L形和U形三维钝体结构绕流的数值模拟研究

采用大涡模型对L形和U形三维钝体建筑物的绕流特性和风压分布特性进行数值研究.考虑平均和脉动速度入口边界,在雷诺数为1.5×105～7×105条件下,对2种钝体的9种分析工况进行瞬态动力分析,并将计算结果与已有研究进行对比.研究表明,钝体绕流对周围流场影响的强弱程度依次为尾流区、屋顶区、来流区,影响大小随着流场与钝体之间...     

外形变化对圆柱体结构绕流特性的影响∗

基于 CFD 流体计算平台 Fluent 计算软件,对雷诺数 Re=3 900 下波浪型圆柱体结构三维绕流问题进行了研究,主要分析波长比(λ/D_m=1.8~5.0)与波幅比(a/D_m=0.05~0.2)两个关键参数对波浪型圆柱体的绕流特性及其尾流场分布特性的影响且引入了光滑圆柱(UC)计算结果作对比,并进一步揭示其内在的尾流控制机理。研究表明：波浪型圆柱体尾流特性存在强烈的三维效应,节点处与鞍形处流场特性分布存在明显差异;波浪型圆柱尾流区的顺流向时均速度分布呈现出半对称 U 型,而轴向方向的时均速度分布则呈现出强烈的三维效应;波浪型柱体沿径向方向压力分布也呈现出强烈的三维效应,一般在节点处的压力达到最小值,在中间截面处压力值达到最大;随波幅比增大,阻力系数平均值与脉动性升力系数大致呈现出衰减趋势,并在 a/D_m=0.2 处达到最小值。波浪型柱体结构压差阻力的减少为结构流动控制提供相关支撑。     

定常吸气作用下的平板风致静力特性

采用基于Computational Fluid Dynamics(CFD)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气速度、吸气孔宽度计算该平板模型的风致静力三分力,进而获取定常吸气对平板风致静力作用的影响。风场数值模拟采用Reynolds Stress equation Model(RSM)湍流模型。计算结果显示,在定常吸气作用下,平板的阻力系数显著降低,扭矩系数增大,平板迎风端面的压力随着吸气能量的增强而减小,背风端面的压力基本不变。数值结果表明,定常吸气可以有效地改善平板绕流边界层结构,降低风致阻力。     

考虑水流-结构强耦合作用的水流动力效应分析

在深水桥墩及桩基础等结构地震反应中,地震激励下的水流动水压力对水中结构的作用以及结构位形变化对水体的反作用,属于典型的流固强界面耦合问题.以一顶端伸出水面的圆柱式结构为研究对象,基于任意拉格朗日-欧拉描述的Navier-stokes方程,建立了考虑水流-结构强耦合效应的水流-结构三维有限元模型.以正弦位移波输入,考察结...     

基于GIS技术的城市暴雨积涝数值模拟与可视化——以哈尔滨市道里区为例

以哈尔滨市道里区为例,通过对城市暴雨积涝条件分析建立了城市暴雨积涝三层空间的概化模型;利用GIS技术作为可视化平台,以水动力学方法采用一维非恒定流对管道内水流进行模拟,以二维非恒定流对地面水流进行模拟,同时耦合一、二维非恒定流模型并结合无结构不规则网格,建立了城市暴雨积涝数值模拟模型,实现了对城市暴雨积涝的水深和积水范围模拟及可视化。     

颗粒流冲击力研究现状及讨论∗

颗粒流包括滑坡、泥石流、碎屑流、雪崩等,通常对桥梁、公路、居民区具有较大危害。分析了颗粒流的运动过程及其侵蚀、堆积和爬高等特性;此外,对颗粒流冲击力计算模型及其野外观测结果进行阐述。结果表明:现有冲击力计算模型认为冲击力在结构全断面呈均匀分布,忽略了颗粒流的运动特性对冲击力的影响;大块石冲击力计算忽略了颗粒破碎和浆体垫层效应对冲击力的影响,造成巨大的计算误差;由于传统传感器的缺陷,现有野外观测结果也存在较大误差。对此本文提出野外观测需要通过引入或开发新式压力传感器以得到更准确的颗粒流冲击力大小及其分布形式,从而更精确的修正理论模型;理论计算模型研究工作需要考虑颗粒流浆体的垫层效应、流体与基底的相互作用及块石冲击破碎等对流体冲击力的影响,从而推导出更准确的冲击力计算模型,指导工程实际。     

钢筋混凝土叠层空腹桁架转换结构热力耦合反应分析

结合某实际大跨度转换结构工程,建立了一榀三层底部大空间钢筋混凝土叠层空腹桁架转换结构模型。采用ABAQUS大型有限元分析软件,对该转换结构模型施加标准升温及恒定竖向荷载的共同作用,进行了9种受火工况下转换结构模型的变形计算与分析,绘制了模型观测点位移与标准升温时间的关系曲线。计算分析结果显示,不同受火工况下,随着升温时间的增加,转换结构模型在常温竖向力学荷载作用下变形的基础上皆产生了复杂的附加变形。受火工况4的受火情形对底部托梁竖向变形的影响最为明显,其次是受火工况2,随着升温时间的增加,竖向变形速率较快且不收敛。托梁沿梁跨挠度曲线的对称性与受火房间位置的对称性保持一致,在非对称受火工况下,底部托梁沿跨度挠度峰值出现在转换结构模型对称轴的受火房间一侧,且边跨受火工况较为不利。随着升温时间的增加,不同受火工况下转换结构模型两侧边柱的水平侧移逐渐增大。由于受火楼层横梁受火膨胀变形的作用,受火楼层横梁位置处边柱向外凸出的侧移明显大于其他楼层。     

液化流滑变形模型及初步实验

简要分析了地震液化流滑的灾害问题,初步研究了液化不同阶段引起流滑的机制,建立了流滑变形模型,进行了三轴实验和振动台系列实验研究,着重研究了引起液化流滑的微观机制,以及如何通过孔压变化来判定和识别流滑事件.研究发现,影响液化流滑的因素主要有土壤的种类、颗粒级配和土壤赋存条件、均匀程度以及边界条件等,研究结果有助于进一步加深对液化大变形的认识.     

局部火灾羽流中心线温度计算模型及试验研究

火羽流中心线温度是局部火灾作用下整个建筑中的最高温度,获得该处温度便可对结构的火灾安全性能进行初步评判。目前比较著名的羽流温度计算模型有Zukoski模型、Heskestad模型和McCaffrey模型,Zukoski模型和Heskestad模型因不适用于火焰区的温度计算而需要修正。为了验证各个模型的适用性,在室内外开展了功率为154.4、903.2kW的小型柴油油池火试验,并将试验结果与各计算模型的计算值进行对比。同时采用各模型分别对小功率、中功率和大功率火灾的羽流中心线温度进行计算对比,在对比分析的基础上给出了大空间建筑局部火灾羽流中心线温度计算公式。     

阵性泥石流运动与堆积的欧拉─拉格朗日模型──Ⅰ.理论

自然界中的泥石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象，在流团模型的 基础上，进一步完善了基于欧拉─拉格朗日（Ｅ—Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ　Ｉｎ　Ｃｅｌｌ）算法，细化了流元结 构，建立了能够模拟典型阵性泥石流发生、运动和堆积的准结构两相流模型。求解该模型不仅可以 模拟泥石流运动过程，而且可以对泥石流的堆积过程、停积形态、冲刷特征及泥石流中多组分颗粒 的分选特征进行定量描述。     

城市供水管网抗震功能可靠度分析

介绍了供水系统功能分析中的经验渗漏模型,在此基础上给出了一个新的改进算法。将建议模型与供水系统水力分析方法相结合,并引入一般结构分析中的一次二阶矩方法,提出了一类求解供水网络节点及系统功能可靠度的方法。对一典型供水管网进行了流分析,将建议模型计算所得结果与常规渗漏模型进行了比较,结果说明建议模型可行,计算结果合理可信。     

模型试验研究碎石土斜坡优先流机理

通过自制的试验装置,模拟天然降雨过程,研究碎石土斜坡优先流的形成机理以及优先流对碎石土斜坡地下径流的影响,为揭示降雨诱发碎石土斜坡变形破坏机理提供理论依据和数据支撑。研究了颗粒组成结构、降雨历程、地下水、干缩、冻融交替等因素对碎石土斜坡优先流的影响,以及优先流对碎石土颗粒组成结构、碎石土斜坡地下径流的影响,揭示碎石土斜坡优先流的形成机理。通过染色示踪试验,揭示了碎石土斜坡优先流的形态和分布特征,为碎石土斜坡优先流的进一步量化研究提供依据。     

泥石流堵塞坝溃决模式实验

为了研究泥石流堵塞坝溃决的模式,采用模型实验对堵塞坝溃决的过程进行模拟,实验历时2个月,共13组.实验中,通过改变主沟的水力参数和坝体参数研究泥石流堵塞坝溃决的全过程,并作了相关记录.通过对理论和实验数据的分析,泥石流堵塞坝的溃决形式有3种:冲刷溃决、有表面流的泥石流堆积体水力再启动、没有表面流的泥石流堆积体重力再启动.讨论了冲刷溃决中颗粒启动和有面流泥石流水力再启动的临界条件,并分析了启动流速u0和颗粒粒径D之间的关系;分析了泥石流重力再启动时堵塞坝坡面破坏的一般形式和特征;通过实验数据对不同溃决形式的溃决条件进行了验证,结果比较吻合.     

阵性泥石流运动与堆积的欧拉-拉格朗日模型——Ⅰ.理论

自然界中的混石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象，在流团模型的基础上，进一步完善了基于欧拉－拉格朗日（Ｅ－Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ Ｉｎ Ｃｅｌｌ）算法，细化了流元结构，建立了能够模拟典型阵性泥石流发生、运动和堆积的准结构两相流模型，求解该模型不仅可以模拟泥石流运动过程，而且可以对泥石流的堆积过程、停积形态、冲刷特征及泥石流中多组分颗粒的分选特征进行定量描述。     

锈蚀钢筋混凝土圆柱抗震性能的试验研究

对不同锈蚀程度的钢筋混凝土圆柱进行低周反复试验,研究了不同轴压比下的钢筋锈蚀率对钢筋混凝土圆柱滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性及耗能能力的影响;给出了试件累积耗能、屈服荷栽、极限荷栽、荷栽最大值和位移延性系数与钢筋锈蚀率和轴压比的关系.研究表明,随着钢筋锈蚀率和轴压比的增大,试件的滞回曲线趋于干瘪,骨架曲线下降段变陡,试...     

岩体爆破破坏效应颗粒流数值模拟验证研究

采用颗粒流方法对岩体爆炸破岩过程进行数值模拟,将集中药包作用下的爆炸球面波等效为三角形波脉冲,根据颗粒离散元原理建立了点膨胀加载法和动边界处理法,结合动三轴试验标定的细观力学参数,建立了颗粒离散元爆炸应力波传播分析模型。利用数值模拟进行了爆破破岩机理分析,探讨了不同埋深、炸点膨胀比、炮孔压力对爆破效果的影响,给出了数值模拟时合适的炸点膨胀比与峰值压力取值范围,并根据爆破工程实践对爆破漏斗效应、微差爆破效应进行了验证。研究方法简单可靠,可反映岩体爆炸应力波传播规律,动态表征岩体的破坏过程,有助于进一步加深对工程爆破效应的认识。     

基于异重流理论的潜坝堵河判别方法

针对潜坝堵河也能成灾的现象,基于异重流理论导出了泥石流龙头运动方程;对泥石流龙头运动的影响因素进行了单因素分析。分析表明泥石流粘滞系数和切应力对龙头运动速度的影响不明显,绕流阻力系数对龙头运动速度的影响最大;给出了泥石流龙头在主河里的运移距离随时间的变化曲线,在此基础上给出了潜坝堵河的最小固体物质总量计算式。     

风沙流及建筑物风沙荷载的研究进展与展望

我国西、北部地区风沙对建筑物侵袭严重,其作用效应大于净风荷载作用。但我国对于建筑物抗风沙设计理论及设计方法的研究相对较少,开展对风沙流及建筑物风沙荷载研究具有重要的理论与工程意义。简要回顾了风沙流的研究历史,概述了国内外对输沙通量垂线分布、输沙率模型、临界起沙风速、风速轮廓线规律和风沙两相流模型等物理参数模型以及建筑物风沙荷载的研究进展;总结了目前风沙两相流和建筑物风沙荷载研究中存在的问题;最后,提出了综合应用风沙现场实测、风沙风洞试验和数值模拟方法开展建筑物风沙荷载和风沙流场研究的发展展望。     

应用损伤指数的框架结构倒塌数值模拟分析

为了研究地震作用下框架结构的倒塌破坏过程,改进了原有的双参数损伤指数模型.采用非线性动力有限元法计算了结构在地震作用下的弹塑性位移时程反应,以改进的基于变形和耗能的双参数构件损伤模型计算了构件的损伤指数,并且采用加权法计算了结构的整体损伤指数.采用基于"三水准"损伤指数的抗震设防目标,对结构倒塌破坏过程进行了定量的评估,分析结果表明,改进后的损伤指数模型能定量化、连续化地描述结构的倒塌破坏过程.     

碎石土优先流初探

描述了碎石土的特点以及碎石土与一般土壤的差异，从土壤优先流形成的先决条件入手，分析了碎石土优先流形成的客观条件，并简要介绍了几个优先流理论和模型。论述了碎石土斜坡优先流机理研究的意义，结合碎石土斜坡优先流研究的现状，对碎石土斜坡优先流研究提出了新的看法。