湖南大学风工程试验研究中心

湖南大学风工程试验研究中心的大型边界层风洞长54米、宽18米包含，二个试验段，高速试验段长17米、宽3米、高25米，最大风速58米/秒，可进行汽车模型、桥梁节段模型均匀流风洞试验，可以模拟大气边界层风特性，进行桥梁节段模型风洞试验，高层建筑抗风试验；低速试验段长15米、高44米、宽55米，可进行边界层内大跨度桥梁全桥模型抗风试验，高层建筑群、大跨结构和高耸结构抗风试验、人行高度风环境试验等，是国内同类型风洞中尺寸最大、功能最强的边界层风洞。     

大型低速风洞收集器及过渡段有限元分析

大型低速风洞是国内新建的低速风洞,3/4开口试验平台是大型低速风洞重要的试验设备之一,而收集器及过渡段结构是连接3/4开口试验平台的重要部件。收集器及过渡段在试验过程中,受到自重和气动载荷作用,需要在部件设计时进行力学校核。以大型低速风洞3/4开口收集器及过渡段结构为研究对象,对部件的强度刚度以及动态力学性能进行了有限元建模分析。有限元结果表明：收集器及过渡段结构满足设计强度刚度要求,同时通过动力学分析,收集器及过渡段结构不会发生共振现象。     

整车气动声学风洞数值模拟

通过实际测量建立气动声学风洞计算域模型,考虑了试验段与外界的联通、脉动压力和瞬态气流交换,以便更好地重现风洞试验段流场的流动特性和非定常特性。将数值模拟结果与风洞实测结果在速度分布、静压梯度、风洞压力平衡口流场、缓冲口流场等具有代表性的流动和压力等特征物理量进行对比分析,结果表明：风洞计算域的数值模拟结果能够较好的贴合风洞的实际流动特征。使用实车模型分别在风洞计算与传统长方体计算域进行数值模拟计算,并与风洞试验结果进行对比分析,结果显示：应用风洞计算域的数值模拟结果更接近风洞试验结果。     

200 km/h电力机车气动性能风洞试验与数值模拟

采用模型风洞试验和数值计算方法研究了200 km/h机车外形的气动性能.试验风洞为FD-09单回流低速风洞,模型缩尺比为1:8.873.数值计算采用流体动力学软件FLUENT,数学模型为三维粘性不可压缩流体雷诺时均方程和κ-ε双方程湍流模型.数值模拟结果与模型风洞试验结果基本吻合.在此基础上对多个外形的设计参数进行了优化,并对优化后的模型流场作了数值计算,得出了一些有益的结论.     

开口试验段优化设计数值模拟

摘要：
为提高某低速风洞开口试验段流场品质,采用计算流体力学方法,结合适当的边界条件,对不同设计方案进行了模拟.数值模拟结果显示：采用集气扩散段能有效提高开口试验段流场均匀性;在试验段入口前加装蜂窝器和阻尼网,对提高试验段流场均匀性和方向场、降低湍流度有重要作用.对试验段尺寸与收集器设计的进一步研究表明,延长试验段前入口区长度、增大试验段口径、改变集气扩散段位置与尺寸都能够有效提高模型区流场品质.通过比较,得出了较为合理的匹配参数,流场指标达到了设计要求.
关键词：
低速; 风洞; 开口试验段; 流场特性; 数值模拟; 优化设计
中图分类号： V 211.3
文献标志码： A     

大跨度膜结构风压分布的风洞试验和数值模拟

为确定浙江工商大学体育场屋盖结构的风压分布,进行风洞试验研究,并采用数值模拟方法进行了对比分析.采用缩尺比为1:200的有机玻璃模型,在建筑串联回流式风洞中的大试验段进行了风洞试验,测得对应24个方向角的结构表面各点风压系数,采用标准k-ε,重正化群k-ε,可实现的k-ε和RSM四种湍流模型对屋面风压系数进行了数值模拟,将模拟结果与风洞试验数据进行了比较.结果表明,这种月牙形屋面的风压分布主要以吸力为主,迎风边缘及突出部位的风压系数较大,而在低凹处及尾流区域较小.数值模拟结果与风洞试验结果基本吻合,采用的四种湍流模型结果差异不明显.     

大型摊铺机车架的力学特性分析与结构优化设计

首先,基于大型摊铺机车架刚度和强度设计方法,建立大型摊铺机车架的有限元模型.然后,通过模态仿真计算与模态分析得到车架的前10阶固有频率及主要振型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性.最后,提出动静力学特性相结合的综合结构设计方法:以动态刚度为目标函数,通过相对灵敏度分析确定车架刚度薄弱部分,利用拓扑优化手段实现摊铺机车架局部形状的改变及加强筋的布置,以提高车架刚度;结合静力学特性,分析摊铺机车架在静置情况下的应力分布及变形情况,以校验其性能可靠性,最终完成车架结构优化设计.对优化后的车架进行仿真分析,结果表明,优化后车架第1阶和第2阶固有频率明显提高,同时车架质量减少了3%.     

2.4m × 2.4m跨声速风洞多变量控制

针对2.4m风洞受风洞闭合回路的影响使得稳定段总压与试验段M数间存在着干扰耦合,构成了一个非线性,时滞,强干扰,强耦合的多变量控制系统.针对这一问题,设计了智能自适应解耦控制器,很好地解决了这一难题,并取得了良好的结果.     

300m级超高层建筑表面风压的数值模拟

以位于广州珠江新城CBD核心区的303m高利通广场超高层建筑为对象,基于Fluent平台模拟结构表面的风压分布,对比了不同湍流模型下的计算结果,并与刚性模型测压风洞试验结果进行了比对．研究结果表明,采用本研究的参数设置和求解方法可以得到与经典文献相同的风压分布规律;观察到了流场中气流分离、再附和尾涡等现象;模拟结果与风洞试验结果具有一致的趋势,最大模拟误差小于25％,位于尾流区的背风面和侧面;Realizable k-ε模型在气流分离区可以得到与风洞试验更加接近的结果．     

三圆柱形相邻高层建筑间风场干扰的CFD模拟

以三圆柱体模拟相邻高层建筑群体,首先对风洞试验中的正三角形布置的三个圆柱绕流进行数值模拟,数值模拟结果与风洞试验结果符合良好,验证了数值模型的可靠性.然后以高雷诺数(1.6×107)下二维正三角形排列的三个圆柱作为高层建筑群的简化模型进行数值模拟,结果表明:当间距比较小时,后排并列两结构尾流宽窄不同,说明在实际结构中也存在偏流现象;后排并列的两结构的平均阻力系数随着间距比的增加而振荡变化,变化幅值逐渐减小并趋同于单体结构平均阻力系数;三个结构体的斯特劳哈尔数变化趋势与风洞试验结果相似,且随结构间距比增加逐渐趋同于单体结构,但三体结构斯特劳哈尔数趋同的临界间距比与风洞试验结果不同,显示临界间距比可能与雷诺数有关.     

7.3m天线结构固有频率高精度建模与仿真模拟

大型天线结构的高精度建模与仿真一直以来都是一个比较复杂的问题。本文针对7.3m天线,考虑其结合部特性,应用ANSYS Workbench软件,运用实体建模的方法,对7.3m天线进行了模型简化处理并进行了模态分析,得出了它的六阶固有频率值。结果表明,得出的7.3m天线的一阶固有频率值与实验值十分接近,证明了仿真分析方法的可靠性,研究内容对于天线结构的动态特性的研究具有一定的指导意义。     

户外大型三面单立柱广告牌抗风性能气动优化

户外大型单立柱广告牌属于风灾易损性结构,为优化其在最不利风向角下风压分布和风阵响应,基于空气动力学原理,利用Fluent分析软件对广告牌结构的风荷载特性进行数值模拟,并与风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,基于不同矢跨比设计6种单立柱三面广告牌形状优化方案进行对比分析.结果表明:各面板负风压最大值...     

风洞结构对试验段静压系数和静压梯度的影响

静压系数和静压梯度是评估汽车风洞试验段流场品质的重要参数.以数值仿真为主,风洞试验为辅的方法研究了风洞结构对试验段静压系数和静压梯度的影响.通过研究发现,使用包含2个拐角的计算模型进行静压系数和静压梯度仿真,可以得到真实的结果.无论是大喷口还是小喷口,收集口高度为270mm时,对应试验段静压系数和静压梯度最平缓,试验段可用长度最长,对试验测量影响最小.对于大喷口,随着收集口高度降低,收集口处静压系数和静压梯度不断下降;当收集口高度为240mm时,靠近收集口处的静压系数和静压梯度变为负值.对于小喷口,收集口面积远大于喷口面积,气流到达收集口的速度有所减少,当地静压系数和静压梯度均为正值.     

TTU标模风压数值模拟及试验对比

以国际通用的低矮建筑标准模型TTU（德州理工大学）模型为考察对象，在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了1：50缩尺模型的风洞试验研究．通过风洞试验数据与原型场地实测数据的对比，以评估风洞模拟技术的可靠性；同时，基于国际商用软件Fluent的RSM（雷诺应力）模型和CFX的SST（剪切应力运输）模型，从数值模拟的角度研究了TTU实尺度模型的定常绕流场．将数值预测的压力场与实测结果及缩尺模型风洞试验数据进行了比较，分析了风洞试验与场地实测之间、数值模拟与试验之间的异同，得到一些有参考价值的结果．     

汽车环境风洞和环境舱流场品质的对比研究

汽车环境风洞和环境舱的流场品质直接影响汽车的各项热气动性能测试结果的准确性。采用试验与计算流体动力学（CFD）仿真相结合的方法研究对比了环境风洞和环境舱的流场品质。试验测试了环境风洞和环境舱试验段特定区域的风速均匀性、边界层厚度、轴向静压梯度和动压稳定性等流场参数,使用CFD方法对环境风洞和环境舱进行流场三维数值模拟。通过对比环境风洞和环境舱的整体流场特征,分析了影响环境风洞和环境舱内流场差异的原因。试验和数值仿真结果表明：汽车环境风洞试验段流场的风速均匀性、边界层、轴向静压梯度、动压稳定性以及气流和风速分布等流场品质明显优于汽车环境舱。     

400m跑的速度分配与各分段100m跑成绩的关系

为了解400 m跑各阶段速度分配的合理性,对15名田径专项运动员进行了针对性训练,对400 m跑的成绩与其各分段100 m速度进行了相关分析研究.研究结果:(1)400 m跑4个阶段(4×100 m)跑时运动强度分别按最大强度的88%、92%、95%、100%训练,可以较快提高运动成绩;(2)训练水平不高的运动员,更适用于这种方法.     

激光切割机横梁的模态特性分析

采用ANSYS软件对激光切割机横梁的模态特性进行有限元分析.在有限元模型中引入COMBIN14单元来模拟结合部的刚度和阻尼,重点分析横梁的前8阶同有频率和振型特征.对横梁进行模态测试,验证有限元模型的准确性.最后分析材质、筋板布局、板厚等因素对横梁动态性能的影响,优化横梁结构.     

大马力拖拉机后桥壳有限元分析

为了研究后桥壳的可靠性,对后桥壳进行了有限元分析。通过模态分析与模态实验,分析了后桥壳的动态性能并验证了其有限元模型的正确性;通过静力学分析,校核了其强度、刚度。对后桥进行了拓扑优化并根据优化结果进行了改进,改进后后桥壳和半轴套在满足强度、刚度的条件下分别减轻了12. 33%和10.3%,从而提高了材料的利用率,实现了对拖拉机后桥壳轻量化的目的。     

上海大学低湍流度低速风洞及气动设计

通过对国内外现有低湍流风洞进行调研和分析,上海大学力学所建造了一座低湍流度低速风洞 (以下简称SIAMM400).该风洞具有低湍流度、可变湍流度、低噪声等几个特色.在风洞的设计 过程中,对其主要部件(包括斜流式风机、稳定段、收缩段、试验段等)进行详细的气动计算,给出了设计依据.风洞建成后,结合实验室内先进的测量手段,除了能满足模型的测压、测速、流态观测等教学实验外,还可以利用该风洞从事航空航天、桥梁建筑、环境污染、汽车等工业空气动力学研究工作.     

对结构局部微小损伤敏感的一种监测与诊断方法——应变模态法

大型钢结构件微小损伤的存在、发展决定着结构的可靠性和安全性,利用结构应变模态对结构的微小损伤的敏感性,可以及时定性的监测诊断结构损伤的位置以及发展状况,对于保障结构的可靠性、安全性具有重要意义.文章从理论上研究应变模态的原理和应变模态参数识别方法,并通过实验获得试验模型的应变模态参数、应变模态振型,为工程实际应用提供必要的理论、实践依据.