基于POD_Kriging代理模型的结冰云雾参数快速计算方法研究

掌握结冰云雾参数的分布对于飞机结冰分析具有重要意义。为了获得这些参数,传统的高保真数值模拟技术计算效率低,难以应用于需要实时评估结冰的工程场景。为了克服这一困难,通过本征正交分解(Proper orthogonal decomposion,POD)方法与Kriging技术相结合,提出了一种非侵入式结冰云雾参数计算代理模型。该模型以4个飞行参数和2个云参数作为输入变量,模型输出为液体水含量(Liquid water content,LWC)和液滴收集系数。采用准三维NACA0012翼型验证了模型的准确性和计算效率。4个测试案例的数值结果表明:POD_Kriging模型准确、有效。相比于经典的FENSAP‐ICE软件,所开发的代理模型能够更有效的得到结冰云雾场。

短切玄武岩纤维混凝土基本力学性能的尺寸效应

为了研究短切玄武岩纤维混凝土试件尺寸变化对其基本力学性能的影响,对不同纤维长度(15,25mm)、纤维体积掺量(0.1%,0.2%)、基体混凝土强度等级(C30,C40)的330个短切玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗拉强度试验并对试验数据处理,以尺寸效应度反映尺寸效应规律。研究结果表明:玄武岩纤维混凝土立方体抗压强度试件的尺寸换算系数受混凝土的强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的影响较小;轴心抗压强度的尺寸效应随混凝土强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的增大均有所提高;劈裂抗拉强度随混凝土强度等级变化,其尺寸效应不明显,但随纤维长度的减小及纤维体积掺量的增加,尺寸效应有增大趋势;混凝土强度等级和纤维长度的改变对混凝土弯曲抗拉强度的尺寸效应影响不大,但随纤维体积掺量的增加,尺寸换算系数先减小后变大。

大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能

为探讨大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的受力性能,进行了6根以直径17.8mm的1860级钢绞线作为预应力钢筋和HRB400级钢筋作为非预应力钢筋的后张预应力混凝土梁在竖向荷载作用下的受力性能试验。对预应力混凝土梁中钢绞线和非预应力钢筋应力、混凝土应变以及短期最大裂缝宽度和跨中挠度等试验数据进行分析。结果表明:采用大直径高强钢绞线作为预应力钢筋的预应力混凝土梁工作性能良好,大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受弯破坏形式和挠曲模式与普通预应力混凝土梁基本相同;试验梁跨中控制截面符合平截面假定,极限承载力可按照现行规范的正截面抗弯理论计算,按照现行规范计算的试验梁裂缝宽度和挠度与实测值吻合较好。

大型商用运输机机翼增升构型水滴撞击特性计算

基于欧拉-拉格朗日数值模拟框架,发展了一套适合求解三维多体模型水滴撞击特性的计算方法。采用粒子统计与面积比率计算相结合的方式,实现了水滴收集率的高效精确预测。在常规粒径条件下,该方法计算结果与国外标模试验数据吻合良好。应用上述算法,开展了某大型商用运输机增升构型的水滴撞击特性数值模拟研究,计算结果显示:水滴在缝翼背面缝道处出现聚集和轨迹交汇现象,聚集的水滴撞击在缝翼背面后缘,致使当地的水滴收集率出现了严重的激增,这一现象对飞机防冰系统设计提出了新的要求;另外,三维效应对增升构型的撞击特性影响显著,其中主翼下翼面水滴收集率沿展向分布存在较大差异。

离散涡方法在翼型结冰快速预测中的应用

本文对离散涡方法加以改进,并将改进后的离散涡方法与Messinger结冰模型结合,用于对二维翼型绕流及其结冰过程的数值模拟,兼顾了结冰数值模拟中精度与效率的需求,有望在民机型号研制与试飞中得到良好应用。

大直径高强预应力筋混凝土梁承载能力数值分析

目的研究大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能,进一步扩展大直径高强预应力筋在实际工程中的应用范围.方法以直径为17.8 mm的1860级钢绞线作为预应力筋,普通钢筋作为非预应力筋,设计制作了6根大直径高强钢绞线预应力混凝土简支梁.试验梁进行三分点加载试验,基于相关试验数据和数值分析方法,对大直径高强钢绞线预应力混凝土梁进行受弯承载力非线性研究,探讨预应力筋配筋率、非预应力配筋率、预应力筋强度指标和混凝土强度等级等参数对模拟梁构件承载力影响规律.结果预应力筋配筋率的提高即能够明显改善预应力混凝土梁构件变形性能,又能提高梁构件承载能力;混凝土强度等级与非预应力配筋率是影响梁构件受弯承载力的重要因素.结论通过对大直径高强预应力筋混凝土梁构件的参数分析,为工程实践提供依据的同时,也为其更广泛的技术应用提供设计参考.

大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能研究

介绍了大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的研究现状,分析了正截面、斜截面和两跨连续梁的受弯性能,并总结了大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的结构特性,有利于进一步促进大直径高强钢绞线预应力混凝土梁在工程中的应用。

基于梯度下降的水滴收集率计算方法

拉格朗日方法在计算三维复杂外形的水滴撞击特性时,一般需要通过插值获得物面网格上的水滴收集率,而这一过程容易造成计算结果失真。建立了一种基于梯度下降的水滴收集率计算方法,通过确定撞击物面网格角点的水滴轨迹实现物面网格中心处的水滴收集率计算,避免插值运算。该方法的计算思路如下:根据撞击点到目标点的距离,采用梯度下降法自适应地调控水滴的初始释放位置,使撞击点落在壁面网格角点附近的给定阈值范围内;采用邻点检索算法,快速确定迎风面内所有撞击网格角点的水滴轨迹;基于流管定义,计算出网格中心处的水滴收集率。采用该方法对典型三维外形的水滴收集率进行了计算,并与相关文献结果进行对比。结果显示计算结果与文献数据吻合良好,有效克服了现有技术中因插值导致的结果失真问题,能够为飞机结冰及防除冰技术研究提供参考。

复杂构型水滴收集率的拉格朗日计算方法

为了完善拉格朗日法在求解三维复杂外形液滴收集率的过程中存在的普适性缺陷,发展了一种鲁棒且高效的三维收集率计算方法。该方法中采用基于非平面交叉判定的粒子定向查找算法,实现了多面体网格下的水滴快速定位功能。基于笛卡儿网格自适应和壁面网格投影技术,克服了复杂迎风面收集率计算的困难。对比传统求解方式,具有算法复杂度低、计算效率高的优势。同时,利用径向基函数插值技术,改进了三维壁面收集率的表征方法。通过典型算例测试,计算结果与实验值误差均在15%以内,且在同等计算精度的条件下,计算所需的水滴轨迹数大幅减小。验证了该方法具备较高的准确性和良好的鲁棒性,能够为飞机结冰机理研究以及防除冰系统设计提供参考。

偏航条件下覆冰风力机气动特性研究

寒冷气候条件下,风力机叶片结冰会显著改变风力机气动特性,严重影响风能资源高效开发。在偏航状态下,风力机结冰具有周期性动态相对入流特征,是风力机结冰研究面临的重要挑战。为揭示偏航覆冰风力机气动特性,构建了基于不同时间尺度的改进多时间步结冰计算模型,在利用NREL Phase VI风力机常规风洞试验数据及NACA0012翼型结冰风洞试验数据验证模型的基础上,计算获得了NREL Phase VI风力机不同偏航工况条件下叶片冰形特征,在此基础上详细分析了风力机的偏航覆冰气动特性。结果表明:偏航将使得覆冰翼型的升阻力特性恶化,导致风力机功率、推力及叶根弯矩降低;整体上,覆冰叶片的环量随着偏航角度的增加而降低,形成相对较低的叶片法向力及切向力分布。