大型上翻式拱形钢闸门流固耦合静动力特性分析研究

论文通过三维空间有限元数值计算模型研究大型上翻式拱形钢闸门的流固耦合动力特性,取得闸门结构流固耦合条件下的振动模态参数,为闸门结构共振分析和采取合理的控振措施提供了科学依据.此外对控制结构强度和刚度的门顶溢流工况进行了闸门位移和应力分布分析,指出了存在问题和修改方向.论文成果可供类似工程设计时参考.     

真实爆炸容器壳体动力响应的强度分析

运用DYTRAN编码中的欧拉计算方法,得到了作用于内径3．80m、壁厚0．09m的球形爆炸容器内壁的反射冲击波压力;再运用三维LS－DYNA有限元编码,对容器壳体在反射冲击波载荷作用下的瞬态响应进行了强度分析,着重给出了爆炸容器的几个主要开孔部位的等效应力云图。分析结果对类似工程设计和爆炸容器的安全使用具有实际意义。     

球形爆炸容器动力响应的强度分析

运用DYTRAN编码中的欧拉计算方法,模拟了作用于球形爆炸容器内壁的反射超压波形。运用解析法和三维有限元编码LS-DYNA,对容器壳体在反射超压作用下的动力响应进行了强度分析,给出了容器的几个特征点的等效应力历史和重要区域的等效应力云图。分析结果对类似爆炸容器的强度设计和安全使用具有参考意义。     

三维边界元法求解浮体水动力系数及与试验结果的比较

简要介绍了三维边界元法求解浮体水动力系数的方法；着重介绍了用三维边界元法求解程序的编制方程，给出了比较具体的程序框图，同时给出了理论计算曲线和试验结果的比较。     

坝——水动力耦合作用分析的数学模型及其求解方法

坝－水动力耦合作用分析是现代水工抗震设计的重要课题之一。本文描述了该问题的数学模型及其求解方法，重点报告我们在这个领域应用加权残量法所获得的重要成果，研究结果表明，我们所提出的分析方法简便有效，具有较高的计算效率，值得在工程中推广应用。     

水浮力对浮桥动力响应特性的分析

为了研究水介质的浮力对桥梁静态响应、特别是动态响应的影响,了解水浮力在桥梁动力响应上的作用及其大小,利用虚功原理和振型叠加法对桥梁运动的控制方程进行求解,并编制了通用的求解程序,通过对比简支梁桥和浮桥各阶振型的传播速度、静力作用、单阶荷载作用以及移动荷载作用下的动力响应,得出水浮力的存在大大降低了浮桥的挠度,使得浮桥的动力响应存在临界长度,即简支梁桥的运动整体性强,而浮桥的运动局部性强,对浮桥进行动力分析时,可以在临界长度以内进行处理,而不必对整个桥梁进行求解.     

考虑动水压力和流固耦合的库水-坝体-地基系统建模与动力分析

结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷载和分析整体耦合系统的动力响应,引入罚函数处理流固耦合界面能提高计算收敛速度。进一步以某重力坝工程实际为背景,验证本文构建的模型和方法适用于库水-坝体-地基耦合系统动力分析的可行性,并分析了地震作用下地基变形对系统动力响应的影响。     

轴对称体通气空泡的水动力试验研究

本试验的目的是研究轴对称体在通气空化下从局部空泡发展到超空泡状态过程中对水动力的影响，探讨怎样才能实现空化减阻的问题。根据试验要求及目的我们设计了一雷体模型及一整套的试验装置，并在重力直流式水洞中对模型进行一系列的试验，包括自然空化试验与通气空化试验。试验过程中采用了三分力天平、数据采集／转换卡及计算机记录水动力数据。整个试验过程解决了两个关键问题：一是怎样获得稳定的通气量，二是如何进行数据采集处理。采用1127／1128型空气速度校准器的过滤器／调压器组件改装做成一个通气装置解决第一个问题；采用12位16通道的PCL-818L型A／D转换卡，用LABVIEW语言编写的实时采样软件来处理数据。根据试验所得到的数据，进行深入的分析，得到了在通气空泡发展到超空泡状态可以大大减小阻力的结论。     

海洋平台水动力系数识别及精度分析

论文利用新动态模型减缩方法对海洋平台结构进行自由度减缩,利用简化后的模型对水动力系数进行反演,改善了反演模型中解的不确定性,并对载荷反演中的病态问题进行了探讨,同时给出了反演结果的评估方法,为反演中测量数据的获取提供了依据,提高了反演结果的可靠性.     

矩形底面球形网格扁壳的动力分析

本文利用连续化方法对矩形底面球形网格扁壳的动力问题进行了研究,推出了一般的动力控制方程。在四边简支的边界条件下,振动方程的解可由两个双重级数的试函数求得。对竖向地震作用下的解也可用类似的方法得到,其计算公式中的相应系数与《建筑抗震设计规范(GBJ11-89)》中的系数相似,并可利用竖向地震反应谱求得。     

动脉瘤内流场以及瘤体尺寸的影响的数值研究

采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法,在周期性脉动速度入流条件下,建立刚性动脉瘤模型并研究了动脉瘤模型中流场的特征(速度、压力、壁面剪切应力)。得到了脉动入流一个周期内流场特征的变化规律,发现动脉瘤的后端有相当高的压力和壁面剪切应力,而且高压力和壁面剪切应力分布的位置几乎是固定的。探讨了不同动脉瘤尺寸对内部流场的影响,动脉瘤的直径与瘤体长度之比越大,瘤壁承受的剪切应力就越大,动脉瘤破裂的危险性就越高。     

超声速气流中雾化燃料喷射的三维数值研究

首次用双流体模型对雾化燃料在扩张形超燃室中沿九喷嘴顺流喷射的混合问题进行了数值研究。气相用迎风 TVD格式求解三维全 Navier- Stokes方程 ,液相用预估、校正 NND格式求解三维 Euler方程。相间相互作用的常微分方程用预估、校正Runge- Kutta法求解。用三维 Poisson方程生成网格。结果表明 :气相较液相的扩散效果好 ,小直径液滴的扩散效果好。相间速度滑移、改变气相喷射压力和喷射速度对液相扩散的贡献不大 ,但调整喷射角度会明显地增强液相的扩散、混合 ,本文结果未出现阻塞。     

GLARE层板鸟撞数值模拟分析

运用大型非线性动力学有限元分析软件MSC.Dytran的ALE(任意拉格朗日欧拉耦合)分析功能,建立了基于耦合解法的GLARE层板受鸟撞作用的数值模拟模型.由于鸟体与结构发生高速撞击时呈现出流体特征,在计算中鸟体用流体本构模拟.为得到GLARE层板的层间应力,GLARE层板采用三维实体单元模拟.在耦合界面上,通过定义ALE界面传递流体域和固体域之间的相互作用.计算比较了五种不同铺层角度的GLARE层板,得到复合材料铺层角度为0°,30°,45°,60°,90°时,GLARE层板对鸟撞动力的响应,通过对计算结果比较,发现随着铺层角度增大,材料在X方向刚度降低,GLARE层板产生的应力减小,为GLARE层板的设计和应用提供了参考依据.     

基于ALE方程的动网格膛口流场数值研究

基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian Equation)方程的有限体积法,采用高精度Roe方法及结构化动网格,利用嵌入网格技术及动边界条件,对弹丸由膛内高压气体推动射出到完全飞高初始流场的整个过程进行了数值模拟.根据数值结果绘制了膛口流场密度和压力分布的时序图,形象地再现了膛口流场中初始激波、弓形激波及膛口冲击波,以及接触闻断、漩涡和剪切层等的动力学发展过程.结果基本反映了膛口流场的典型变化特征,为进一步研究真实膛口流场(如带化学反应、湍流等)奠定了基础.     

方柱绕流的数值模拟

采用有限差分法,对雷诺数为2.2×10~4的方柱绕流进行了大涡模拟(简称LES)。运用时间分裂控制(Split-Operator)法,将N-S方程分为对流步、扩散步和传播步。对Smagorinsky假设在近壁区的发散问题用两层模型进行处理。对流项用迎风—中心差分格式模拟,压力方程用SOR法迭代求解。计算得到的沿对称线的时均顺流向速度与文献上的实验结果进行了比较,结果吻合较好,同时还对绕方柱流的流场结构进行了分析研究。     

三维复杂流场内能激发松弛的DSMC数值模拟

本文研究了带内能激发松弛和不同来流条件下的复杂外形高超声速飞行器过渡区三维流场特性.采用一种对飞行器物面网格与DSMC计算域网格分别标识的方法,通过判断模拟分子与表面碰撞来完成飞行器物面网格与DSMC计算域网格间的信息传递和信息存贮,对于复杂外形飞行器精确描述的物面网格不需做进一步处理,直接应用于不依赖于飞行器外形的DSMC计算的通用子程序中.采用L-B碰撞模型,分析了内能激发松弛的流场参数特性,从分子碰撞、分子与飞行器表面碰撞的角度,分析了不同来流条件下的流场参数的变化情况.     

ALE方法在爆炸数值模拟中的应用

本文以ALE（Arbitrary Lagrange—Euler）理论为基础，结合非线性动力学的相关理论，推导了ALE方法描述的控制方程组。最后采用ALE描述方法针对集团装药在半无限土质中爆炸进行了数值模拟，并将模拟计算结果与现有实验研究成果进行了对比。在模拟给出的最大压力时程曲线和爆腔发展时程曲线的基础上，对空腔的形成和发展规律以及次生波的形成等问题进行了研究。通过对比，证明ALE算法综合了Lagrange和Euler法的优点，能够有效地用于对爆炸过程进行数值模拟。     

传爆序列长通道冲击起爆的数值模拟

结合传爆序列长通道冲击起爆试验研究结果 ,给出了理论计算的简化模型 ,使用LS DYNA程序计算出薄底壳首发雷管爆炸输出沿长通道的压力及冲击波到达时间变化 ,分析了冲击波与爆炸产物分离的过程及继发雷管可靠起爆时的入射压力。     

液滴二次雾化破碎模式数值模拟

在许多现代工程领域中,二次雾化对于增强液体雾化以及提高混合率都起到了关键的作用．基于SIMPLE方法对这个问题进行了数值模拟,VOF方法与Level-Set方法耦合捕捉界面,自适应网格的运用平衡了对提高计算精度以及降低计算成本两方面的要求．在Oh数较低(Oh < 0.1)的情况下,通过数值模拟得到了四种典型的液滴分裂模式,并且对其中相对复杂的第二第三种分裂模式进行了详细的分析与比较．得出了该模式形成的条件与相关特性．最后,将以上结果与前人的实验结果作了对比,在大多数重要特征方面,两者有非常好的一致性．     

等边布置三圆柱绕流的数值分析

用有限元方法对于等边三角形布置的三个相同直径的二维圆柱绕流问题进行了数值模拟，分别求得了在不同间距比下的流场分布和各圆柱的升、阻力系数以及斯托哈罗数。计算结果表明，小间距比情形下三圆柱之间的干扰是严重的，流动并不对称于中心轴线，而是偏向下游的某个圆柱。数值计算结果与有关文献和实验进行了对比，结果令人满意。