三种紊流模型数值模拟明渠弯道三维水流的比较

采用不同的紊流模型:标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Reynolds应力模型,结合VOF方法跟踪处理自由表面,数值模拟了明渠180°弯道水流的复杂流动状态。将数值模拟的结果与试验资料进行比较,分析了不同紊流模型的计算精度。研究表明,标准k-ε模型无法准确地预测具有复杂二次流特性的紊流流动,Reynolds应力模型和RNGk-ε模型,能够有效地预测具有强曲率影响的明渠弯道三维水流运动。     

基于工序切削体的三维公差模型

在工序特征识别的基础上,提出了一种基于工序切削体的三维公差建模方法。该方法视毛坯模型为零件模型和工序切削体集合的装配体,利用小位移旋量描述零件和工序切削体的公差旋量,计算各旋量的变动约束;构建工序切削体集合的公差网络图,探讨设计公差在工序公差网络中的传播机制,建立工序公差累积模型,为工序公差设计提供基础。最后,通过实例验证该方法的有效性,并说明基于该建模理论的工序公差分配方法。     

圆形深筒式消力井的试验研究

对水头高，流量小的管道水流消能，圆形深筒式消力井是较理想的消能建筑物。本文通过物理模型试验，对圆形深筒式消力井进行了试验研究，首先设计制作圆形深筒式消力井水工模型，通过试验及数据分析建立了圆形深筒式消力井各变量间的函数关系式，得出圆形深筒式消力井水力设计的基本方法，即已知设计流量和进水管直径，由曲线可得到圆形深筒式消力井的最优尺寸，并运用工程实例进行验证。     

基于坐标变换的玉米根茬三维模型建立

提出了一种将玉米根茬结构离散化为多段根节,根据实测统计参数,以坐标变换为理论基础创建玉米根茬随机三维模型的方法.创建模型过程中,采用NURBS曲线拟合的方法处理实测数据,分别以NURBS曲线和NURBS曲面进行形态创建和表面创建.以Matlab软件、三维CAD软件为工具,以IGES文件为接口将创建的玉米根茬模型导入三维CAD软件和有限元分析软件.所建模型可用于玉米根茬力学性能分析研究.     

基于紊流模型的可控叶片减振器阻尼特性参数识别

通过对可控阻尼叶片减振器结构分析,建立基于紊流模型可控叶片减振器流量阻尼特性模型,模拟减振器内部流场结构,采用试验参数识别的方法确定模型参数,分析不同温度下减振器的阻尼特性。阐明了减振器在高温高速作用下,阻尼特性采用紊流模型综合流量参数研究的方法更为准确。最后通过仿真分析与试验结果的一致性对比,验证了所提方法的可行性和准确性。这种基于试验的参数识别方法具有普遍性,识别出的参数不仅具有数学理论推导的含意,还具备明确的物理意义,并且适用性强。     

6105增压中冷柴油机机体三维铸造模型的建立

本文简述了柴油机机体模具CAD/CAM一体化研究中利用Pro/ECAD软件建立三维铸造模型的一般方法 ,介绍了Pro/E软件的一些应用技巧和方法。     

分析履带—地面相互作用的三维模型的建立

由于在履带行走机构作用下土壤的压实通常会伴随着横向扰动并产生位移,所以履带车辆与土壤相互作用中的影响区域是三维空间的,应该从三维的角度分析履带-地面相互作用。根据Mckyes-Ali三维模型,结合贝克和Nobutaka的研究方法,将三维模型应用到履带-地面作用分析中。分析挡板与土壤相互作用过程,并对挡板所受水平阻力进行求解,完成三维模型的建立,将三维模型与对数螺旋线模型进行对比,验证其准确性。三维模型的研究为从三维模型分析履带-地面相互作用提供了理论基础和依据,为仿真软件在履带-地面作用分析中的进一步发展提供模型支持。     

果园无人车多体动力学模型构建及有效性验证

研制能够适应丘陵山区复杂地形、狭窄机耕道路、狭小果园空间的无人车,是降低果农劳动强度、提高劳动生产率的重要措施。为此,基于果园无人车的总体功能与目标,建立了基于RecurDyn的果园无人车多体动力学虚拟样机模型,重点阐述了车体几何模型和履带行走主要机构的建模过程。通过分析车体质心垂向加速度变化曲线和垂向位移变化曲线,验证了所建路面模型的有效性;通过分析整车在静平衡、加速和匀速行驶3个阶段的速度和加速度变化,验证了所建车体驱动函数的有效性。本研究可为后续基于该模型的果园无人车机械性能研究奠定基础,为智能农机装备的多体动力学建模提供了新思路。     

基于DEM模型的三维地质结构模型的建立——以吉林省靖宇自然保护区为例

吉林省靖宇自然保护区富含天然矿泉水资源并发育火山群,为了调节水资源、科学开发合理利用和保护矿泉水资源,利用GMS软件根据研究区内钻孔资料以及已有的地质水文地质条件建立了靖宇自然保护区的三维地质结构模型,但此模型不能真实的反映出研究区特有的火山群地貌,因此又利用MAPGIS软件根据研究区地形图矢量化的等高线建立了DEM数字高程模型,DEM模型能较清楚地反映研究区地面的真实信息。因此基于DEM模型的三维地质结构模型不仅能模拟研究区地层情况,还能清晰地模拟出研究区地表起伏状况,尤其是对火山群地貌的模拟。这两种模型的结合为地形起伏较大、地形较复杂地区难模拟的问题提供了一种解决方法。     

犁体曲面的三维建模及曲面分析

应用三维CAD软件设计犁体曲面是目前先进的技术,可省略许多复杂的计算,同时可降低成本。先确定计算主要参数,而后分析传统犁体曲面的设计方法和三维CAD软件建模的方法,找出有共性的点,线,面,再通过计算得到导曲线和直元线,导曲线可用箭状曲率分析命令进行曲线光顺度分析。设计出的犁体曲面先用旋转和放大命令直接观查是否有缺陷,其后可用曲面分析的方法全面分析性能曲线;翻土曲线等如达不到要求可修改参数自动更新图形。     

胡麻茎秆离散元柔性模型建立与接触参数试验验证

针对胡麻联合收获过程中茎秆位姿变化与运动特性等关键环节离散元研究缺乏柔性模型和接触参数的问题,本文以胡麻根部茎秆、中部茎秆、颈部茎秆为研究对象,以其本征参数为研究基础,计算得胡麻茎秆各部建模参数,采用离散元法bonding模型构建胡麻茎秆柔性模型,并以胡麻茎秆各部本征参数、接触参数试验值为水平值,通过Plackett-Burman试验和Central-Composite试验确定胡麻茎秆之间、茎秆与收获装备之间的接触参数,通过胡麻茎秆剪切试验与堆积角试验验证模型可靠性。结果表明：胡麻植株离散元柔性模型参数中法向刚度Kn为1.13×109N/m3,切向刚度Ks为5.6×108N/m3,法向临界应力σ为6.67MPa,切向临界应力γ为8.5MPa,粘结半径Rj为0.25mm;胡麻茎秆-收获装备间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.33、0.28、0.14,胡麻茎秆-胡麻茎秆间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.3、0.508、0.033;剪切试验中胡麻茎秆根部、中部、颈部剪切最大载荷与仿真结果相对误差分别为1.67%、3.09%、5.44%,堆积角试验中胡麻茎秆平均堆积角与仿真结果相对误差为0.31%,误差较小。胡麻茎秆柔性模型与接触参数和实际情况较为相符,可表征胡麻茎秆物理特性,为胡麻茎秆离散元仿真提供参考。     

基于深度学习的大田甘蓝在线识别模型建立与试验

针对大田蔬菜对靶施药过程中靶标难以精准识别定位的问题,以甘蓝为研究对象,进行基于深度学习的靶标在线识别方法与模型研究。对比3种当前性能较优的目标检测模型Faster R-CNN、SSD和YOLO v5s,选择YOLO v5s作为田间甘蓝识别迁移学习模型,提出一种MobileNet v3s主干特征提取网络与深度可分离卷积融合的YOLO-mdw大田甘蓝目标识别方法,实现复杂环境下的大田甘蓝实时识别;提出一种基于卡尔曼滤波和匈牙利算法的甘蓝目标定位方法,并将模型部署于NVIDIA Xavier NX开发板上。试验结果表明,YOLO-mdw识别模型在晴天、多云、阴雨天气条件下识别准确率分别为93.14%、94.75%和94.23%,图像处理时间为54.09 ms,相对于YOLO v5s模型用时缩短26.98%;速度不大于0.6 m/s时,识别准确率达94%,平均定位误差为4.13 cm,平均甘蓝直径识别误差为1.42 cm。该靶标识别系统能在大田复杂环境下对甘蓝进行实时识别定位,为对靶施药提供技术支持。     

基于土壤非饱和状态下对水稻田产流模型的改进及验证

水稻灌溉需水量是一个地区农田水利规划、灌溉系统规划的重要参数,也是合理开发利用水资源、水资源调度和实现地区可持续发展的重要依据。在水量平衡的基础上,对蒸散发项和渗漏项的计算方法做出改进,其中对蒸散发项的改进参考了新安江模型中二层蒸散发模型的计算方法,渗漏项的计算在实验的基础上采用半经验半理论的方法改进。最后,结合当地的...     

地铁车体仿真分析及试验对比

通过对某地铁头车车体建立有限元模型,依据EN12663—2010《铁路应用一铁路车辆车体结构要求》标准加载工况并进行静强度和屈曲的仿真分析。然后与试验验证数据进行对比分析,找出应力较大位置以及误差较大位置,并分析各自产生的原因,为以后的设计和试验提供更好的参考依据。     

泵站出水流道三维不可压缩湍流流场数值模拟

泵站出水流道的设计是整个泵站设计的重要组成部分。为了优化泵站出水流道的水力设计，对其三维正命题的求解采用了雷诺平均N—5方程，并以标准k—ε湍流模型使方程组闭合。在以压强连接的隐式修正法(SIMPLE—C)算法建立的压力速度校正方程上，求解流道内三维不可压缩湍流流场，揭示泵站出水流道内部的流动形态，进一步对数值模拟的结果分析，由此找出水力设计过程中存在的问题并提出相应的改进方法。     

大型泵站肘形进水流道三维紊流仿真计算

通过肘形进水流道三维紊流仿真计算，定性分析流道内部流态，定量计算流道出口轴向流速分布均匀度、出口水流偏流角和流道的水头损失，能预测肘形进水流道的水力特性，为流道水力设计优化和模型试验提供了依据，可以缩短模型试验周期和试验费用。     

铸铁镶铜闸门门体三维有限元分析

利用ANSYS软件对铸铁闸门门体建立了三维有限元模型,对铸铁镶铜闸门门体的传统的计算方法与三维有限元法进行了比较,结果表明用三维有限元计算能较准确的反映门体受力和变形情况,这为一般闸门的结构设计,为铸铁镶铜闸门进一步的参数化、系列化设计提供了理论依据。     

由Philip模型参数求解Green-Ampt模型参数的改进与验证

Philip入渗模型与Green-Ampt入渗模型具有相似的物理基础。为间接推求Green-Ampt模型参数,对2种入渗模型进行了对比分析,建立了2模型参数间的数值关系。经理论推导发现,Green-Ampt模型中表征饱和导水率取值介于Philip模型参数稳渗率的1~1.5倍之间,为简化计算,取1.25倍关系,在此基础上,改进了Green-Ampt模型中湿润锋面吸力的求解式。利用数值模拟结果和文献资料进行验证,并对其适用性进行评价。结果表明,所建模型方法计算的入渗率接近模拟值或实测值,且适用于不同土质,其相对误差均小于5%,最大仅为3.61%,均方根误差最大为0.049。说明本文所建模型具有一定的可靠性和普适性,可利用Philip模型参数求解Green-Ampt模型参数,进而描述入渗问题。     

湍流模型对混流泵性能预测的影响

为研究不同湍流模型对混流泵外特性预测的影响,选取了一比转数为465的混流泵模型,基于SIMPLEC算法与非结构化四面体网格,通过选取标准k-ε、RNG k-ε、k-ω、SST k-ω等湍流模型进行了数值计算。预测了扬程系数、效率和轴功率,与试验数据进行了对比,并分析了压力与相对速度分布。研究表明,基于4种湍流模型预测的性能曲线与试验数据的变化趋势基本一致。基于标准k-ε与RNG k-ε模型预测的结果较为接近,而基于k-ω 与SST k-ω模型预测的结果较为接近。对于扬程系数和效率而言,在（0.6~0.9）Qd 下,k-ω与SST k-ω模型预测更为准确,在（0.9~1.3）Qd 下,标准k-ε与RNG k-ε模型预测更为准确。针对本文设计的混流泵模型,在（0.7~0.9）Qd 下选用k-ω模型,在（0.9~1.2）Qd 下选用标准k-ε模型,则可确保性能预测精度在±5%范围内,满足工程计算的要求。