不同间距串列双球壳屋盖风荷载干扰效应大涡模拟

采用基于空间平均的大涡模拟方法,以串列双球壳屋盖为对象,研究了对不同中心间距下串列屋盖的风致干扰效应。首先,将球心距为160 m的双球壳屋盖大涡模拟结果与风洞试验进行对比,验证了数值模拟方法及参数的有效性;其次,对比分析球心间距分别为160 m和190 m时双球壳屋盖表面的风压分布特征,研究了不同中心间距对球壳屋盖表面平均和脉动风压分布的影响;最后,结合非定常绕流风场,研究了中心间距对串列双球壳屋盖风荷载的影响机理。结果表明:考虑的中心间距下,串列双球壳屋盖的平均和脉动风压系数的变化趋势类似;上游屋盖的遮挡效应减弱了下游屋盖迎风面的正压,但当间距比较小时,下游屋盖的阻塞作用会加剧上游屋盖的流动分离,使得顶部天窗的局部风吸力明显增加;随着间距的增大,上游屋盖背风面的分离涡由小尺度条带涡变化为大尺度弧形涡,使得屋盖顶部天窗、上游屋盖背风面和下游屋盖迎风面的风压脉动更为显著。

Dome效应对四孔大气相干长度仪系统性能的影响

以水平方向距仪器1 000 m的卤钨灯为光源,通过同步对比实验探究了两台四孔大气相干长度仪的系统性能。实验结果表明,由它们测得的大气相干长度的大小和总体变化趋势能够较好吻合,相关性系数均在0.94以上,具有较好的一致性。在此基础上,进一步研究了Dome效应对该系统性能的影响。该效应的影响主要表现在使大气相干长度变小,其强度则由系统沿光路方向移动的距离决定。当移动距离小于15 cm时,Dome效应较弱,不会对实验结果产生明显影响;在距离从15 cm增至55 cm的过程中,其强度不断增加,并在55 cm处达到最强,此后则不再随距离的增加而变化。在整个实验过程中,实验结果的相关系数始终在0.9以上,即Dome效应对大气相干长度的总体变化趋势没有明显影响。

大跨索穹顶屋盖结构风洞试验及敏感风速研究

大跨索穹顶屋盖结构频率密集,其风振动力响应复杂,不同风速下脉动风响应对大跨索屋盖结构的风敏感性影响一直是当前风工程研究的热议难题。针对大跨索穹顶屋盖结构,设计制作了缩尺比为1∶250的试验模型,在B类地貌下开展了36组风洞测压试验,研究了全风向角下大跨索穹顶屋盖结构的风压峰值分布规律和典型不利风向角,最后基于风洞试验数据,探究了索穹顶屋盖在不同风速等级下的风振敏感性。结果表明:索穹顶屋盖主要以承载负风压为主;屋面以承载Z向负风振位移响应为主,呈现中心区域向周边下降的变化规律;屋面Z向风振位移响应随风速增大而递增,平均风响应随风速增大呈线性递增;部分风速等级下索穹顶屋盖的脉动风位移响应和总极值位移响应敏感,且风振系数较大;结构屋面响应最大点处风压系数时程傅里叶变换幅值在结构前10阶部分频段为峰值,表明索穹顶屋盖结构存在敏感风速范围,其脉动风响应显著,且与结构模态自振特性密切相关,抗风设计时应找出敏感风速范围,并对响应显著区域加强抗风设计。

SMA-摩擦阻尼器对索穹顶结构减震性能分析及设计方法

针对大跨空间结构减震控制问题,采用了一种适用于大跨空间结构的SMA-摩擦阻尼器,该阻尼器将形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)的超弹性特性与摩擦阻尼器的高耗能特性相结合.以天津理工大学体育馆的索穹顶结构为研究对象,通过计算附加模态阻尼比,得到了阻尼器的优先布置位置.基于多尺度有限元模型,研究了索穹顶结构的减震性能及SMA-摩擦阻尼器在地震中的力学性能.结果表明:在天津理工大学体育馆索穹顶结构中,阻尼器应优先替换内圈撑杆.随着地震动强度由0.07g增至0.40g,阻尼器滑动位移提升,减震性能增强,跨中节点竖向峰值加速度减震率平均值由11.97%增至30.35%,跨中节点竖向峰值位移减震率平均值由27.46%增至37.10%,杆件峰值应力减震率平均值由8.29%增至11.55%.该索穹顶结构一阶自振频率较低,与长周期地震动的傅里叶幅值集中区域接近,在长周期地震动下会有更大的动力响应,导致阻尼器滑动位移变大,耗能能力增强,结构竖向峰值加速度减震率和杆件峰值应力减震率平均值可达36.85%和15.13%,减震效果优于普通地震动.最后,对影响阻尼器滞回性能的力学参数高强螺栓预紧力和合金丝数量进行参数化分析,并结合阻尼器在结构中的受力,得到了阻尼器的力学参数设计方法,可供实际设计时参考.

边界效应对导弹头罩流场热环境数值仿真影响

针对边界效应对超声速导弹头罩热力环境数值仿真准确度产生影响的问题,采用流-热-固多场耦合分区求解方法,建立了导弹头罩数值仿真模型,对其流场与结构温度场进行数值模拟,实现导弹头罩流场热环境精确仿真计算和边界效应对导弹头罩热力环境数值仿真影响分析。结果表明:随着边界远离头罩驻点,温度场的边界效应逐渐减弱;边界距离头罩驻点的远近对压力场无影响;热环境分析时需要考虑边界效应,流场分析时可以忽略此效应;此研究对导弹头罩热力环境预示数值仿真计算具有指导意义。

圆屋附近大气折射率结构常数的空间分布

通过两点温度脉动法,测量了孤立建筑物圆屋附近不同位置的折射率结构常数,对比分析了气象塔8.0,6.0 m高度处的折射率结构常数。结果表明:圆屋附近8.2,8.5,9.0 m高度处的折射率结构常数要比非圆屋附近同高度的结果大;距离圆屋等距离垂直方向的折射率结构常数大于水平方向的测量结果;因此将圆屋附近认为是近地面的假设不成立;圆屋附近温度谱幂率基本符合"-5/3"定律。

气动光学头罩热辐射效应数值仿真研究

气动热环境下高速飞行器的光学头罩由于受气动热效应作用,其温度急剧升高,产生严重的气动热辐射效应。为评估气动热环境下高速飞行器光学头罩热辐射对探测系统性能的影响,采用有限光线代表连续辐射的方法,并引入热瞳概念建立了气动光学头罩热辐射传输计算模型并对气动光学头罩自身干扰辐射光线在光学系统内的传输进行了数值仿真,考察了光学头罩温度场为非均匀分布时其自身干扰辐射在探测器接收面的辐照度分布。研究结果表明:由头罩顶点求得的热瞳是光学头罩热辐射能的公共入口,它可将光线追迹的时间减小至追迹全部光线所需时间的十几分之一;根据探测器接受面干扰辐射随时间的变化趋势可知在飞行数秒后头罩干扰辐射将淹没目标信号,气动光学头罩热辐射效应不容忽视。

军用光学整流罩技术研究的进展

光学整流罩广泛应用于机载、弹载等军用光电系统中,对成像功能的实现起着非常关键的作用。首先介绍了整流罩的设计要求与研究概况,然后讨论了整流罩的研制工艺、检测手段、试验方法等,最后简述了光学整流罩研究的最新技术动态。基于国内外研究技术状况的进展,对军用光学整流罩的技术发展方向等进行了探讨。

考虑重力效应的单层球面网壳抗冲击荷载性能

为研究冲击荷载作用下网壳结构的动力响应,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立60m跨度K8型单层球面网壳的冲击模型并进行数值分析,计算对比是否考虑重力效应两种情况下,网壳在冲击荷载作用下的动力响应.得出产生差异的主要原因:网壳结构的自重敏感性、离心力效应与几何大变形.由此得出结论:只有考虑重力效应,即冲击荷载与重力荷载同步施加到结构时,所得的动力响应才是准确的.在上述基础上,对135个K8型网壳算例进行分析,研究表明:网壳竖向变形和主要杆件受力随着冲击质量与速度的增加而增大,当质量与速度增加到一定值后,二者均不再变化.

尖晶石整流罩气动效应的试验研究

超音速导引头整流罩的气动光学效应对红外光电成像系统的跟踪、识别产生很大的影响。结合工程实际,主要开展了在6 km高空、飞行速度达到2.4 Ma的尖晶石整流罩的气动力学、气动光学效应的研究。首先,对设计的尖晶石整流罩进行了流场气动效应的仿真计算分析,并采用电弧风洞模拟试验进行了研究。接着根据试验结果,设计了尖晶石的热冲击试验,通过在尖晶石外表面镀制金刚石保护膜,实现了整流罩的消热设计。采用静态保温加热试验,研究了整流罩的气动加热对导引头跟踪成像的影响。最后,采用火箭橇模拟试验,研究了约2 Ma音速飞行的导引头的跟踪成像。初步分析了气动效应对尖晶石整流罩物理性能以及中波红外成像的影响。

北京2008奥运会老山自行车赛馆网壳结构分析与设计

北京2008奥运会老山自行车赛馆屋盖采用支承于倾斜人字形钢柱柱顶的双层球面网壳结构.由于结构跨度大,安全性要求高,除对其进行静力荷载效应、温度作用等常规分析与设计外,采用振型分解反应谱法和时程分析法进行了网壳结构的多遇地震响应分析,通过计算振型参与质量确定振型振动的主导方向及反应谱分析中参与组合的合理振型数.考虑到网壳厚跨比及矢跨比均较小,设计中对结构的非线性稳定性进行了研究;同时,对节点刚度对结构性能的影响进行了补充分析.结果表明,老山自行车赛馆球面网壳结构安全可靠,具有良好的整体稳定性和抗震性能.

人工湿地两种挺水植被净化生活污水效果研究

人工湿地中挺水植被对生活污水的净化效果尚未完全揭示,以黄花鸢尾(Iris pseudacorus)和美人蕉(Canna indica)2种常见的挺水植被组建的潜流式人工湿地为研究对象,以无植被的人工湿地为对照,比较研究了人工湿地的植被对生活污水中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4-N)、化学耗氧量(COD)的去除效果。结果表明:有植被的人工湿地和无植被的人工湿地对生活污水TN、TP、NH4-N、COD均有明显的去除效果,并且以COD的去除效果最好,NH4-N、TN、TP的去除效果次之;有植被的人工湿地对TN、TP、NH4-N、COD的去除作用明显高于无植被的人工湿地,二者的去除率随人工湿地时期变化其总趋势保持一致,均在人工湿地的稳定期最高,稳定期以后逐渐下降并趋于平稳,对TN、NH4-N、COD的去除率随人工湿地时期的变化呈单峰曲线,而对TP的去除率随时期的变化呈先平稳后下降趋势;综合比较,人工湿地的挺水植被能有效促进湿地对污染物的去除效果,但是不同植物之间去除效果存在一定的差异,美人蕉的去除效果明显高于黄花鸢尾,二者对TN、TP、NH4-N、COD去除贡献率分别为40.37%、39.08%、42.75%、41.93%和26.06%、30.56%、30.38%、31.86%。

微博与政务信息传播研究

微博具有及时性、互动性、平等性等特点。政务信息传播部门和民众借助微博传递政务信息,形成新的政务传播形态与格局;政务信息传播部门和民众作为政务微博的传播主体,需要提升微博素养,掌握微博使用技巧,提高微博传播的影响力和公信力。

二维光学头罩热辐射干扰饱和数值模拟

针对光学头罩热辐射干扰饱和问题,应用有限元法模拟了飞行高度为15 km,马赫数Ma=4时不镀膜CVD Zn S光学头罩和表面镀上1 300 nm Hf O2的CVD Zn S的光学头罩的温度场分布情况。根据光学头罩的温度场分布,仿真得到头罩干扰辐射强度的分布,从而对光学头罩的气动热辐射效应进行评估。模拟结果表明,不镀膜和镀膜CVD Zn S光学头罩的温度值相差不大,但是Hf O2薄膜对CVD Zn S光学头罩的热辐射干扰饱和产生明显的延迟,提高了光学头罩抗热辐射效应的能力。

布索对加肋穹顶索杆结构动力性能影响的研究

本文提出的加肋穹顶索杆结构是一种极有潜力的新型空间结构,为深入了解该类结构的特性,使其能应用于工程实践,对它的动力性能进行了分析.文中采用子空间迭代法及时程法对结构进行计算.首先分析了各种布索下的结构频率及布索但不施加预应力情况下结构的动力性能;接着对结构在7种布索工况下的动内力进行了分析,取得了不同位置的索对结构刚度影响的差异;最后,为进一步探讨该种结构的动力性能,分别就5种矢跨比下结构的动内力进行了比较和分析,取得了结构内力变化相对平缓的结果.由此得出了索的不同布置对结构频率有明显影响;结构布索时应施加预应力,否则将遭到动力破坏;以及斜向索对提高结构刚度作用明显,而矢跨比影响则较小等重要结论.

土的成拱效应研究现状

对现有土的成拱效应的研究成果进行了简单的分析总结,介绍了土的成拱机理、拱脚的存在形式及土拱的影响因素,并对进一步研究土的成拱效应提出一些参考建议,为研究土的成拱效应提供了参考借鉴。

大型储煤仓结构的群体风荷载研究

分别采用风洞测试及CFD数值模拟手段对某大型储煤仓群体风效应进行了研究,基于刚性模型测压试验,分别测试了储煤仓表面的外部风压,进而对群体圆壳结构表面的平均体型系数分布、风压均方根分布等进行分析,给出了可直接用于主体结构设计的抗风设计参数。基于CFD数值模拟,计算得到关键风向角下煤仓周围流场分布情况,并通过比较煤仓表面的平均体型系数分布对模拟结果进行验证。

水平行波效应下周边支承大跨度单层球面网壳的地震反应

如何考虑多点输入对大跨度空间结构的地震反应影响是当前空间结构研究领域中需要迫切解决的重要课题之一.本文以100m跨度的周边支承单层球面网壳为研究对象,考察了在水平行波效应作用下球面网壳的地震反应.计算分析表明,当波传播与振动方向一致时,行波效应使球面网壳的地震反应增加;而当波传播与振动方向垂直时,网壳的地震反应则随着行波效应的考虑而降低;行波效应的考虑使得下部结构的地震内力有大幅度的提高,如柱顶圈梁弯矩与柱剪力的最大值约增大了两倍左右.比较一致输入,下部结构内力的增大主要是由拟静力作用而引起的.结合以上的结果,本文提出了考虑多点输入影响的工程计算方法.

防护罩气动热效应对玫瑰扫描系统的影响仿真分析

针对高速飞行器气动加热效应对高速飞行器光学性能的影响,建立了防护罩热辐射模型。在此基础上,编写了仿真控制程序,利用TracePro软件,实现了光学自动追迹,动态模拟了防护罩热效应在整个光学系统扫描过程中产生的影响,以及在各光学运动部件单独扫描时的影响。通过对热效应引起的杂散光在玫瑰扫描过程中的传输路径分析,提出了建议改进措施,为高速飞行器光学性能分析及其环境失效研究提供了参考。

复杂热环境下蓝宝石共形头罩气动热效应研究

分析了蓝宝石共形头罩外流场特性,获得了头罩温度、应力、应变和形变场;根据热光效应和弹光效应计算了头罩折射率分布。研究发现复杂热环境下共形头罩驻点处和前方区域气动加热较为严重,热光效应对头罩折射率场改变的影响远比弹光效应大。研究成果对认识共形头罩气动加热的机理以及头罩防热设计具有一定指导意义。