结构在无限流体域中振动时附连水质量的数值计算方法

通过对结构与理想流体耦合问题的分析 ,利用有限元法对流固耦合问题的附连水质量解耦的方法进行了研究 .对一些规则的结构进行了计算 ,同时与解析解及 Morison公式进行比较 .在对计算结果分析的基础上 ,提出了有限元法计算附连水质量时流体范围的划取方法 ,使实际工程计算能够有所依据地选定所要计算的流体范围 ,从而节省了计算工作量 .

附加质量模型在渡槽抗震计算中的适用性研究

针对南水北调中线某大型渡槽结构,分别基于流固耦合理论和附加质量方法建立了数值分析模型,对其自振频率和地震响应进行了分析。结果表明,两种模型的自振频率比较接近;附加质量模型的地震响应要大于流固耦合模型。因此,在渡槽抗震研究中,采用较简单的附加质量模型代替复杂的流固耦合模型考虑水体的影响是偏于安全的,适用于渡槽结构抗震的定性分析。

考虑水体作用的渡槽动力响应计算方法比较

在计算渡槽动力时程响应时,槽内水体的作用是不可以忽视的。采用附加质量法、Housner弹簧模型、流固耦合有限元法对简易有水渡槽模型进行了动力响应计算和分析,给出了不同方法计算结果上的差异,供计算设计者参考。

流固耦合系统动力响应分析的精细时程积分法

通过对结构与理想流体耦合问题的分析 ,利用有限元方法对流固耦合系统动力响应进行了研究 .采用精细时程积分法、威尔逊θ法和纽马克法进行计算 .算例表明 ,精细时程积分方法具有精度高、不受时间步长的严格限制和计算工作量小等优点 。

流固耦合问题中的附连水质量研究

导弹在水下运行时受到水流,波浪和冲击波等流体动力的激励时弹体将产生振动,其周围流场亦将发生变化,这种流场的变化反过来使结构受到的流体动力激励发生变化,使弹体形成新的振型,这样便形成反馈的流体-结构相互作用的流固耦合问题。在用有限元解决此类问题时,原有的动力方程中将出现附连水质量项,所以对如何运用有限元法解决附连水质量的计算是十分有意义的。本文利用变分原理推导出三维流场中附连水质量的一般公式,并给出二维及三维单元的具体表达式,可供流固耦合问题分析选用。

核废料贮存裂隙岩体耦合分析研究综述

在核废料地质处置过程中，涉及到热液力三种影响因素及其耦合问题。拟对国内外就这一研究方面的进展和现状作一介绍和评述，并对进一步研究核废料贮存围岩全耦合问题提出分析方法。

基于流固耦合方法的船舶湿模态振动研究

基于ANSYS Workbench仿真平台对船舶的干湿模态进行有限元分析。针对一艘686TEU多用途集装箱船,运用船舶建模软件建立该船三维简化模型,将模型导入仿真平台并进行船体模态特性分析。数值计算结果表明,应用Workbench平台采用流固耦合方法能够计算大型结构的模态,验证了在Workbench中使用流固耦合方法计算船舶振动干湿模态的可行性。

流固耦合理论在船体总振动附加水质量研究中的应用

基于流固耦合理论对采用刘易斯方法求得的船体总振动固有频率进行了修正,给出了修正系数,并且对流固耦合计算中流体单元范围的选取进行了计算和讨论,可提高船体总振动预报的效率和准确度。

考虑海域水位变化的船撞桥流固耦合分析

为研究水流对船撞桥过程的影响及水位对桥梁动力响应的影响,以金塘大桥非通航孔段连续梁桥为背景,采用ANSYS-LSDYNA软件建立流固耦合和附加质量2类船撞桥模型,分析流体对撞击过程中撞击力和能量转移的影响以及不同水位下桥梁各构件的动力响应,并通过缩尺模型试验验证流固耦合模型的正确性。结果表明:采用流固耦合法计算的撞击力幅值较附加质量法大15%左右;直接受撞区、桩基承台连接处、桥墩承台连接处是桥梁遭受船撞时的高危应力区;水位越高,撞击时桥梁上部构件的位移越大;低水位下,船舶直接与桩基发生碰撞,对桥梁下部结构的潜在破坏较为严重。

采用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵

利用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵,采用附加质量法分析了坝水相互作用。对地震作用下水体对坝体的影响进行了研究。结果表明,水体在地震初期对坝体的运动有一定阻尼作用,对提高坝体的抗震性能有益,但延长了坝体振动时间,并对坝体后期运动有一定作用。

计及流体效应的三体船流固耦合自振特性

采用有限元法和边界元法比较分析三体船结构的流固耦合振动问题,探讨深V型、浅吃水侧体的附连水质量对三体船总振动特性的影响。通过对全船三维结构有限元模型进行纯数值计算,获得三体船结构在无限域流场中的湿模态特性。研究发现,计及流体效应后的三体船自振频率比干模态频率明显降低,首部水平振动与尾部扭转振动的耦合振动在高阶模态中较为突出,侧体的附连水质量对三体船垂向和水平振动影响较小。

前置导管振动频率与强度分析

附连水质量的分布直接影响前置导管振动分析结果的准确性,而目前还没有针对附连水质量的精确计算公式。对此,在分析前置导管的湿模态时,分别采用公式法和流固耦合法进行计算,验证流固耦合三维数值模拟的可行性,修正公式法的系数。同时,根据不同载荷组合,对导管结构应力水平进行有限元分析校核,为相关船舶设计提供一定的依据。

基于不同碰撞模型的流冰-输水隧洞碰撞动态响应研究

位于西北寒区的输水隧洞在流冰期输水时会受到流冰不同程度的撞击作用。由于流冰与隧洞衬砌撞击时水介质会对其撞击结果产生一定的扰动性,因此,为了研究水介质对于中小型流冰撞击结果的影响作用,以引大入秦工程盘道岭37#隧洞为研究对象,分别建立基于附加质量法以及流固耦合法的流冰-输水隧洞碰撞模型,结合有限元软件LS-DYNA,对流冰撞击输水隧洞衬砌的动态响应进行研究。研究表明:由于水介质的作用,两种碰撞模型中隧洞衬砌高应力区存在着一定的差异性;在模拟流冰撞击输水隧洞时,附加质量模型的计算结果普遍偏大,但其具有建模简单且计算时间较短的优点;流固耦合模型由于将碰撞过程中动水作用以及流冰与输水隧洞逼近时产生的“水垫效应”考虑在内,使其能够更真实地模拟流冰与输水隧洞的真实碰撞状况。

大跨度大断面拱式倒虹吸桥架的地震响应分析

倒虹吸桥架由于倒虹吸管道内水体质量的影响,而有“头重脚轻”的受力特点,同时多管式倒虹吸桥架也会出现水体偏载的运营工况,在地震荷载作用下,从而导致桥架结构在地震波加速度的影响下会产生较大的位移,对结构受力非常不利,严重时会导致混凝土结构开裂、破坏,因此分析其在地震作用下的动力响应至关重要。本文以滇中引水工程中的小鱼坝倒虹吸桥架为例,使用Ansys软件建立通过Westergard附加质量法考虑流固耦合的有限元模型,研究其地震作用下的动力特性。结果表明,倒虹吸桥架结构由于跨径较大,其横向刚度和顺桥向的扭转刚度较小,地震作用时桥架结构跨中横向和竖向动力响应均较大,不利于抗震,并得出拱脚、1/4截面、排架底部等下部支承结构受力最不利。对于多管倒虹吸桥架结构的抗震计算,可直接采用最大设计流量工况,而不用考虑水体偏载时的工况,地震作用下的动力响应还由管内水体总质量占主导,水体偏载效应是影响桥架结构地震动响应的次要因素。