基于雷诺平均法的四圆柱桩绕流数值模拟研究

为研究河海深水中水流对桥梁桩基础的动力学作用。文章基于ANSYS/FLUENT数值仿真软件,采用雷诺平均法研究四圆柱桩的绕流特征,分析7种不同迎流角及3种典型间距比下的四圆柱桩流场特征、各桩阻力系数及桩周床面所受切应力的分布。结果表明:迎流角与间距比均对四圆柱桩绕流特性有较强的影响;随迎流角从0°增大到45°,下游桩周床面切应力分布模式由屏蔽状态逐渐转变为分离流冲击状态;当间距比为1.0时,临界屏蔽角为5°;当间距比为1.5或2.0时,迎流角处在20°~30°之间,各桩阻力系数值均处于1.0±0.2范围,此时屏蔽效应最小。

硬化混凝土气孔结构试验原理及试验方法研究

目前硬化混凝土气孔结构测试主流方法是直线导线法和面积比法,文中通过两种方法可得到气泡间距系数、比表面积、含气量、平均气泡直径、气泡个数等硬化混凝土气孔结构参数,通过对比两种方法的原理、测试要求和测试方法,统计现行国家和行业标准,为硬化混凝土气孔结构参数试验的有效性和准确性提供参考。

混合框架可更换梁的抗震性能及设计方法

针对端板-螺栓连接的RCS混合框架可更换梁,采用ABAQUS有限元软件对其在低周反复荷载作用下的受力性能进行分析。研究了长度系数对其破坏过程、破坏模式、滞回性能、抗剪承载力和塑性转动能力等性能的影响;在此基础上,分析了加劲肋间距对剪切型可更换梁抗震性能的影响。分析结果表明:长度系数可以作为可更换梁破坏模式的控制参数,当长度系数e≤1.45时可更换梁发生剪切破坏,当长度系数e>1.45时发生弯剪破坏;长度系数对试件抗剪承载力影响较大,而加劲肋间距对抗剪承载力的影响不明显。经综合分析,提出了剪切屈服型可更换梁长度系数的建议值,即0.9~1.2。分析结果还表明,该型式可更换钢梁具有良好的承载力和变形能力,其超强系数均大于AISC给出的超强系数建议值;此外,加劲肋加密可有效防止可更换梁腹板的屈曲,进而保证可更换梁的耗能能力与塑性转角,因此,不建议将剪切型可更换梁的加劲肋间距设置过大。基于参数分析结果,从截面尺寸、承载力计算、构造措施和连接设计四个方面,给出了可更换梁的设计方法,并通过试验予以验证,为类似的结构构件设计提供参考。

自回归状态空间模型下时变声速剖面跟踪方法

讨论了一种适用于浅海的时变声速剖面跟踪方法。该方法将时变水体声速剖面的反演问题建模为由描述声速剖面时变特性的状态方程与包含声压场局部测量信息的测量方程组成的状态-空间模型,提出利用自回归分析拟合方法将声速场扰动建模为高阶自回归演化模型,并通过集合卡尔曼滤波序贯地估计时间演化的海洋声速场。利用2001年亚洲海实验环境与声速测量数据,仿真分析了基于高阶自回归演化模型的时变声速剖面集合卡尔曼滤波估计方法。结果表明,相比于利用传统随机游走状态演化模型的估计方法,该改进方法可有效降低声速的跟踪误差,并且在较低信噪比条件下仍具有较好的跟踪性能。

基于格子Boltzmann方法的低雷诺数四圆柱绕流流动模式与受力特性模拟

利用格子Boltzmann方法模拟了雷诺数为100时,均匀来流条件下的二维菱形排布的四柱绕流现象,得到了不同柱间距比下的绕流流动模式及阻力变化规律。结果表明:圆柱互扰效应与柱间距比有关,当L/D≤1.2时为单钝体模式,圆柱互扰效应以临近效应为主;当1.2<L/D≤3.5时为间隙流模式,互扰效应以临近效应和剪切层干扰为主;当3.5<L/D≤5.0时为涡冲击模式,且存在一个临界间距比(L/D=3.5)使得此时柱群尾涡最复杂,各圆柱的阻力系数在此时达到极小值。

基于资源利用率的路网容量研究

研究了剩余时空资源,通过道路的基本通行能力和交叉口的饱和流量来计算路网容量,并引入了时空资源利用率的概念.在保证道路畅通情况下提出了计算路网的最大服务交通量即路网容量的模型.

多维地震作用下偏心结构动力反应的Simulink仿真分析

理论研究与震害经验表明,地震时结构会产生不可忽略的平动与扭转耦合的空间振动,因此,对结构进行平—扭耦联反应分析具有重要意义。本文首先建立多维地震动作用下偏心结构的空间力学模型和动力方程,并编制相应的MAT LAB程序,然后将动力方程所代表的动力学系统用控制理论中的状态空间法予以描述,根据其状态方程在SIMULINK环境下建立仿真分析模型,从而求解动力方程。对一双向水平地震作用下的6层偏心框架结构进行平—扭耦联反应数值仿真分析,得出了一些有益的结论。

基于时空棱柱方法的目的地选择行为建模

基于时空棱柱方法,将人的活动区域限制在一定的时空棱柱体内,根据出行者的活动计划,确定在一定时间限制下活动场所在空间上的可达性。提出了目的地选择行为分层的建模策略。引入小区吸引力因子,构建了非线性效用函数的目的地选择行为模型,探讨了小区吸引力因子的量化过程、参数标定及结果检验。结果表明:结合出行的时空约束和地理信息系统(Geographic information system,GIS)分析能够确定出行者的目的地选择集合。具有小区吸引力因子的非线性效用函数能够更准确地预测目的地选择行为。本文研究将出行理论与出行者的实际行为相结合,为目的地选择行为的建模提供了一种新思路。

基于最大张口位移计算多条共线裂纹应力强度因子的方法研究

提出一种多裂纹应力强度因子计算的新方法。该方法是利用裂纹的最大张口位移量来确定多裂纹尖端的应力强度因子。首先基于单条穿透裂纹的张口位移与应力强度因子的解析解,推导出二者之间的对应解析关系,然后通过考虑双条共线穿透裂纹的板宽效应、裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出各种修正系数的变化曲线,进而确定双裂纹情况下裂纹尖端应力强度因子与裂纹最大张口位移之间的函数关系,最后利用复合法的思想,确定多裂纹与双裂纹修正系数之间的对应关系,进一步确定多裂纹的应力强度因子的计算方法。

方波电压下交联聚乙烯中的空间电荷特性

空间电荷现象在电气绝缘破坏中起着重要作用,但多年以来对空间电荷的研究主要集中于直流电压下,而针对方波电压下空间电荷的研究较少。为此对传统的电声脉冲法(pulsed electro-acoustic method,PEA)进行改进,可以同时向试样施加可调相位差的方波电压和脉冲电压,并利用该装置研究了不同波形参数(波形、极性、频率、占空比等)对空间电荷分布的影响。实验结果表明:方波电压下更易积累同极性电荷,单极性方波下的空间电荷积累远大于双极性方波,高频方波下空间电荷积累更为严重,占空比的增加也会导致积累电荷量的增加。

基于LS-DYNA的大空间柱壳结构爆炸波压力场分析

基于ANSYS/LS-DYNA,在验证模型及参数选取正确及可靠的基础上,建立了大空间柱壳结构在爆炸作用下的冲击波压力场计算模型。引入本征正交分解(POD)法,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱壳结构在爆炸冲击荷载作用下的压力场进行了数值模拟计算与分析,研究了跨度和矢跨比等因素对结构压力场分布的影响。结果表明,计算模型适用于大空间柱壳结构在爆炸作用下的动力响应计算。

斩波串级调速系统建模与双闭环控制仿真

考虑到电力电子器件的开关非线性给系统建模带来的困难,利用状态空间平均法对主回路各参量基本输入输出关系进行了分析,得出了主回路的简化数学模型及斩波串级调速系统的动态模型,并采用"模最佳"原则和"谐振峰值Mr最小"准则分别设计了相应的电流环和转速环,最后使用Simulink软件搭建了加入双闭环后的仿真模型给以验证。从仿真结果看出加入双闭环后的系统动态性能有很大改善,而且控制结构简单易于工程实现,同时也验证了系统建模的正确性。

大空间柱壳结构爆炸动力响应的Ritz-POD数值模拟

应用ANSYS/LS-DYNA建立大空间柱壳结构在内爆炸荷载作用下的数值模拟实验,在验证模型及参数选取的正确性及可靠性的基础上,建立了大空间柱壳结构在内爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。将Ritz振型叠加法与POD法结合,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱面网壳结构在内爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟计算与分析,研究了矢跨比和爆炸点位置等因素对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适合于大空间柱壳结构的爆炸动力响应分析,矢跨比大的结构防(抗)爆炸冲击波的能力较强。偏心爆炸比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利,设计中应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。

变压器故障改良三比值法基本信任分配函数研究

针对变压器故障诊断中改良三比值法无法准确表达样本数据对该故障的信任度大小问题,提出一种基于空间插值的基本信任分配函数研究方法。该方法以有限元原理为基础,通过分析改良三比值法每类故障特征空间,采用20节点6面体空间插值方法来构造基本信任分配函数,不仅解决了故障区域边界比值判断模糊问题,而且计算结果可以定量反映各种故障发生的可能性大小,有良好的计算精度。最后通过实例计算和8节点6面体验证,证明了该方法的可行性和有效性。

基于等效面积法的蜂窝梁挠度计算方法研究

为了研究蜂窝梁挠度的计算方法,以费氏空腹桁架理论为基础,考虑了蜂窝梁由于腹板开孔对其抗剪能力的影响,在挠度计算中计入剪力引起的剪切挠度和剪力次弯矩引起的挠度,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则推导出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以本文提出的计算公式为依据,分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件ANSYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,结果证明本文所提的挠度计算公式具有较高的准确性。

近远红外自由空间光通信中的误码性能分析

利用光子追踪法建立了大气直视信道模型,仿真分析了信噪比(SNR)、比特率和能见度三者对自由空间光通信误码率的影响。选用1.55μm和10.6μm两个波长作对比分析,结果显示两种波长的误码率随SNR的增大而减小,随比特率的增大而增大。在能见度较低时,10.6μm激光的误码性能优于1.55μm激光,并且在低SNR和高比特率的情况下,这种优势越发明显。在能见度较高时,两种波长的误码性能相差无几。

切缝法测定水泥混凝土路面残余应力数值模拟分析

残余应力和固化翘曲的存在使得水泥混凝土路面(机场道面)的开裂模式向多样化发展,对路面长期服役行为产生深远影响。利用切缝过程中板表面应变释放历史确定板内初始应力和残余应力的方法尚处于初步阶段。通过建立三维有限元模型,对切缝过程中板的响应进行数值模拟,系统分析不同测点位置、边界约束方式、地基刚度、板厚、切缝间距、切缝深度、温度场构成方式等工况组合下的混凝土板上表面的应力、应变释放规律。在此基础上提出基于干切缝法的水泥混凝土板全深度绝对应力和残余应力分布预估方法,以深距比综合考虑切缝间距、切缝深度对应力、应变释放规律的影响,以应变释放极限值考虑板的大小、厚度、温度场构成方式、下卧层刚度等因素对应变释放过程的影响,给出表征混凝土板表面应变释放规律的基函数及其参数取值。最后,通过足尺大板数值算例验证该方法的可靠性,建议试验过程中将切缝深距比终值定在1.0~1.5范围内,同时尽量不要选择切缝厚距比小于1.25的切缝方案。

高空状态下高超声速乘波飞行器气动性能模拟

运用以分子动力学为基础的直接仿真的蒙特卡罗（DSMC）方法,发展了临近空间飞行器气动性能模拟软件系统。以某型航天飞机再入大气层为例,验证了系统的有效性。对乘波构型飞行器在高度为70-100 km的临近空间区域的气动性能进行了模拟,研究了稀薄气体效应对高超声速乘波构型气动特性的影响。由于70-100 km的临近空间区域处于连续介质区与温度和速度跳跃区,在DSMC的模拟中为避免模拟陷于大量的分子碰撞计算,对DSMC算法的碰撞模型和有效碰撞次数进行了改进。研究结果表明：在临近空间区域,乘波构型的升阻比特性略有下降,但仍旧保持了高升阻比的气动优势;DSMC模拟结果与NS方程模拟结果随着高度增加,两者差距逐渐增大,稀薄气体效应逐渐显著;DSMC方法的模拟中,经过多次计算,最终确认在每个网格区域内15次有效碰撞次数足以模拟气体的宏观物理特性。

公路快速货运站点城市布局研究

针对公路快速货运站点城市布局问题开展了研究。在分析快运站点城市布局影响指标的基础上,运用聚类法对候选城市进行分类,通过秩和比多指标综合评价方法,进一步将分类结果按照候选城市建立快运站点的适宜程度排序,再按照空间合理布局的原则,选择适宜程度分类等级较高的城市,作为公路快速货运站点城市。并以黑龙江省公路快速货运站点城市布局为例,对提出的方法进行了验证。

一种改进的Q值求取方法

地震波在地下介质中传播会产生吸收衰减现象,从而使得地震资料的信噪比和分辨率降低。求取Q值的3种常规方法常Q值扫描法、VSP求值法和频谱比法均不能同时满足Q值的准确性以及时变和空变特性要求。以三维地震勘探资料为例,提出了一种求取Q值的新思路:利用VSP法得到的Q值来约束频谱比法求取的Q值。实际应用结果表明,该方法可以有效地解决Q值的准确性及时变和空变问题,使得Q补偿效果更好,从而使得地震资料提供的地层信息更加准确。