基于POD-RBF方法的管道内壁几何识别

针对天然气、石油等管道内部被腐蚀问题,基于本征正交分解-径向基函数(POD-RBF)提出了一种管道内壁几何识别方法.考虑静磁场并建立管道的简化有限元模型,构建变几何样本库,实现了POD-RBF对任意形状的响应预测.该方法在降阶分析的同时避免了迭代过程中因几何的改变需反复求解刚度矩阵,在很大程度上提高了计算效率.采用灰狼优化(GWO)算法对目标函数实施优化,避免了在变几何过程中灵敏度的求解.算例结果显示,该文方法可高效准确地反演管道内壁的几何形状,即使在引入噪声后GWO算法仍具有较好的稳定性.

浅埋双连拱隧道中墙的合理选用

双连拱隧道的中墙是结构受力的关键构件,又对隧道防排水有较大影响,因此,合理选用中墙形式至关重要。通过建立双连拱隧道的三维有限元模型,模拟了不同围岩级别条件下浅埋双连拱隧道不同中墙形式的力学行为,得出了中墙的基本受力规律,提出了不同围岩级别条件下修建浅埋双连拱隧道所采用的合理中墙形式,为双连拱隧道的中墙设计提供依据。

消力池导墙脉动壁压的正交分解与低阶近似

为进一步了解水流作用于消力池导墙上脉动压力的特性,通过模型实验获得了作用于消力池导墙上的脉动壁压信号,讨论了消力池导墙脉动壁压的统计特性。将正交分解与低阶近似方法引入到消力池导墙脉动壁压的研究中。实验与计算结果表明,作用于消力池导墙上的脉动压力强度的最大值与上、下游水位差有关,而且消力池导墙上脉动压力时均信号可以用正交分解进行描述。

正交分解法在脉动壁压研究中的应用

对水流脉动壁压的研究,不仅有助于了解水流内部的紊动结构,而且具有重要的工程应用价值。介绍了正交分解法在脉动壁压研究中的应用。通过实验获得了某消力池导墙的脉动壁压信号,并将正交分解方法引入到脉动壁压的研究中。计算结果表明脉动壁压可用正交分解进行描述,而且对其进行低阶近似颇为有效。

紊流边界层脉动壁压研究

通过试验获得了紊流边界层脉动壁压信号,讨论了不同雷诺数条件下水流脉动壁压的统计特性,并对实测的脉动壁压进行了正交分解与低阶近似的研究.计算结果表明,紊流边界层的脉动壁压可用正交分解进行描述,其特征值随阶数的增加而减小,说明雷诺数越高,紊流中含能模态的激发越多.对脉动壁压进行低阶近似所须的阶数也与雷诺数的大小有关.

正冲击射流脉动壁压的正交分解与低阶近似

为更好地了解冲击射流脉动壁压的统计特性,通过实验对其脉动壁压强度与频谱特性进行了研究,并对冲击射流脉动壁压时序信号的正交分解与低阶近似进行了探讨。根据实验结果得到了脉动壁压强度的拟合公式,其壁压表现为窄带低频过程。

汽油机进气过程缸内气流及边界层流动特性

将改进的延迟分离涡模型(IDDES)应用于汽油机进气过程缸内气流运动的数值模拟,通过壁模型的改进提高了对内燃机近壁流动模拟的可靠性.模拟结果得到了近壁显微粒子图像测速技术(micro-PIV)试验数据的验证,在此基础上,研究了进气射流影响区域近壁量纲为1的速度分布,分析了缸内不同尺度分流场的能量分布和近壁区域瞬时流场的准周期波动.研究发现:高升程、高气道压差工况拟序流场占能比例仅有11%,而低升程、低压差工况可达到37%,拟序流场占能比例的增加使流场变动显著增大.进气射流存在明显的摆动现象,进气射流区域的拟序流场中可以观察到明显的旋涡结构,且旋转方向呈现准周期性翻转.对于近壁流动,受进气射流波动影响,区域内边界层量纲为1的速度分布在对数区过早地向下弯曲,偏离对数分布,与稳态槽道流动边界层有较大的差异.

某办公楼墙体裂缝分析及处理

针对某办公楼的墙体裂缝,从墙体变形、载荷变化和施工操作等方面进行了原因探析,认为材料干缩是导致裂缝的主要原因,而钢矿渣膨胀的突发性特征,也是导致裂缝产生的原因。据此采用了相关对策,取得了较好效果。

近壁湍流的降阶模型及应用

由条带和流向涡的循环再生构成的近壁自维持过程(self-sustaining process,SSP)是壁湍流产生和维持的重要机制.文章通过对最小槽道的直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)获得近壁自维持过程的流场数据,采用正规正交分解法(proper orthogonal decomposition,POD)对该数据进行分析,获得了不同流向和展向尺度的特征模态,通过将Navier-Stokes方程在这些模态上进行投影,得到近壁自维持过程的降阶模型,并采用DNS数据对降阶模型的预测能力进行了评价.该模型被初步应用于大涡模拟近壁模型的构造.

UHP电弧炉炉壁衬合理厚度的探讨

通过分析UHP电弧炉内热流强度产生的热冲击应力对炉衬使用寿命所产生的影响,提出了通过计算炉壁衬极限升温速度,结合热阻校验的方法,计算UHP电弧炉炉壁衬合理厚度。经过实际工程应用证明该方法所计算炉壁衬厚度比较合理。

复合式(三作用)深基础结构的研究设计与应用

在深基础结构工程设计中,将地下连续墙、地下室底板和部分楼板、梁作为深基坑开挖时的支护体与临时支撑;将地下连续墙作为地下室外墙板,临时支撑再转换为地下室的梁与楼板;将地下连续墙作为主体垂直荷载承重结构的一部分,即所谓复合式(三作用)深基础结构.

浅谈小高层住宅结构设计的几个问题

作者结合参与的一个小高层住宅小区结构设计,围绕着小高层住宅结构的结构选型、基础设计以及短肢剪力墙设计等问题做了一些探讨,总结了小高层住宅结构设计的特点。

旧城区绿化工程设计要点

在长春市南湖街道社区绿化工程设计中，从营造富有特色的人居环境为出发点，重点解决了人与环境的融合、居住环境自然化及整体环境文化品位等问题。

中天广场地下室基坑支护技术

中天广场基坑采用地下连续墙加锚杆外支撑和地下连续墙加中心岛内支撑两种方式。主体结构采用中心岛顺作法施工 ,周围圈梁顶板下采用逆作法施工。采用了8个区段及8个阶段的施工程序。由于以上技术的合理运用 ,为顺利完成地下室结构及整个工程打下了基础。

基于全局POD降阶模型的复杂薄壁结构减振优化

为了提高航空航天复杂薄壁结构频响分析效率及减振优化效率,提出了一种基于全局POD降阶模型的高效减振优化方法。离线阶段,通过CV-Voronoi序列采样方法增加样本构型,其相比于传统直接采样方法能够自适应确定加点数目,并且全局精度更高,进而结合POD技术进行减缩基矩阵更新,构建面向优化设计空间的全局减缩基矩阵,实现对结构刚度阵、质量阵、阻尼阵的模型降阶,形成全局POD降阶模型。在线阶段,采用全局POD降阶模型替代全阶模型进行快速频响分析以提升分析效率,进而采用基于代理模型的高效全局优化方法开展减振优化设计,进一步提升优化效率。通过开展圆柱壳及S弯曲面加筋壳减振优化算例研究,验证了提出方法具有模型降阶精度高、寻优高效等优势。

展向振荡对激波/湍流边界层干扰的影响

周期振荡作为一种有效的壁面流动控制手段受到广泛关注,而其对激波/湍流边界层干扰的影响目前鲜有研究。本文采用高精度直接数值模拟(DNS)方法对马赫数2.9、12°激波入射角、强振荡下的激波/湍流边界层干扰进行了系统研究。通过与无振荡工况的定量比较,揭示了展向强振荡对干扰区内复杂流动结构的影响规律及作用机制,如分离泡尺度、物面压力脉动非定常特性、物面剪切的非定常特性及统计特征等。研究发现:在展向强振荡作用下,分离点位置提前,间歇区长度增大;同时由于分离泡内强黏性耗散的影响,展向振荡的穿透高度约为分离泡高度的4%,因而对流动结构不会产生实质影响。但展向强振荡会对壁面附近流动造成显著影响,如强振荡诱导的壁面展向速度远大于流向速度,造成流向剪切与展向剪切之间夹角的概率密度函数峰值从0°偏移到80°~90°之间。物面压力及剪切本征正交分解分析表明,展向振荡会导致模态能量从低阶模态向高阶模态转移,降低低频运动的能量占比,增强再附后Grtler涡等壁面附近旋涡结构的强度。

膨胀效应对激波/湍流边界层干扰的影响

采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9,30°激波角的入射激波与膨胀角湍流边界层干扰问题进行了数值研究。入射激波在壁面上的名义入射点固定在膨胀角角点,膨胀角角度分别取为0°、2°、5°和10°。通过改变膨胀角角度,考察了膨胀效应对干扰区内复杂流动现象的影响规律和作用机制,如分离泡、物面压力脉动特性、膨胀区湍流边界层和物面剪切应力脉动场等。研究发现,膨胀角角度的增大使得分离区流向长度和法向高度急剧降低,尤其是在强膨胀效应下分离泡形态呈现整体往下游偏移的双峰结构。物面压力脉动功率谱结果表明,膨胀角为2°和5°时,分离激波的非定常运动仍表征为大尺度低频振荡,而膨胀角为10°,强膨胀效应极大地抑制了分离激波的低频振荡,加速了下游再附边界层物面压力脉动的恢复过程。膨胀区湍流边界层雷诺剪切应力各象限事件贡献和出现概率呈现逐步恢复到上游湍流边界层的趋势,G?rtler-like流向涡结构展向和法向尺度变化剧烈,同时在近壁区将诱导生成大量小尺度流向涡。此外,物面剪切应力脉动场的本征正交分解分析指出,膨胀效应的影响体现在低阶模态能量的急剧降低从而使得高阶模态的总体贡献相对升高。

激波/湍流边界层干扰物面剪切应力统计特性

为了揭示激波/湍流边界层干扰区内物面剪切应力统计特性的演化规律,采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9、12°激波角的入射激波与平板湍流边界层相互作用问题进行了研究。通过与风洞试验数据的比较分析,验证了计算结果的可靠性。系统地探究了干扰区内物面剪切应力的典型特征,如预乘谱、概率密度分布和相干结构等。研究结果表明,分离激波的低频振荡运动对流向及展向分量的预乘谱均没有实质影响,其脉动仍以高频特征为主,低频能量变化较小。干扰区内流向剪切应力概率密度函数分布变化剧烈,分离泡内对数正态分布规律不再适用,而展向剪切应力在干扰区内与正态分布较为接近。相较于上游湍流边界层,分离泡内物面剪切应力矢量夹角与幅值的联合概率密度变化显著,峰值概率降低,峰值范围增大。此外,流向剪切应力脉动场的本征正交分解分析指出,主能量模态与分离激波的低频振荡以及下游再附边界层内的G?rtler-like流向涡结构密切相关。