁涡振响应；主梁涡激振动响应的数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好；检修车轨道内移120 cm后主要改变了箱梁下表面平均压力系数分布特性，且箱梁表面各测点脉动压力卓越频率不一致，有效减小了主梁涡激振动响应；流线型箱梁靠近迎风侧的“被动区域”对结构涡振响应贡献较小，背风侧“驱动区域”发生周期性旋涡脱落是影响流线型箱梁涡振的主要因素。     

盐度层化对长江口水动力的影响

基于FVCOM三维水动力及盐度模型,在考虑盐度层化和不考虑盐度层化两种条件下对长江口附近海域进行了水动力盐度数值模拟。计算结果表明,盐度层化产生的紊动抑制对垂向紊动粘滞系数和水平流速有较明显的影响。与不考虑盐度层化的计算结果相比,考虑盐度层化后,垂向紊动粘滞系数变小,流速垂向平均值变大,表层流速变大,底层流速变小,与实测值更为吻合。     

深水张力腿平台非线性涡激特性及水动力性能研究

平台涡激运动易导致立管及系泊系统疲劳损伤,危害其安全稳定性。该文引入雷诺平均法求解NS方程结合DES湍流模型对不同流速下深水张力腿平台三维涡激运动及流场特性进行了数值研究。采用GAMBIT软件建立计算网格,将求解动力学控制方程的代码嵌入UDF求解器中,采用动网格技术实现流场更新并求得作用于平台立柱和浮箱上的瞬时升力和拖曳力。采用最大值统计法和均方根统计法进行数据统计。研究发现:张力腿平台涡激运动流向振幅的大小随着约化速度的增大而增大,但在小范围内波动;横向振幅曲线最大值出现在0°来流、约化速度U~*=8.0处,大小为0.38D;三种来流工况流向平衡位置随无因次速度的增大而增大,但增长速度有所区别,22.5°和45°下流向平衡位置的增加速度要明显大于0°来流;22.5°来流升力系数谱能量较为分散,立柱及浮箱之间的干扰具有强非线性效应;最后对张力腿平台表面压力系数分布及涡量等值面特性进行了分析和探讨。