单、双类圆柱型杆件绕流的大涡模拟研究

通过建立不同拔模角的渐变截面正圆柱型、斜体圆柱型杆件以及阶梯圆柱杆件模型,包括单杆件与双杆件,采用大涡模拟的数值方法,采取涡粘性亚格子Smagorinsky模型封闭方程,对高雷诺数下类圆柱型杆件的绕流流动进行研究。在增加横向速度的条件下,分析了各类杆件模型气动载荷的时域、频域特性,得到了阻力系数、升力系数、周向压力系数的分布规律;分析了尾流漩涡的变化规律,以及由于涡的交替脱落导致的杆件壁面压力的变化。计算结果表明单杆件模型中当拔模角增大时阻力系数的幅值在时间周期上延后出现且幅值减小;双杆件模型中则是拔模角为3°的工况,但斜体放置时拔模角为1°主频最大,同时存在低频的峰值。周期内涡旋脱落产生一个周期升力变化的同时,产生1.5个周期的阻力变化。在气动载荷中升力系数受复杂工况的影响最大,阶梯圆柱型杆件的气动力稳定性较好。拔模角及横向风速影响杆件尾流的分布规律,使得涡的脱落点沿倾角及横向风速的下游方向偏移。

类高尔夫球表面处理对受电弓气动噪声的影响

针对高速列车弓网噪声,为降低主要由细长圆柱杆件构成的受电弓的气动噪声,建立三维圆柱绕流气动噪声分析模型,基于大涡模拟方法、声类比理论模拟圆柱杆件的流场特征,分析远场气动噪声频谱特性与分布规律,并对圆柱杆件表面作球缺型凹坑处理,分析表面处理方案的降噪效果。数值结果表明,来流与圆柱轴向所在平面法向的气动噪声受升力波动影响,声压级最大;圆柱来流方向前后气动噪声受阻力波动影响,声压级最小。圆柱表面球缺型凹坑处理方式可以有效降低圆柱杆件远场R=5 m处最大声压级,凹坑加密,降噪效果更好,优化模型II-1、II-2和II-3在R=5 m处最大声压级分别降低1.5 d B、1.9 d B和2.4 d B。相关结果可为高速列车噪声控制提供参考。

海洋平台圆管构件抗撞性能数值分析

为了揭示海洋平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,基于刚性楔形撞头撞击单根圆管构件场景,运用LS-DYNA软件分析撞击过程中碰撞力、能量和塑性变形等动态响应特征,并在此基础上分析结构几何尺寸参数的改变对圆管结构抗撞性能的影响,为海洋平台圆管结构抗撞性能设计提供参考。

含孔隙混凝土复合材料有效力学性能研究

混凝土、岩石等工程材料是典型的多孔介质材料,孔隙或微裂纹的存在对材料的弹性模量及强度等力学参数产生很大影响。该文基于三相球模型确定了含孔隙复合材料的有效体积模量,提出采用空心圆柱形杆模型推导得到了含孔隙复合材料有效剪切模量的理论公式,并在各向同性材料的假设条件下确定了材料的有效弹性模量及泊松比;推导并得到了含孔隙材料的有效抗拉、抗压强度及有效抗剪强度与孔隙率之间的定量关系公式,并进一步得到了含孔基质在达到有效强度时的临界应变与孔隙率之间的定量关系。结果表明该文方法能较好的预测含孔混凝土材料的有效力学性能,且公式简单,易于应用。