大跨度公铁双层斜拉桥主梁涡激共振机理与控制

以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托,采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果,结合计算流体动力学(CFD)静态绕流模拟,对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法.研究表明:主梁断面原设计方案在+3°和0°风攻角下存在明显的竖向和扭转涡振现象,且振幅超过规范允许值;间隔封闭上层桥面栏杆或增设抑流板可有效抑制主梁扭转涡振,但竖向涡振振幅仍不满足规范要求;上弦杆外侧增设风嘴可有效抑制主梁竖向和扭转涡振,而下弦杆外侧增设风嘴对主梁涡振抑振效果有限.气流经主梁原设计断面上层桥面分离后,在其上下表面形成周期性脱落的大尺度旋涡,并在上层桥面后部再附,这是主梁发生竖向涡振的主要诱因;上弦杆外侧增设风嘴可引导气流平稳通过上层桥面,消除了周期性的旋涡脱落,并在其上表面形成一段狭长“回流区”,从而有效抑制了涡振的发生.

柴油机活塞环润滑油膜厚度超声波测量方法研究

活塞组件-缸套摩擦副位置处良好润滑状态能够保障柴油机的稳定运行,润滑油膜厚度能够对其润滑状态进行判断。因此本文以润滑油膜厚度为测量目标,基于等效弹簧模型超声波测量原理对活塞环位置处润滑油膜厚度开展实验研究。搭建了润滑油膜厚度超声测量实验平台,通过实验证实了超声方法的测量能力。构建了柴油机活塞环润滑油膜厚度测量方案,设计并搭建了活塞环润滑油膜厚度动态测量系统,对不同转速下的润滑油膜厚度进行了实验测量。通过对实验数据进行处理,在活塞环处测得了2.2~3.9μm的润滑油膜厚度,并且随转速增加,油膜厚度呈现增大趋势,证实了该方法的可行性。

宽幅Π型主梁涡振机理及优化措施研究

该研究以某宽幅跨江大桥Π型主梁为例,通过风洞试验和数值模拟系统地研究了该桥面的涡振(vortex-induced vibration,VIV)性能及控制措施。首先,对该桥面节段模型进行风洞试验测试,试验结果表明,该桥面原始设计方案气动外形较差,在常遇风速下会发生较大幅值的涡激振动,振动幅值超过规范所限定的最大幅值;随后,开展了5种典型的气动措施研究,并通过风洞试验对其涡振控制性能进行测试;然后,使用数值模拟对该断面的涡振与抑振机理进行研究。对比分析5种措施的试验结果,得出4点主要结论:(1)风嘴越向下偏心,抑振效果越好;(2)大尺寸风嘴涡振控制性能优于小尺寸风嘴;(3)风嘴边缘设有水平板有利于气流的提前分离,可提升抑振性能;(4)倒“L”形裙板的扭转涡振控制效果优于风嘴。基于以上试验结论,选取原始断面与控制效果较好的措施进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟,旨在探究Π型梁涡振的诱发机理及控制机理。由模拟结果分析得到,Π型梁涡振的主要诱因是由于气流在桥面上游角点处分离形成剪切层,随后在箱内形成与桥面尺寸相当的大尺度漩涡所引起的。涡振的控制机理在于通过安装气动措施,整流分离后的气流,削弱剪切层能量,进而提升Π型梁的涡振性能。该研究对Π型梁涡振性能优化具有一定的指导意义,并提出了几种有效的抑振措施,为类似桥面的工程设计提供了依据。

一种新型动态畸变模拟器数值模拟及试验测量研究

为了更准确地模拟真实进气道出口畸变,更好地评估进发匹配性能,设计了一种新型动态畸变模拟器,其主要利用扰流柱产生流向涡团,形成总压与旋流复合畸变,并利用外部射流形成畸变流场的动态变化。数值模拟结果表明:无射流工况下,模拟器下游可以产生总压与旋流复合畸变流场,畸变有一定的脉动程度;定常射流工况下,时均流场畸变程度增强,但畸变脉动程度降低,流场接近稳态;给定非定常射流后,畸变脉动程度显著增强,总压和旋流畸变指数均有剧烈波动,其中总压畸变指数标准差达到0.089,旋流畸变指数标准差达到0.077。试验测量结果表明:随着进口马赫数增加,非定常射流工况下紊流度占比达到41%~56%,综合畸变指数达到10%以上,满足实际工程中进发匹配试验对进气畸变的要求。

电力测功机动态测试平台系统

为了测试电动汽车电机驱动性能,开发了一台高性能电力测功机测试系统,该系统使用他励直流发电机负载电机和可工作在4个象限的高性能控制器,实现了电机转速的闭环控制,配备了高性能的转矩传感器和全数字化的数据采集系统,实现了对异步电机、直流电机、永磁无刷电机、永磁同步电机及相应控制器的动、静态性能测试．

窄幅钢桁梁悬索桥抗风稳定性能研究

采用风洞试验与数值计算方法,研究了新疆赛吾迭格尔大桥施工状态与成桥状态的抗风稳定性。试验与计算结果均表明:新疆赛吾迭格尔大桥的静、动力抗风稳定性均不满足要求,需采取抗风措施来改善该桥的抗风性能。结合该桥的桥型特点及地理位置选用架设抗风缆系统、采用一联中央扣、降低主缆高度、改善桥面结构等几种抗风措施来提高桥梁的抗风性能。经风洞试验与计算分析,该桥的抗风性能有了很大的改善。研究结果为以后此类桥梁的设计及施工提供借鉴。

虚拟测试技术在发动机供油提前角测量中的应用

柴油机供油提前角的正确与否直接关系到柴油机能否正常工作,并对其功率、燃油消耗率和排放标准都有直接的影响。目前,国内的柴油机供油提前角的测量一般都是采用静态测量的方法,其测量误差较大。为此,基于先进的虚拟测试技术,提出了一种新的、更精确的供油提前角动态测试方法。

发动机ECU动态测试分析系统的研究与设计

应用计算机仿真测试技术,构建了发动机ECU动态测试分析系统。系统可以模拟出实车的各种传感器信号来驱动发动机ECU作,并利用计算机虚拟仪器技术测量和显示发动机ECU的输出信号,实现在脱机状态下对发动机ECU的动态测试。通过对TOYOTA RAV4 2.0汽车发动机ECU实际测试表明,使用仿真信号驱动来模拟发动机ECU的实际工作状态,可以深入了解ECU的控制特性和工作参数,为研究和评价ECU提供大量有价值的数据。与就车测试相比,它具有调控容易、重复性好、仪器的测试范围可以无限扩展等优点。

车用发动机动态排放测试系统及其应用

介绍了某汽车开发中心发动机动态排放测试系统的系统构成、系统集成方法及部分试验结果。提出了发动机动态排放测试系统的具体构成,比较分析了发动机/测功器控制子系统的各种类型。由此,得出动态排放测试系统的设备选型及实施方案,并通过图形给出系统安装调试完成后的试验结果。

航空发动机机匣裂纹故障诊断研究

针对航空发动机机匣裂纹故障,经断口分析确定为疲劳裂纹。采用ANSYS软件建立机匣有限元分析模型并进行机匣模态及相对振动应力计算,结合发动机使用工况得出坎贝尔共振图。经与多点激振、单点响应的模态试验及应变片电测的台架动应力测试等试验结果的对比分析,在波瓣振型、振动频率及共振转速等方面相互验证,确定了压气机机匣裂纹故障原因,并在此基础上提出了改进措施建议。经长试试验考核,改进效果良好,为航空发动机机匣的结构设计、振动故障分析提供了依据。

一种基于涡轴发动机试车台的功率测量系统校准技术

在中法合作的涡轴发动机试车台认证项目中,针对试车台功率测量系统,首次开展了测扭器零值动态校准工作,突破了以往测扭器校准停留在静态校准的做法。在此基础上对水力测功器进行动态校准,采用曲线拟合方法建立水力测功器扭矩校准公式并嵌入到其功率计算程序中,最后对水力测功器测量精度进行了试验验证。结果表明:测扭器零值动态校准后,水力测功器在发动机相同设计转速下与基准试车台功率相对计算值之间的差值由最小0.017降至0.008以内,大幅提高了试车台功率测量系统的测量精度。

两种动态压力测量装置试验对比研究

针对齐平安装与准无限长管两种动态压力测量装置的结构特征,设计了多种动态压力探针。采用正弦压力发生器进行动态压力特性标定,量化了工程应用中两种结构的不同感压管腔对动态压力测量误差的影响,并在发动机总压畸变试验中进行了对比研究。结果表明,齐平安装结构中,传感器安装引起的小容腔对动态压力测量误差影响不大;准无限长管结构中,感压管腔的存在会导致动态压力幅频特性波动、相位滞后,且波动量与感压管腔长度正相关,相位滞后与感压管腔大小呈线性特征。

流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施

以某主跨390 m的独塔流线型钢箱梁斜拉桥为工程依托,采用风洞试验与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)相结合的方法对流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施进行研究。首先,采用几何缩尺比为1∶30的主梁节段模型进行主梁涡振性能与气动控制措施优化研究;其次,采用CFD方法对主梁涡振响应进行流固耦合计算,将Newmark-β算法嵌入ANSYS Fluent用户自定义函数(User Defined Functions, UDFs)实现主梁结构振动响应求解,同时结合动网格技术实现主梁断面流固耦合分析;并根据判断条件来检索箱梁壁面上的网格单元,以获得主梁断面振动过程中的表面压力,然后结合主梁结构振动响应、表面压力以及流场特征等对主梁涡激振动机理进行分析。结果表明:该桥主梁原设计方案存在涡激共振现象,将梁底检修车轨道内移120 cm可有效抑制主梁涡振响应;主梁涡激振动响应的数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好;检修车轨道内移120 cm后主要改变了箱梁下表面平均压力系数分布特性,且箱梁表面各测点脉动压力卓越频率不一致,有效减小了主梁涡激振动响应;流线型箱梁靠近迎风侧的“被动区域”对结构涡振响应贡献较小,背风侧“驱动区域”发生周期性旋涡脱落是影响流线型箱梁涡振的主要因素。

建筑雪工程学研究方法综述

建筑雪工程学系指综合物理学、地球环境学、灾害学等交叉学科,从专业角度对建筑(群)及其周围环境冬季受降雪影响进行预测及研究,以抵御由雪灾诱发建筑物倒塌事故的一门学科。从该学科中主要的三种研究方法,即实地观测、试验研究以及数值模拟为切入点对三者的发展进行梳理与深入剖析。对于实地观测,总结了国外规范中考虑风致雪漂移和热力融雪等影响因素的研究历程与相应理论模型的建立,并指出今后我国实测工作应以对足尺建筑屋面积雪特性及其演变机理为重心;通过对近年来试验研究工作的概括总结,梳理了现今试验研究的四种手段,并明确了对应试验手段相似准则的建立与参数的选取,同时指出今后在我国建立专业风雪试验的必要性;通过对CFD数值模拟方法研究进展的回顾,总结了目前数值模拟已取得的成果与存在的不足,为考虑因素全面的新数值模拟方法的发展指明方向。