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长江中游急弯段二维水沙数学模型及应用 被引量:2
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作者 刘鑫 夏军强 +1 位作者 邓珊珊 周美蓉 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期1011-1023,共13页
深入研究急弯段水沙输移及河床变形的数值模拟方法,能为长江中游河段河势预测提供技术支撑,具有重要意义。本文在基于单元中心格式有限体积法的二维水沙数学模型基础上,考虑整治工程和二次流的影响,构建了适用于急弯段的二维水沙数学模... 深入研究急弯段水沙输移及河床变形的数值模拟方法,能为长江中游河段河势预测提供技术支撑,具有重要意义。本文在基于单元中心格式有限体积法的二维水沙数学模型基础上,考虑整治工程和二次流的影响,构建了适用于急弯段的二维水沙数学模型。将改进后的模型应用于长江中游监利—城陵矶河段。本研究主要结论如下:(i)考虑整治工程影响时对计算河段中有工程的区域进行节点代码标记,计算过程中有整治工程且前期模拟未形成可冲层的区域不发生冲刷,考虑二次流修正时计算了扩散应力项,用于反映二次流对垂线平均流速横向分布的影响;(ⅱ)采用2014年和2018年监利—城陵矶河段的实测水沙及地形资料对模型进行率定及验证,计算结果表明:广兴洲站水位过程的纳什效率系数在0.97以上,且急弯段典型断面水深、垂线平均流速及含沙量横向分布的计算值与实测值符合较好,故改进后的模型可以较准确地模拟急弯段水沙输移过程;(ⅲ)下荆江急弯段弯顶上游的主流线偏靠凸岸,在弯顶下游才向凹岸摆动,比已有研究报道的急弯段的主流摆动过程更滞后,且观音洲弯道凹岸弯顶上游和凸岸弯顶下游均存在回流区。七弓岭和观音洲弯道含沙量均呈现凸岸高于凹岸的特点,且河床总体呈现凸冲凹淤的特点。 展开更多
关键词 二维水沙模型 整治工程 二次流 急弯段 长江中游
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雷诺数对弯道水流点源污染物输运影响的大涡模拟研究
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作者 杨安邦 朱海 +5 位作者 陈盛 方超 徐溦珺 陆晨雪 王玲玲 余真真 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第3期23-31,39,共10页
为预测水上污染事故发生时,连续弯道水流中点源污染物的输运过程和分布规律,采用WALE大涡模拟数值方法,构建了三维连续弯道水流污染物输运模型。针对4组不同雷诺数条件下的连续弯道水动力结构及点源污染物输运特征开展模拟研究,分析了... 为预测水上污染事故发生时,连续弯道水流中点源污染物的输运过程和分布规律,采用WALE大涡模拟数值方法,构建了三维连续弯道水流污染物输运模型。针对4组不同雷诺数条件下的连续弯道水动力结构及点源污染物输运特征开展模拟研究,分析了雷诺数变化对水动力结构与紊动特性的影响,对比了不同雷诺数条件下点源污染物在弯曲河道下游的空间分布特征和混合速率,并揭示了污染物在二次环流和紊动输运共同作用下的输运机理。研究结果表明:雷诺数的增大使弯道内断面平均环流强度被削弱,水流结构更为均匀;污染物的沿程平均横向分散系数和垂向分散系数均与雷诺数呈指数型负相关关系;污染物的空间混合程度与雷诺数呈正相关关系;污染物的充分混合面积百分比与雷诺数呈负相关关系。 展开更多
关键词 弯道水流 雷诺数 大涡模拟 点源污染 混合规律
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基于CFD的簇状刚性植被弯道水流水力特性研究 被引量:1
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作者 杨鑫 李兴国 +1 位作者 孙雪岚 李智 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期31-38,44,共9页
为探究连续弯曲河道中植被对水流水力特性的影响规律,利用雷诺应力模型模拟含簇状刚性植被的连续弯道水流。研究表明,弯道水流因离心力和弯道形态作用,形成高流速区紧贴凸岸,低流速区靠近凹岸的流速分布现象。植被的存在抑制了其上游高... 为探究连续弯曲河道中植被对水流水力特性的影响规律,利用雷诺应力模型模拟含簇状刚性植被的连续弯道水流。研究表明,弯道水流因离心力和弯道形态作用,形成高流速区紧贴凸岸,低流速区靠近凹岸的流速分布现象。植被的存在抑制了其上游高、低流速区发展,促进了流速均匀分布,凹岸侧植被扩大了高、低流速区范围,而凸岸侧植被造成下游高、低流速区位置互换,对流场影响显著。植被同时也影响了湍流结构,减缓水流流速梯度,使湍流强度整体削弱,增强了流场稳定性。植被对湍流动能的影响主要在弯道顶部和下游段,使湍流动能分布更加均匀。此外,植被还影响其上下游的水位变化,导致水面纵比降加大,横向扭曲加剧,尤其对凸岸侧水位影响较大。 展开更多
关键词 弯道水流 数值模拟 雷诺应力模型 流速分布 湍流动能
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流致声线弯曲对声学CT法炉内空气动力场测量重建的影响
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作者 李言钦 汪飞 刘璠 《应用声学》 北大核心 2025年第4期946-954,共9页
声学CT法用于流场、温度场等复杂场测量时,温度、流速等参数分布均会引起不同程度的声路径弯曲,增加重建场难度。该文分别基于数值模拟流场及实际锅炉炉膛流场测量数据,研究了炉膛水平断面二维流场及三维流场轴向分量引起的声线弯曲特... 声学CT法用于流场、温度场等复杂场测量时,温度、流速等参数分布均会引起不同程度的声路径弯曲,增加重建场难度。该文分别基于数值模拟流场及实际锅炉炉膛流场测量数据,研究了炉膛水平断面二维流场及三维流场轴向分量引起的声线弯曲特性。对于未知分布的待测场,声学法测量中往往不得不将实际声线作为直线近似处理,相应引起不同程度的重建误差。该文研究有效揭示了流场引起的声路径弯曲采用直线近似时产生的误差特性与机理:炉膛轴向流场分量引起路径弯曲的直线近似误差远大于不考虑轴向流速分量的断面内二维切圆流场分量中声线弯曲产生的直线近似误差,但是对于以各路径声传播时间差为条件数据的断面流场重建,炉膛轴向流场分量引起的路径弯曲效应因相对方向传播时间差计算而可基本抵消;而对于基于相对方向传播时间和数据的温度场重建,由于轴向流场分量的影响没有抵消而不可忽略;另外,介质温度越高,垂向流速引起的声路径弯曲的直线近似误差越明显。 展开更多
关键词 流场 声学CT 重建 声线弯曲 误差
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基于Flow-3D的陡坡弯道水流三维数值模拟 被引量:19
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作者 王青 黄细彬 《水资源与水工程学报》 2016年第5期145-149,共5页
弯道急流有其独特的冲击波现象,流态极其复杂,为研究弯道对急流的影响和提出改善措施增添了困难。采用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法,以某工程溢洪道为依托,利用Flow-3D软件,对陡坡弯道段的急流进行了三维数值模拟,通过物理模型试验数... 弯道急流有其独特的冲击波现象,流态极其复杂,为研究弯道对急流的影响和提出改善措施增添了困难。采用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法,以某工程溢洪道为依托,利用Flow-3D软件,对陡坡弯道段的急流进行了三维数值模拟,通过物理模型试验数据的验证,显示数值模拟结果的正确性。通过计算结果,分析了陡坡弯道对急流流态的影响,提出了导流墙法的弯道急流优化方案,通过物理模型进一步证明,采用导流墙法可有效改善急流弯道水流流态,表明借助Flow-3D软件对弯道水流进行三维数值模拟是可行的。 展开更多
关键词 弯道水流 三维数值模拟 RNG K-Ε紊流模型 VOF方法 导流墙
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U型弯道内调流桨片的调流特性
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作者 李琳 张静凯 +2 位作者 张鲁国 池苗苗 肖玉磊 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第7期112-118,141,共8页
弯道水流引起的凹岸侵蚀、凸岸淤积是河道治理的主要问题之一。为探明新型河道整治构筑物——调流桨片系统在弯道河流治理中的适用性,通过三维数学模型模拟180°U型弯道设置调流桨片前后的水流流场。结果表明,调流桨片顶部位于自由... 弯道水流引起的凹岸侵蚀、凸岸淤积是河道治理的主要问题之一。为探明新型河道整治构筑物——调流桨片系统在弯道河流治理中的适用性,通过三维数学模型模拟180°U型弯道设置调流桨片前后的水流流场。结果表明,调流桨片顶部位于自由面以下0.3倍水深时,凸岸区纵向流速增大13.64%,弯道中心区最大横向流速减小37.63%,当调流桨片顶部上升至自由面附近时,凸岸区纵向流速增大21.67%,弯道中心区最大横向流速减小70.33%。调流桨片截断了横向环流,使顺时针旋转的单涡环流结构分解为与原单涡方向相同的2个涡体,加剧水流能量耗散,减小水流横向输移强度。横向流速减小、凸岸纵向流速增大有利于凸岸疏浚,为弯曲型河道治理提供了新的方法。 展开更多
关键词 主动调流桨片 U型弯道 RNG k-ε湍流模型 流体体积法(VOF) 水力特性 数值模拟
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SLM增材制造弯管磨粒流抛光防过磨创新结构设计与试验研究
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作者 王坤 李方祺 +2 位作者 吕伊凡 朱伟光 张松泽 《表面技术》 北大核心 2025年第6期162-172,共11页
目的 针对磨粒流抛光直角弯处因磨料惯性力梯度变化导致肘部流道外侧过磨问题,提出一种带有创新保护结构的弯管设计方法。方法 以不均匀增厚、条状凸起和半球凸起结构弯管为实验对象,通过数值模拟和磨粒流实验相结合的方法,研究3种创新... 目的 针对磨粒流抛光直角弯处因磨料惯性力梯度变化导致肘部流道外侧过磨问题,提出一种带有创新保护结构的弯管设计方法。方法 以不均匀增厚、条状凸起和半球凸起结构弯管为实验对象,通过数值模拟和磨粒流实验相结合的方法,研究3种创新结构设计弯管内表面在磨粒流光整工艺加工下各样点压力与流道形状对弯管肘部材料去除量的影响。结果 仿真和实验结果揭示了各结构弯管的压力变化趋势,以及去除量的分布特征。在10 MPa的加工压力和100次的循环加工次数下,不均匀增厚弯管在入口倒角处存在压力增大突变,所以在倒角处、弯管段去除量最大,比普通弯管增加了20.7%。2种凸起结构在弯管段外侧压力随凸起结构的阻滞作用加剧而突变增大,随形磨削导致外侧凸起结构处去除量变化波动加剧,相比普通弯管分别增加了67.2%和47.5%,内侧去除量相比普通弯管也显著提升,分别提升172%和151%。结论 不均匀增厚弯管可以显著减少肘部过磨,保持内壁表面连续均匀的梯度变化,而凸起结构导致去除量波动,虽然可以减少过磨但难以控制稳定的表面粗糙度,所以不均匀增厚弯管结构对肘部流道外侧过磨问题具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 增材制造 磨粒流加工 弯管过磨 弯管结构设计 数值模拟 试验分析
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胃型弯头冲蚀磨损数值模拟研究 被引量:1
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作者 翁志福 闫冲冲 吕志鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1450-1457,共8页
为有效降低普通弯头的冲蚀磨损速率,延长其使用寿命。提出一种胃型弯头,基于气固两相流理论,利用Fluent软件对胃型弯头进行数值模拟并分析流体冲蚀特性。分析结果表明:第二圆形截面位置小于7.5°、大于25.0°小于40.0°时... 为有效降低普通弯头的冲蚀磨损速率,延长其使用寿命。提出一种胃型弯头,基于气固两相流理论,利用Fluent软件对胃型弯头进行数值模拟并分析流体冲蚀特性。分析结果表明:第二圆形截面位置小于7.5°、大于25.0°小于40.0°时的胃型弯头具有抗冲蚀作用,其中第二圆形截面位置35.0°时的胃型弯头抗冲蚀效果最好,同普通弯头相比抗冲蚀性能提高9.88%。流速由8 m/s增大至28 m/s, 35.0°、37.5°、30.0°、32.5°时的胃型弯头和普通弯头的最大冲蚀速率平均增长26.08倍;颗粒直径由45 mm增大至120 mm,最大冲蚀速率最大增长1.71倍;质量流量由0.02 kg/s增加至0.12 kg/s,最大冲蚀速率最大增长7.35倍。不论流速、颗粒直径、质量流量为何值,35.0°、37.5°、30.0°、32.5°时的胃型弯头最大冲蚀速率始终小于普通弯头最大冲蚀速率,即均具有抗冲蚀作用,其中35.0°时的胃型弯头整体上抗冲蚀效果最好。该弯头可以有效减小冲蚀磨损速率,延长管道使用寿命,同时也可为弯头的抗冲蚀结构设计与优化提供新的设计方案。 展开更多
关键词 气固两相流 胃型弯头 冲蚀磨损 结构优化 抗冲蚀
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抽水蓄能电站水平弯段侧式进/出水口的优化 被引量:1
9
作者 郭港归 刘亚坤 +2 位作者 魏杰 卢洋亮 张帝 《水科学进展》 北大核心 2025年第1期85-96,共12页
抽水蓄能电站工程受地形影响引水隧洞存在水平转角,导致出流工况进/出水口各流道流量差异较大。本文以某工程中带水平弯段转角为29.27°的侧式进/出水口为研究对象,基于三维数值模拟分析弯段中迪恩涡结构的演变规律,探讨2种解决侧式... 抽水蓄能电站工程受地形影响引水隧洞存在水平转角,导致出流工况进/出水口各流道流量差异较大。本文以某工程中带水平弯段转角为29.27°的侧式进/出水口为研究对象,基于三维数值模拟分析弯段中迪恩涡结构的演变规律,探讨2种解决侧式进/出水口偏流问题的措施。结果表明:(1)迪恩涡导致隧洞断面主流呈“月牙形”分布,弯段内侧出现低流速区,导致隧洞流速分布不均。(2)减少隧洞转弯半径、增加导流板可以减少隧洞段偏流侧的流速、缓解流速分布的不均匀度,但导致偏流侧中间流道的流量增大;在此基础上中墩前移可均衡各流道流量,实现进/出水口流量的均匀分配,但以上联合措施会增加额外的水头损失。(3)偏转隧洞轴线使隧洞顶部和底部产生迪恩涡,抵消原断面中心迪恩涡的影响,显著改善了隧洞流速分布的不均匀性,实现进/出水口流量的均衡。研究成果对带弯段的侧式进/出水口设计具有指导意义。 展开更多
关键词 侧式进/出水口 水平弯段 迪恩涡 流量分配
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基于CFD的气固两相流弯管冲蚀特性
10
作者 郭姿含 樊建春 +1 位作者 杨云朋 张军 《化学工程》 北大核心 2025年第9期59-65,共7页
为准确定位气固两相流中弯管的冲蚀部位,对其进行耐磨设计,采用实验和数值模拟相结合的方法对不同微米级颗粒粒径、流速、颗粒质量流量3种变量下的最大冲蚀率及最大冲蚀位置的变化规律进行模拟分析。结果表明:粒径1—10μm时,最大冲蚀... 为准确定位气固两相流中弯管的冲蚀部位,对其进行耐磨设计,采用实验和数值模拟相结合的方法对不同微米级颗粒粒径、流速、颗粒质量流量3种变量下的最大冲蚀率及最大冲蚀位置的变化规律进行模拟分析。结果表明:粒径1—10μm时,最大冲蚀率随粒径增大而减小,冲蚀位置处于弯管内壁面;10—100μm时,最大冲蚀率随粒径的增大而增大,最大冲蚀出现角度为35—60°,且随粒径的增大逐渐减小;100—900μm时,最大冲蚀率随粒径的增大平稳减小,最大冲蚀出现角度为30—50°。气流流速5—30 m/s时,最大冲蚀率随流速幂指数增加,最大冲蚀出现角度35—45°,且不随流速的变化而变化。颗粒质量流量0.2—1 kg/s时,最大冲蚀率随颗粒质量流量线性增加,最大冲蚀出现角度约为45°,且不随颗粒质量流量的变化而变化。得出不同工况下最大冲蚀率出现位置的变化规律,并给出冲蚀角度变化图,该图可用于判断冲蚀形状。研究结果对弯管耐磨设计具有重要意义。 展开更多
关键词 气固两相流 90°弯管 离散相模型 冲蚀位置 数值模拟
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横向变厚度轧制金属流动规律及轧制力研究
11
作者 王小巩 王赛 +4 位作者 卢日环 张思佳 张广基 刘相华 陈连生 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第3期144-151,共8页
以中间薄两边厚类型的横向变厚度板为研究对象,根据不同厚度区实际成形特点,进行了包括弯展轧制和展平轧制两步工艺的横向变厚度轧制试验研究,得到了厚区厚度1.75 mm,薄区厚度1.35 mm的平直板材。试验结果发现薄区的变形机制为轧向延伸... 以中间薄两边厚类型的横向变厚度板为研究对象,根据不同厚度区实际成形特点,进行了包括弯展轧制和展平轧制两步工艺的横向变厚度轧制试验研究,得到了厚区厚度1.75 mm,薄区厚度1.35 mm的平直板材。试验结果发现薄区的变形机制为轧向延伸和横向伸长的复合变形。为了揭示了横向变厚度轧制过程中的金属流动规律,开展了横向变厚度轧制成形的有限元模拟。通过对变形区的应力状态和金属流动特征进行分析,模拟结果显示薄区进入变形区后,一部分金属应变由以弯曲变形为主转变为轧向延伸和横向宽展复合变形,一部分金属应变则由宽向伸长转变为轧向延伸。此外,对变形区进行了简化,推导了适用于横向变厚度轧制的轧制力计算模型,并与有限元模拟结果进行了对比。 展开更多
关键词 横向变厚度 弯展轧制 展平轧制 金属流动 应力状态 轧制力
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前台阶分离流中柔性薄膜变形与流固耦合研究
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作者 林艺鹏 薛晓鹏 王汉封 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1053-1063,共11页
通过任意拉格朗日-欧拉数值模拟方法,研究不同量纲一弯曲刚度γ的二维薄膜在前台阶分离流中的变形、拍动及相应的流固耦合特性。薄膜特征长度与台阶高度相同,基于来流速度和薄膜长度的雷诺数为640,γ由0.9000至0.0001逐渐减小。研究结... 通过任意拉格朗日-欧拉数值模拟方法,研究不同量纲一弯曲刚度γ的二维薄膜在前台阶分离流中的变形、拍动及相应的流固耦合特性。薄膜特征长度与台阶高度相同,基于来流速度和薄膜长度的雷诺数为640,γ由0.9000至0.0001逐渐减小。研究结果表明:当0.700≤γ≤0.900(区间Ⅰ)时,薄膜处于稳定小幅弯曲状态;当0.080<γ<0.700(区间Ⅱ)时,自由端开始出现小幅摆动,运动轨迹为往复直线运动,当0.300≤γ<0.700时,薄膜拍动频率随γ减小逐渐接近理论固有频率,之后远离固有频率;当0.060≤γ≤0.080(区间Ⅲ)时,流体力与薄膜自身恢复力接近平衡,薄膜重新回到稳定状态;当0.001≤γ<0.060(区间Ⅳ)时,薄膜发生大幅波浪式拍动,产生周期性脱落的拍动诱导涡,拍动频率随γ减小而减小;当γ从0.001继续减小至0.0001(区间Ⅴ)时,薄膜最终出现临近贴壁现象。其中,在区间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ,薄膜能显著提高前台阶上表面回流区高度;在区间Ⅳ,薄膜波浪式拍动显著抑制了台阶上表面的分离流,台阶上表面压力系数显著减小;在区间V,薄膜几乎无法对台阶流场产生影响。研究结果可为利用薄膜控制分离流流动提供参考。 展开更多
关键词 任意拉格朗日-欧拉法(ALE) 前台阶分离流 柔性薄膜 量纲一弯曲刚度 流动控制
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弯段半径对回流脉冲爆震燃烧室起爆特性影响
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作者 郭青林 彭畅新 +3 位作者 王凌羿 曹俊 卢杰 郑龙席 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期53-58,共6页
针对应用于脉冲爆震涡轴发动机的回流脉冲爆震燃烧室的起爆特性,建立了数值仿真模型,搭建了相应的试验系统,对模型进行了试验验证,使用校验过的模型进行了仿真计算,在相同的进、出口边界参数与点火频率条件下对比分析了不同弯段半径对... 针对应用于脉冲爆震涡轴发动机的回流脉冲爆震燃烧室的起爆特性,建立了数值仿真模型,搭建了相应的试验系统,对模型进行了试验验证,使用校验过的模型进行了仿真计算,在相同的进、出口边界参数与点火频率条件下对比分析了不同弯段半径对爆震波生成的影响规律。结果表明:存在较优的弯段半径范围(0.9~1.3倍管径),使得在限定尺寸范围内,在燃烧室内能形成充分发展的爆震波。在弯段半径过小时,弯段内的高温区与高压区分离使得弯段内无法形成局部高温高压中心;在弯段半径过大时,压缩波在弯段内的反射汇聚效应减弱,难以在弯段内形成有效的高压区。随着弯段半径的增大,爆震波形成位置与弯段出口的距离先减小后增大,爆震燃烧室总的爆燃向爆震转变距离随着弯段半径的增大而增加。 展开更多
关键词 爆震 脉冲爆震涡轴发动机 回流脉冲爆震燃烧室 弯段半径 起爆特性
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铝合金型材挤压弯曲一体化成形技术研究进展 被引量:6
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作者 赵国群 孙宇彤 喻俊荃 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期46-55,共10页
相比于直型材,铝合金弯曲型材更适用于日益复杂的部件形状并能更好地满足轻量化需求,具有提升部件结构强度和刚度、节约空间及增加工业设计自由度等优点,在汽车、高铁和航空航天等领域具有广泛用途。相较于传统冷弯成形技术,挤压弯曲一... 相比于直型材,铝合金弯曲型材更适用于日益复杂的部件形状并能更好地满足轻量化需求,具有提升部件结构强度和刚度、节约空间及增加工业设计自由度等优点,在汽车、高铁和航空航天等领域具有广泛用途。相较于传统冷弯成形技术,挤压弯曲一体化成形技术在生产弯曲型材方面具有流程短、精度高、缺陷少等优点,因而受到广泛关注。重点综述了基于外部弯曲装置和材料差速流动的挤压弯曲一体化成形技术的研究进展,分析并总结了不同挤压弯曲一体化成形技术的原理及发展现状,对比了不同挤压弯曲一体化成形技术的优缺点,最后展望未来发展趋势及其研究方向。 展开更多
关键词 铝合金 弯曲型材 挤压弯曲一体化 外部弯曲 材料差速流动
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基于修正翘曲位移函数的单箱双室薄壁箱梁剪力滞效应分析
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作者 郭向荣 张文格 +2 位作者 崔睿博 李夏元 邹欣杭 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期5117-5127,共11页
为完善单箱双室薄壁箱梁剪力滞效应理论研究,基于弯曲剪力流零点位置分布确定翼缘板宽度划分原则,考虑剪切变形对弯曲曲率的影响,引入内力平衡因子,利用纵向翘曲位移横向分布连续性条件,对翼缘板纵向翘曲位移函数进行修正。同时,考虑悬... 为完善单箱双室薄壁箱梁剪力滞效应理论研究,基于弯曲剪力流零点位置分布确定翼缘板宽度划分原则,考虑剪切变形对弯曲曲率的影响,引入内力平衡因子,利用纵向翘曲位移横向分布连续性条件,对翼缘板纵向翘曲位移函数进行修正。同时,考虑悬臂翼缘板端部自由状态,提出初始剪切转角的概念,以解释悬臂板端部理论应力高于真实应力的现象,并明确初始剪切转角对纵向翘曲位移函数的影响机理。采用无量纲法,统一翼缘板纵向翘曲位移滞后函数的关系,理论推导纵向翘曲位移横向分布函数的合理形式。基于能量变分原理,建立单箱双室薄壁箱梁剪力滞效应控制微分方程,并给出位移边界条件。以单箱双室薄壁简支箱梁满布均布荷载为例,采用本文提出的分析方法对算例进行理论求解,并利用ABAQUS有限元软件建立相应的力学模型,将本文理论解析解与有限元数值结果进行比较分析。研究结果表明:根据弯曲剪力流零点位置确定单箱双室薄壁箱梁剪力滞效应翼缘板宽度划分是合理可行的。本文理论分析方法(考虑初始剪切转角和翼缘板应力修正)计算的翼缘板应力和挠度值与有限元数值结果吻合良好,最大误差不超过2%,不仅验证了选用余弦函数作为纵向翘曲位移横向分布函数的合理性,还表明了理论分析方法和理论推导的正确性。 展开更多
关键词 薄壁箱梁 单箱双室 剪力滞效应 弯曲剪力流零点 初始剪切转角
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侧式进/出水口偏流出流下的大涡模拟 被引量:8
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作者 郭港归 刘亚坤 +2 位作者 魏杰 曹泽 张帝 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期132-144,共13页
实际工程中受地形地质条件影响,引水洞在水平上存在转角,导致出流工况来流不均,进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算,其流速、概率密度分布与模型试验吻合较好... 实际工程中受地形地质条件影响,引水洞在水平上存在转角,导致出流工况来流不均,进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算,其流速、概率密度分布与模型试验吻合较好。结果表明:偏流出流下进/出水口各流道分流比分别为0.64、0.81、1.26和1.29,水平方向流速分布极为不均;垂直方向主流靠近中下部,垂向雷诺切应力在扩散段内呈一正一负峰值分布,该现象主要由中上部的流动分离和底部的壁面剪切造成;两中间流道的回流区高度大于两边流道,导致中间流道的拦污栅更易受到反向流速影响;流动分离使拦污栅附近存在三轴漩滚,靠近过水断面中上部和底部产生2处能量集中的低频脉动,且各流道在偏流条件下的紊动强度相比均匀来流的紊动强度分别提高11%、25%、29%、3%,不利的水流流态和较高的紊动强度可能对拦污栅造成威胁。 展开更多
关键词 侧式进/出水口 偏流出流 雷诺切应力 流动分离 低频脉动
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小麦颗粒弯管流动特性数值模拟研究 被引量:2
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作者 王博士 李永祥 +2 位作者 张永宇 姜棚仁 徐雪萌 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第5期197-204,共8页
目的为研究小麦颗粒在弯管处的气力输送的特性。方法以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合壁面碰撞摩擦模型、颗粒动理学的固体应力和Gidaspow曳力模型构建出小麦颗粒在弯管处的气力输送模型,采用FLUENT对弯管处小麦颗粒气力输送过程进行... 目的为研究小麦颗粒在弯管处的气力输送的特性。方法以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合壁面碰撞摩擦模型、颗粒动理学的固体应力和Gidaspow曳力模型构建出小麦颗粒在弯管处的气力输送模型,采用FLUENT对弯管处小麦颗粒气力输送过程进行数值模拟,分析小麦颗粒在流经弯管过程中及弯管后直管中的小麦颗粒密度分布、气固两相速度、小麦颗粒与壁面剪切力和颗粒相湍动能。结果经过仿真分析和实验验证,小麦颗粒在流经弯管过程中,其颗粒相体积分数、气固两相速度、颗粒和壁面剪切力以及颗粒相湍动能4个方面随着流入弯管的角度变化而改变;由于颗粒-颗粒、颗粒-管壁之间的碰撞摩擦,小麦颗粒在流出弯管后随着输送距离的增大其各项参数逐渐减缓。结论采用FLUENT软件进行仿真得到了弯管内小麦颗粒的流动特性,并通过实验验证了仿真的可靠性。此次研究结合气固两相理论,为弯管气力输送设计的研发和优化提供了理论基础。 展开更多
关键词 小麦颗粒 气力输送 弯管 FLUENT 流动特性
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植被弯曲形态对水流的阻力效应研究
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作者 李磊 王伟杰 +3 位作者 董飞 黄爱平 冯达骞 徐宇轩 《水电能源科学》 北大核心 2024年第4期72-75,共4页
植被化生态河道的阻力特性是环境水力学的研究热点之一。为探寻柔性植被不同弯曲倾角下的阻力特性,利用圆柱铝棒进行弯曲模拟柔性植被,并采用测力装置,对不同倾角状态下圆柱铝棒及流速范围开展室内水槽试验,首先研究直立圆柱铝棒阻力与... 植被化生态河道的阻力特性是环境水力学的研究热点之一。为探寻柔性植被不同弯曲倾角下的阻力特性,利用圆柱铝棒进行弯曲模拟柔性植被,并采用测力装置,对不同倾角状态下圆柱铝棒及流速范围开展室内水槽试验,首先研究直立圆柱铝棒阻力与流速之间的关系,得到的拖曳力系数Cd符合已有研究,同时验证了测力装置的可靠性;随后开展不同倾角下的植被阻力试验,得到Vogel数随着倾角的减小呈逐渐降低最后突增的趋势。当植被弯曲时,已有的刚性直立植被丛模型不再适用,通过引入与倾角相关参数Cθ对模型进行修正,显著提高了模拟精准度。研究结果可为生态植被化河道水力学精准模拟提供技术支撑。 展开更多
关键词 植被水流 弯曲度 Vogel数 拖曳力系数
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弯道水流对桥墩下游水流流态的影响与改进
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作者 杨焘铭 王志国 +3 位作者 张才杰 李鑫垚 郑东 刘立龙 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1205-1213,共9页
在实际工程中,经常将桥墩设置于弯道水流影响范围之内。当桥墩上游存在偏流现象时,桥墩下游漩涡脱落产生的低流速区与偏流相互影响,导致下游流速分布呈现极不均匀状态,从而对下游边坡与相关建筑物构成危害。为改善弯道水流引起的桥墩下... 在实际工程中,经常将桥墩设置于弯道水流影响范围之内。当桥墩上游存在偏流现象时,桥墩下游漩涡脱落产生的低流速区与偏流相互影响,导致下游流速分布呈现极不均匀状态,从而对下游边坡与相关建筑物构成危害。为改善弯道水流引起的桥墩下游水流流态紊乱,基于ANSYS Fluent建立k-ωSST三维数值模拟与物理模型试验相结合的方法,研究不同桥墩尾部形态对下游流速分布的影响,并对下游偏流加剧的原因进行分析。结果表明:当上游来流发生偏移,偏流与桥墩尾部的低流速区之间相对流速差增大时,将导致下游水流紊乱增强;改进桥墩尾端形态可以改善下游流速分布状况,桥墩尾端长度与稳流效果在本研究范围内呈正相关关系,桥墩前端圆弧半径与稳流效果呈负相关关系。本研究成果可为弯道水流中桥墩修建等提供参考。 展开更多
关键词 桥墩 弯道水流 流速分布 尾部流态 分布影响 数学模型
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叶片形状对径向式透平波浪发电效率的影响
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作者 伍儒康 吴必军 +3 位作者 李猛 薛牧文 陈毅 张艳芹 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期218-224,共7页
从后弯管的实验数据出发,设计4个透平,以研究叶片形状对径向式透平用于波浪能发电时转换效率的影响。通过数值分析方法得到4个透平在稳定流动中的性能参数,结果表明4个透平的性能相接近。基于稳定流动计算结果,使用准稳态方法分析4个透... 从后弯管的实验数据出发,设计4个透平,以研究叶片形状对径向式透平用于波浪能发电时转换效率的影响。通过数值分析方法得到4个透平在稳定流动中的性能参数,结果表明4个透平的性能相接近。基于稳定流动计算结果,使用准稳态方法分析4个透平在不稳定流动中的性能,结果表明由于存在反向流动现象,4个透平在不稳定流中的效率存在很大差异。后弯管空气透平的设计不仅要考虑效率,还要考虑反向流动时产生的扭矩。 展开更多
关键词 波浪能 转换效率 透平 后弯管 反向流动
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