喷雾车计算机动态模拟中圆柱型储液罐中液体影响的动力模型

本文介绍了一种通过实验和分析建立储液罐中液体晃动影响的动力模型的方法．在车辆的计算机动力性能模拟中采用该模型可以计入液体晃动对整车的影响，从而提高模拟的精度     

液罐车稳定性最优控制仿真

针对重型液罐车在紧急避障或转弯时液体和车体相互耦合作用引发的侧翻危险,用势流理论建立液体晃动控制方程并求解液体晃动力和力矩,结合半挂车刚体模型,将液体晃动模型统一到液罐车整车模型中。在鱼钩工况下,对比分析装载等质量液体和固体在激励作用下对罐车稳定性的影响。在非稳态因素影响下,设计了最优控制策略,并进行TruckSim/Simulink 联合仿真分析。结果表明:最优控制策略提高了车辆的鲁棒性,对增强液罐车的稳定性具有指导意义。     

晃动条件下孔槽式液体分布器的结构优化

二级孔槽式液体分布器具有分布质量高、操作弹性大等特点,但对水平度的要求极高,为提高其在海上晃动工况下的适应性,需要对传统结构进行优化。基于各种晃动形式对孔槽式液体分布器的液体分布性能影响的相关研究,采用Fluent模拟软件对受晃动影响更为严重的二级槽进行流体力学数值模拟,找出晃动条件下二级槽的液体分布质量下降的原因,提出相应的结构优化措施并模拟验证。结果表明:增大二级槽入口两侧孔口的直径和增加竖直隔板,可以有效提高孔槽式液体分布器在静止和晃动条件下的液体分布质量;增加缓冲挡板,可以提高静止条件下的液体分布质量,但会进一步恶化晃动条件下二级槽的流量均布。优化后的孔槽式液体分布器能够更好地适用于海上晃动平台或浮式生产储油卸油装置的生产需求。(图13,表3,参26)     

储罐液体晃荡问题的有限元分析

采用有限元方法数值求解了任意容器内液体晃动的固有频率、模态和地震响应动力学问题。基于液体晃动的泛函极值原理,在晃动自由面上忽略液体的表面张力,对液体晃动有限元方程进行静态缩聚,计算了矩形容器内液体晃动的特征频率,并与解析解进行比较。研究表明,利用该方法计算的结果具有较高精确度,可以为研究储罐晃动动力特性分析提供参考。     

车-液耦合响应下液罐车稳定性控制仿真

为了提高液罐车行驶安全性、减少液罐车侧翻、失稳所带来的危害,对于液罐车在转向或换道时车-液耦合动态响应对整车稳定性的影响进行了研究。联合液体纳维斯托克斯和流动控制方程,应用计算流体动力学软件ANSYS/Fluent建立并求解液体晃动模型,通过结合液体晃动模型和三自由度液罐车刚体模型获得液罐车车-液耦合动力学模型,分析有无控制策略情况下,液体晃动对液罐车横向稳定性的影响。仿真结果表明:提出的模糊差动制动控制策略能够有效提高车辆抗侧翻能力,减少罐车运输过程中交通事故的发生,对液罐车运输有指导意义。     

航天器推进剂晃动与控制系统之间耦合效应的混合型估算方法

基于等效力学模型理论与计算流体力学技术,提出了一种用于估算航天器中推进剂晃动的力学影响的方法.以计算流体力学技术为依托,建立了晃动的等效力学模型并将其整合为晃动模块,以便在航天器导航控制回路的仿真分析中应用.该模块体现了航天器运动特征参数与推进剂晃动动力响应之间的映射关系,使其在用于分析晃动与控制系统之间的耦合效应时,比直接应用计算流体力学分析软件更为方便.该方法的正确性与优势通过检验算例得到了验证.通过在实例中应用,证明了该方法可方便地用于确定晃动的影响和检验数种防晃设计的有效性.     

水稻大田生长动力模拟模型的研究

根据农业气象学和植物生理学的基本原理，利用大田实测资料，通过计算机模拟，建立了一个适合双季水稻大田生产的动力模拟模型。利用模拟模型，对江西双季水稻大田干物质生长及早稻各器官干物质生长进行了动态模拟，模拟效果较好     

渗出对薄壁植物细胞受压力学行为的影响

为研究单个薄壁植物细胞的力学行为，采用内充液体的球形薄膜为细胞力学模型，在考虑细胞壁渗透规律的基础上，推导了模型的控制方程。该模型中假设细胞内物质为不可压缩液体，细胞壁为不可压缩超弹性薄膜；本构关系选用Moony的应变能函数；胞内液体在膨胀压作用下可透过膜渗出，渗出关系假定为单位渗透面积上的体积流量与膨胀压成正比。计算了该模型在承受一对刚性平板压缩时力学响应与液体渗出的关系。对模拟结果分析表明：细胞刚度随变形的增大而非线性增加，同时随细胞内部液体的渗出而减小；在等位移条件下细胞因液体渗出而出现松弛现象。     

爆炸荷载作用下LNG全容罐安全性优化设计

为了确保LNG储罐运行期间的安全性,对爆炸荷载作用下LNG全容罐结构安全性优化进行研究。建立了考虑储罐内液体晃动的储罐爆炸分析有限元模型,采用冲击和对流弹簧-质点模型模拟LNG的晃动形态;对储罐进行时程分析,确定储罐结构的动态响应;采用M-N曲线对储罐安全性进行分析,并对不满足安全性要求的情况提出解决方案,对LNG全容罐抗爆能力进行优化设计。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,LNG全容罐结构响应呈周期性衰减趋势,爆炸主要影响区域位于储罐穹顶与外墙连接处,且对环向安全性的影响大于径向;降低爆炸荷载峰值压力和增加构件配筋,均能有效提高LNG全容罐的安全性。(图12,表2,参20)     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动力响应和破坏过程分析

利用显式动力有限元程序ANSYS/LS-DYNA对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,混凝土采用LS-DYNA程序中提供的三维SOLID164单元和Mat-Holmquist-Jobnson-Cook(HJc)混凝土累积损伤材料模型,钢筋采用BEAM161梁单元和等向随动强化材料模型(Mat-Plastic-Kinematic),建立离散式三维有限元计算模型.对不同配筋率钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下受力特性和破坏过程进行数值分析,计算中考虑了不同爆炸距离、炸药当量对结构动力响应的影响.基于LS-DYNA的数值模拟结果表明,钢筋混凝土梁在不同爆炸荷载作用下会发生不同程度的破坏,得到了影响梁破坏模式的主要影响因素,有关结论可为钢筋混凝土梁的抗爆设计及加固提供参考.     

刚性基础上摇晃桥柱系统地震反应研究

运用刚体摇晃减震概念建立摇晃桥柱系统(Rocking Pier System, RPS)的动力分析模式，并采用El Centro地震波作为输入，对RPS有无配置预应力钢筋、预应力钢筋有无施加预应力、预应力钢筋面积多少、不同桥柱振动周期及不同地震强度等进行时程分析.研究结果显示，桥柱摇晃碰撞基础瞬间，柱底虽会产生剪力峰值，但相较于传统桥柱系统(Conventional Pier System, CPS)的最大柱底剪力而言，该剪力峰值相对较小，此现象有助于避免地震时桥柱受损.且借助调整预应力钢筋面积及初始预应力可设定启动RPS晃动的地震强度，这样可避免小地震下桥柱晃动影响桥梁运输功能,并且在大震摇晃下桥梁保持弹性全无损伤.     

钢制焊接储罐晃动波高的计算

针对钢制焊接储罐设计人员如何选取设计规范进行不同条件下的储液晃动波高计算的问题,介绍了GB 50341-2003、GB 50761-2012与API 650-2013中关于储罐晃动波高的计算公式及其影响因素,主要分析了GB 50341-2003与GB 50761-2012中储液晃动基本周期对地震影响系数取值的影响及其差异,对10×104 m3、1×104 m3及200 m3储罐进行了储液晃动基本周期、地震影响系数和储液晃动波高的计算,计算结果表明:相同容积与径高比的储罐晃动基本周期相同;储罐径高比越大,GB 50761-2012、API 650-2013与GB 50341-2003计算所得的晃动波高相差越大;当径高比趋于1时,GB 50761-2012、API 650-2013与GB 50341–2003计算所得的晃动波高相差较小。根据计算结果,给出了各个储罐设计规范中晃动波高计算公式的适用范围。     

Mike 21在垃圾发电厂温排水数值模拟中的应用

以长江常熟段为例,基于Mike 21水动力模型,模拟了3种不同水文情况下常熟垃圾发电厂温水团的运移扩散过程。根据模拟结果可对电厂温排水的影响范围和程度作出定量预测,发现Mike 21应用于温排水数字模拟是可行的。     

防护林防风效应风洞模拟试验研究进展

林木几何形态特征复杂，且较为轻柔，在风荷载作用下会发生变形和振动，空气动力学效应复杂。针对如何通过风洞试验尽可能真实地模拟防护林在实际风场中的防风效应问题，通过梳理已有国内外相关文献，从模型设计、来流模拟和测试技术3个方面对灌木和乔木防护林防风效应风洞模拟试验的研究进展进行综述。结果表明:防护林风洞试验模型几何缩尺比的确定要综合考虑林木和风洞截面的尺寸，阻塞比一般应控制在5%以下；考虑到林木在风荷载作用下产生的变形和振动会进一步影响周围流场，模型设计时除了要考虑几何相似，还要加强对动力相似的考虑；在防护林风洞试验来流模拟及周围风速测定中，在平均风速的基础上，应加强对脉动风速统计特性的考虑；当采用天平测定林木气动力系数时，应结合林木风洞模型自身频率确定采样频率，避免2个频率过于接近造成结果失真。     

咪唑离子液体在砂土中的吸附与运移

研究了三种咪唑离子液体([C_2MIM][PF_6],[C_4MIM][PF_6]和[C_4MIM][BF_4])在砂土环境中的静态吸附与动态运移规律,讨论了离子液体阴/阳离子结构变化对其吸附/运移行为的影响。结果表明:三种离子液体的砂土吸附系数(Kd)介于4.3~7.7 L·kg~(-1)之间,整体吸附量偏低,暗示其环境迁移能力强。在静态吸附中,随着阳离子碳链长度从C2增加到C4,离子液体的吸附能力得到提升,迁移能力随之下降,相比而言,阴离子(PF_6~-和BF_4~-)的改变对Kd几乎没有影响;然而在动态柱实验中,阴离子变化能影响阻滞系数R值的大小,这得益于离子液体在土柱中经历反复的吸附-脱附过程,从而使阴离子之间的差异得以放大。首次采用CXTFIT软件对离子液体的运移进行数值模拟发现,其观察值和模拟值高度吻合,表明非平衡模型适合定量描述和预测离子液体在环境中的运移规律。     

储油罐结构的地震局部动力效应

储罐在受到地震作用时，经常会产生严重的次灾害，在进行储罐结构地震分析时，必须考虑局部动力效应的影响。使用有限元法对回转壳的刚度阵及质量阵与容器中液体的刚度阵及质量阵的组合进行了研究，重点分析了储油罐的地震局部动力效应，考虑了单元上连续质量惯性力的影响。给出了工程计算实例，计算结果可为一些复杂储罐结构的抗震分析提供较精确的理论依据。     

农用三轮运输车前减振器的阻尼特性

建立了农用三轮运输车前减振器阻尼力计算模型，编制了阻尼特性模拟软件，并将阻尼示功特性模拟结果与测试结果作了对比分析。探讨了前减振器的结构参数和动力参数与其阻尼的关系。为获得理想的阻尼特性，提出了对现有前减振器的改进措施。     

拱顶储油罐爆炸作用下的动力响应数值模拟

大型钢制储油罐在爆炸事故中极易遭受破坏,使得钢制储油罐结构的抗爆安全问题备受关注。基于此,根据柱壳理论建立了钢制储油罐结构的运动微分方程,并利用LS-DYNA非线性有限元计算软件,对容积为2×10~4 m~3拱顶式储油罐的爆炸破坏过程进行了数值模拟。通过缩比模型的破坏模拟试验对数值模拟结果的可靠性进行了验证,结果表明:在爆炸作用下,拱顶储油罐呈现弹塑性动力响应特性。受罐体轴向拉伸内力影响,顶部罐壁首先产生应力集中并引起结构强度失效,形成了迎爆面罐壁和部分拱顶内凹屈曲的破坏模式。由于爆炸冲击波和液体复合冲量的作用,失效区域带动相邻罐壁沿爆炸作用方向变形运动,最终导致罐体的失稳破坏。研究结果可为大型钢制储油罐的抗爆防护设计提供参考。     

大比例模型稳态激振试验研究

设计并制作了一个土桩上部结构动力相互作用1/2比例框架模型,并对模型进行了弹性范围内的顶部稳态激振试验.对比了忽略重力加速度模拟模型、部分考虑重力加速度模拟模型、考虑重力加速度模拟模型3种工况下顶部机械激振的模型动力反应情况,发现结构顶部速度响应与底部速度响应存在较大不同,并且随着所考虑的重力荷载的增加,模型的基频逐渐降低,频率的变化基本符合相似规律.通过与实测值进行对比发现,本文所建有限元计算模型基本符合实际情况.通过计算,发现结构的频率、加速度响应随土层弹性模量的变化基本呈指数函数变化,提出了通过制造基于考虑土结构动力相互作用的人工地基达到减震效果的新思路.     

基于EFDC的潘家口水库富营养化模拟

基于EFDC建立潘家口水库水动力与富营养化模型,模拟了2006 ～ 2007年潘家口水库内的水动力、营养物质循环以及藻类生长代谢,并对模型进行了校准与验证.结果表明,TN的模拟效果最好,最大相对误差为4.97％;TP的模拟效果次之,最大相对误差为-15.77％;而Chl-a的模拟效果最差,最大相对误差18.29％.模拟与实测结果对比表明,基于EFDC建立的潘家口水库富营养化模型,可以比较真实地反映库区内营养物质的循环以及藻类的生长代谢过程.