非线性激励作用下载液容器内液体晃动的数值模拟

通过对周期性边界激励下的圆柱形容器内液体晃动的数值模拟,分析了载液容器壁面受力与外部激励频率、摆动半径之间的变化关系,以及液体晃动幅值、频率与外部激励频率、摆动半径之间的变化关系.分析结果表明:载液容器内的液体在经历了一段调整期后,晃动幅值趋于稳定,晃动频率接近激励频率;当外界的激励频率接近液体固有频率时,液体晃动幅值增大,对容器壁面产生的冲击力增大;液体的晃动频率与摆动半径无关,晃动幅值随摆动半径的增大而减小.该结果对于非线性激励作用下载液容器内液体晃动的研究、保证载液容器的运行的安全,具有重要的参考价值.     

新式调谐液体阻尼器的进展研究

介绍并分析了六种新颖的调谐液体阻尼器(TLD)。其中斜底式TLD、附加磁性流体式TLD(TMFD)与圆锥式TLD设计的主要目的是优化TLD中液体的晃动力;内表面带凹槽的TLD(WSDE)与带夹板网筛的TLD设计的主要目的是增加水箱内液体的耗能;带挡板式TLD设计的主要目的则是拓宽TLD的有效频率带宽。此外,提出了一种可控式TMD-TLD混合调频系统(controllable TMD-TLD hybrid system,CTTHS);而CTTHS能够保证结构物在工程振动中出现频率偏移时的减振效果。     

减震调谐液体阻尼器参数优化设计

将深水调谐液体阻尼器（TLD）作为以单一振型反应为主的建筑结构地震荷载作用下的被动减震装置，通过建立并求解TLD参数优化设计目标函数，得到最优参数实用设计表达式．同时，引入了结构-TLD系统等效阻尼比概念，给出了相应于TLD最优设计参数的等效阻尼比设计表达式．最后通过数值算例，验证了等效阻尼比表达式的适用性．     

三维带挡板箱体液体晃荡数值模拟

运用边界元法(BEM)对三维带挡板箱体液体晃荡现象进行了数值模拟.通过与解析解及实验值比较验证了方法的有效性,对带水平、竖直挡板箱体内的液体晃荡现象进行了预报,并分析了挡板的位置、尺寸对晃荡的影响.带水平挡板箱体内波位移瞬时幅值随挡板与静水面距离的增大、挡板长度的减小而增大;带竖直挡板箱体内波位移瞬时幅值随挡板高度增加而减小.对于水平激励下的液体晃荡现象,竖直挡板是降低晃荡幅度更加有效的方式;对于横摇激励下的液体晃荡现象,水平挡板是降低晃荡幅度更加有效的方式.     

高地隙喷雾机药箱液体晃动的等效力学模型研究

药液晃动是导致高地隙喷雾机侧倾失稳的重要因素。为准确预测药箱内液体晃动行为，本文提出一种单摆-质量-阻尼等效力学模型来模拟药箱内液体晃动行为。首先基于Adams虚拟样机仿真模型输出药箱所受随机加速度激励，并以此激励在Fluent中建立药箱液体受迫晃动模型，进行数值模拟液体晃动，获得了冲击力和冲击力矩与随机加速度的关系；然后对矩形截面药箱液体晃动进行动力学和流体力学分析，获得等效力学模型的相关参数，建立了MATLAB/Simulink系统仿真模型；最后通过Fluent验证了系统模型在充液比0.5时的可靠性。结果表明本文所建立的等效力学模型能够较准确地模拟液体晃动行为。     

内置挡板调谐液体阻尼器的减振性能研究

为增大调谐液体阻尼器的减振效果,文章提出了内置挡板调谐液体阻尼器,推导了该新型调谐液体阻尼器的基本运动方程,分析了挡板的耗能减振作用以及该新型阻尼器对结构的附加阻尼比．采用Matlab语言编制了内置挡板调谐液体阻尼器的动力分析计算机仿真程序,对某26层典型算例进行了脉动风激励下的结构动力时程仿真分析,并与普通调谐液体阻...     

半球形容器中液体自由晃动非线性现象的实验研究

为了研究航天工程经常采用的半球形容器中液体自由晃动的非线性现象,采用激光位移传感器测量了半球形容器中液体第一阶侧向晃动自由衰减时波高随时闻的变化情况,然后通过数据处理进一步得到了频率和阻尼比的时间历程.结果表明,整个晃动过程可以分为比较分明的非线性和线性2个部分;在非线性部分不论何种液深情况液体的大幅晃动都表现出软特性,这与矩形容器的情况有所区别,晃动过程中阻尼比随振幅的变化关系比较复杂.值得注意的是阻尼比第一次起伏结束的时刻与频率由上升过渡到平穗的时刻大体一致.     

内置格栅诱导通道的太阳能通风墙性能

提出一种利用太阳能和风能实现室内自然通风的新型内置格栅诱导通道的太阳能通风墙模型,通过三维数值模拟研究在不同室外风速和太阳辐射强度下结构参数对其通风性能的影响.结果表明,内置格栅诱导通道可以有效利用室外风形成对太阳能通风墙主通道内气流的诱导作用而强化自然通风;该太阳能通风墙通风量随格栅间距与格栅高度比值的增加先增大后减小,存在最佳比值使通风量最大;随着风诱导通道宽度与主通道宽度比值的增加,不同室外风速下的通风量均呈先增大后减小的变化趋势.     

限宽水域中船舶平面运动机构试验及水动力导数数值模拟

为探究有限宽度水域中大型船舶的水动力特性,基于计算流体力学(CFD)技术对限宽水域中的平面运动机构(PMM)试验进行数值模拟.在对有限水域宽度的PMM试验的动态模拟上,开发了混合动网格技术,数值计算结果与循环水槽PMM试验结果对比证明采用该方法有效.继而模拟不同宽度水域中的PMM试验,分析船舶水动力随运动速度变化的关系.结果表明,限宽水域中水动力随运动速度变化的非线性特征更为显著,船舶操纵加速度导数增大,位置导数减小,旋转导数的绝对值有所增加,二阶非线性导数值变化较大.     

外部动态激励作用下齿轮系统非线性动力学特性

为了研究外部动态激励作用下齿轮系统非线性动力学特性,建立了考虑周期时变刚度、齿侧间隙、黏弹性阻尼和外部动态激励的单自由度直齿轮副系统动力学模型。针对外部动态激励作用下的周期时变刚度、齿侧间隙、激励幅值和阻尼比对齿轮副系统动力学特性的影响,采用增量谐波平衡法来求解齿轮副系统的稳态周期响应,并采用四阶变步长Runge-Kutta数值方法进行了验证。研究结果表明,增量谐波平衡法求解结果与数值仿真结果吻合得较好,齿轮系统在外部动态激励作用下会引起参数共振、多值解和幅值跳跃等非线性动力学行为,增大激励幅值和阻尼比等参数,能够有效控制齿轮系统的非线性振动响应。     

格栅湍流场湍流特性的数值模拟

目的为验证数值模拟方法对于求解格栅湍流场的可行性,研究格栅下游流场湍流特性的变化规律.方法运用计算流体动力学(CFD)技术,采用大涡模拟(LES)方法,对两种格栅的三维数值模型进行计算.结果对于格栅湍流场的湍流特性,数值模拟结果同风洞试验结果吻合良好,所得规律一致.随着距格栅距离的增加,流场的湍流强度呈指数下降趋势,湍流积分尺度呈线性增加趋势,脉动风功率谱形状保持一致,但总能量呈减小趋势.结论数值风洞作为分析格栅湍流场的一种新手段,具有结果可靠、灵活性强、成本低等优点.     

三维液体大幅晃动及其抑制的数值模拟

利用 AL E( Arbitrary L agrange- Euler)有限元方法 ,以速度和压力为基本变量 ,数值模拟了圆筒形贮腔中不可压粘性三维液体的大幅晃动问题 .为了避免混合插值在求解三维问题中的数值计算麻烦 ,推导了分步插值的有限元计算格式 ,得到了横向强迫晃动下的速度及压力响应 .根据工程需要 ,对带有圆环形肋板的圆筒形贮腔中的非线性晃动进行了数值模拟计算 ,得到了强迫激励下的速度及压力响应 ,并将得出的一些重要结论与有关实验结果进行了对比分析 .     

运动容器内液体大幅非线性晃动实验研究

为分析液体大幅晃动的非线性效应,对矩形容器内液体晃动的拍振和共振现象进行了相关实验研究.通过振动台对充液容器施加横向简谐激励,观察自由液面的运动形式,并采用压力传感器测量容器侧壁某点处的液体压力时间历程.实验结果表明,对于拍振晃动的情况,能够观察到明显的晃动非线性特征;对于共振晃动的情况,自由液面将很快表现为三维剧烈运动的形式,通用的非线性晃动理论模型已经失效.通过对实验结果与理论模型的数值结果进行比较,讨论了理论模型与真实晃动之间的共性与差异.     

温度和桥面激励联合作用下斜拉索非线性振动特性分析

研究热状态下受桥面激励作用的超长斜拉索主参数共振问题。计入斜拉索初始垂度和几何非线性的影响,建立温度场中斜拉索的非线性振动力学模型,推导出热状态下受桥面激励作用的斜拉索面内参数振动控制方程,利用多尺度法求解系统主参数共振的近似理论解,并编制程序进行数值计算,分析温度变化、激励幅值、调谐值、索力、阻尼比对系统振动的影响。结果表明:随着温度升高,斜拉索主参数共振区增大,但其振幅有减小趋势;增大桥面激励幅值,会使得拉索参数共振区显著增大,而增大索力和阻尼,拉索共振区将减小;拉索发生参数振动时具有硬弹簧特性,幅频曲线随调谐值的增大存在多值响应,会出现"跳跃现象"。     

三维液体大幔晃动及其抑制的数值模拟

利用ＡＬＥ（Ａｒｂｉｔｒａｒｙ Ｌａｇｒａｎｇｅ－Ｅｕｌｅｒ）有限元方法,以速度和压力为基本变量,数值模拟了圆筒形贮不可压粘性三维液体的大幅晃动问题,为了避免混合插值在求解三维问题中的数值计算麻烦,推导了分步插值的有限元计算格式,得到了横向强迫晃动下的速度及压力响应,根据工程需要,对带有圆环肋板的圆筒形贮腔中的非线性晃动进行了数值模拟计算,得到了强迫激励下的速度及压力响应,并将得出的一些重要结论与     

汽车空调外循环进水特性分析

为了改善汽车空调外循环进气口在下雨天易进水的问题,采用CFD方法模拟了雨滴粒子随气流从空调外循环通风盖板进气格栅到空调外循环进气口的运动过程,研究了汽车空调外循环进水特性的机理.基于空调外循环盖板上进气格栅的位置、格栅开口面积以及格栅开口形状的不同分别建立仿真模型,在进气阻力大小允许范围内,通过优化空气气流的运动形态来减小空调外循环进水量.结果表明:空气气流的运动形态、雨滴粒子的大小和降雨强度是影响汽车空调外循环进水量的主要因素;增大进气格栅与进气口的距离、减小格栅的开口面积、改变进气格栅的开口形状,可以减小汽车空调外循环进气口的进水量.     

测点处倾角对液位连通管式竖向位移测量的影响

结构竖向位移测点处发生竖向变形时将引起测点处倾角的变化,导致既有开放连通管式竖向位移测量结果准确性和系统抗干扰能力的改变。通过理论分析,研究了倾角对开放连通管式竖向位移测量准确度的影响,对比分析了倾角对系统抗干扰能力的影响,推导了最优抗干扰能力时水平段管道内径与管长的关系。结果表明:(1)测点处倾角引起测量准确度下降;(2)考虑测点处管路倾角、液体阻尼的单连通"U"型管内液体振荡形式为二阶非线性微分方程;(3)随着倾角的增加,管内液体振荡周期变长、振幅减小;(4)随着水平段连通管截面积的增大,管内液体振荡周期缩短、振幅增大,振荡时长增加;(5)工程实例表明,在管内径小于最优管内径时的测量结果具有显著的削峰效应。     

调谐液体阻尼器对桩应力影响的振动台实验

通过土 -桩基础 -钢结构 -调谐液体阻尼器 (TLD)模型振动台系列实验 ,分析了在安装TLD前后 ,桩的动应变反应分别随不同的TLD与结构频率比 β、不同地震波以及沿桩深度不同位置等情况下的变化情况 .数据结果显示TLD在减小上部结构振动的同时 ,也会使桩的动力反应减小 ;同时通过对实验数据的分析 ,得到了一系列与这一减小趋势相关的结论 .     

水平和竖向地震作用下土工格栅加固高坝的动力响应分析

由于高土石坝中土工格栅与界面的复杂性,用复合材料法和钢筋代替格栅等方法不能充分反映土工格栅与土体之间相互作用的问题。文章利用FLAC~(3D)有限差分软件中geogrid单元模拟土工格栅及耦合界面,采用修正后的M-C模型模拟坝体材料的非线性;研究在地震荷载作用下对加筋土工格栅的高土石坝的加固效果,进行了三维有限差分化分析;计算结果表明,土工格栅加固高土石坝有助于减小坝体整体位移,增大坝体的安全系数,从而起到整体加固的作用。     

气升式反应器气液混合及传质特性的CFD模拟

气液混合时间和体积传质系数是气升式反应器设计和放大的重要参数。采用实验与流体动力学CFD数值模拟技术相结合的方法对气升式内环流反应器的气液两相混合和溶氧过程开展研究。以欧拉-欧拉模型为基础,利用标准k-ε及多尺度气泡(MUSIG)模型耦合Higbie渗透理论进行计算,对反应器内气液两相流的混合和氧传质进行CFD数值模拟。考察示踪剂进样位置和表观气速对混合时间的影响,并研究表观气速对体积传质系数的作用规律。结果表明:示踪剂注射位置越靠近曝气区,气液混合时间越小,在一定表观气速下,混合时间随着表观气速的增大而减小,体积传质系数则随着表观气速的提高而增大,CFD数值模拟结果与实验结果较好吻合,进一步验证了CFD数值模拟技术在气升式反应器设计和放大中的可行性。