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特高压换流站调相机管道异常振动分析及减振研究
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作者 万瑜 金传领 《机械强度》 北大核心 2025年第5期63-70,共8页
大型同步调相机配套管道异常振动问题,不仅会降低管道的使用寿命,还会影响调相机润滑油和冷却液的供应,严重时甚至会造成重大安全事故,危害电力系统的稳定性。以某特高压换流站的同步调相机润滑油供油管道为研究对象,使用现场测量、流... 大型同步调相机配套管道异常振动问题,不仅会降低管道的使用寿命,还会影响调相机润滑油和冷却液的供应,严重时甚至会造成重大安全事故,危害电力系统的稳定性。以某特高压换流站的同步调相机润滑油供油管道为研究对象,使用现场测量、流固耦合和谐响应分析等多种方法,研究了管道振动的产生原因和机制。结果表明,由调相机本身产生的周期性激振力是管道振动的主要原因。进一步提出基于调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的管道减振措施,试验和仿真数据表明,在润滑油供油管道系统4和5、6和7支吊架中间位置各安装一个TMD,减振效果最佳,可将该管系的振动加速度降低90%以上,具有良好的减振效果。 展开更多
关键词 同步调相机 管道振动 流固耦合 谐响应分析 调谐质量阻尼器
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混流式水轮机压力脉动及叶片裂纹生长分析 被引量:1
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作者 姬中瑞 曲力涛 +2 位作者 迟福东 陈小翠 杨春明 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期99-105,共7页
目前,水轮机转轮叶片出现裂纹甚至脱落的情况时有发生,严重影响了电站的安全运行.本文以某水电站机组为研究对象,基于流固耦合理论和扩展有限元方法对该水轮机全流道及转轮结构进行仿真分析,提取不同运行工况下转轮叶片的压力脉动信息,... 目前,水轮机转轮叶片出现裂纹甚至脱落的情况时有发生,严重影响了电站的安全运行.本文以某水电站机组为研究对象,基于流固耦合理论和扩展有限元方法对该水轮机全流道及转轮结构进行仿真分析,提取不同运行工况下转轮叶片的压力脉动信息,进行其转轮结构强度及叶片疲劳裂纹扩展情况分析.研究表明转轮内部的压力脉动主要由转轮旋转、导叶出口不均匀流场以及低频尾水涡带所引起.在不同运行工况下,叶片所受应力分布大致相同,且均在叶片出水边与上冠以及下环交接处附近存在应力集中的现象.当转轮出水边靠近下环连接处出现裂纹时,裂纹会从出水边逐渐向转轮下环附近扩展,并最终发展为贯穿性裂纹.且叶片出现贯穿性裂纹所经历的载荷循环次数与应力大小以及裂纹的扩展形状有关. 展开更多
关键词 水轮机转轮 单向流固耦合 压力脉动 强度分析 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命分析
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不同箔片结构气体动压轴承动静态特性分析
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作者 李东东 贾晨辉 +2 位作者 张飞 路艳辉 杨鲁强 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期1-9,共9页
基于有限元软件Ansys Workbench,建立不同箔片结构气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和偏心率对不同箔片结构气体轴承动静态性能的影响规律。仿... 基于有限元软件Ansys Workbench,建立不同箔片结构气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和偏心率对不同箔片结构气体轴承动静态性能的影响规律。仿真结果表明:转速和偏心率与轴承的承载力成正比,与偏位角成反比;主刚度系数与转速和偏心率成正比,主阻尼系数与转速成反比;在相同的转速和偏心率下,五瓣式轴承的承载能力最大,五瓣式箔片轴承的稳定性优于三瓣分离式箔片轴承。 展开更多
关键词 箔片气体轴承 双向流固耦合 箔片结构 动静态特性 仿真分析
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三瓣结构的滑梁式空气箔片轴承润滑力学建模及数值研究
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作者 吴洋 韩怡萱 +2 位作者 顾晨昀 冯伟军 安琦 《华东理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期135-146,共12页
以三瓣结构的滑梁式空气箔片轴承为研究对象,基于最小位能原理和非线性薄板理论建立了箔片的刚度矩阵,并通过接触理论和牛顿法建立了箔片形变的计算模型;采用有限差分法计算等温雷诺方程,并通过流固耦合方法,建立了完整的滑梁式箔片轴... 以三瓣结构的滑梁式空气箔片轴承为研究对象,基于最小位能原理和非线性薄板理论建立了箔片的刚度矩阵,并通过接触理论和牛顿法建立了箔片形变的计算模型;采用有限差分法计算等温雷诺方程,并通过流固耦合方法,建立了完整的滑梁式箔片轴承的力学模型。确定了计算流程,编写了计算程序,实现了对气膜压力分布、滑梁挠度和轴承极限载荷等参数的精确计算。结合具体算例,深入研究轴承参数对其性能的影响,研究表明,滑梁数目增多会降低轴承的最小气膜厚度,而增大轴向对称面的滑梁刚度可以提升轴承的极限承载能力。 展开更多
关键词 滑梁式空气轴承 三瓣结构 润滑力学建模 流固耦合 数值分析
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胺液循环泵管道振动特性分析及减振研究 被引量:1
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作者 王洪 魏志刚 +2 位作者 袭文 党鹏飞 杨铮鑫 《机电工程》 北大核心 2025年第2期397-406,共10页
针对某石化公司气柜瓦斯脱硫装置管线异常振动问题,对该装置富胺液循环泵出口管线进行了研究。首先,建立了管道模态分析及颗粒阻尼器减振原理的理论模型;然后,利用ANSYS建立了管道数值模型,进行了流场仿真分析,并对管道进行了模态试验... 针对某石化公司气柜瓦斯脱硫装置管线异常振动问题,对该装置富胺液循环泵出口管线进行了研究。首先,建立了管道模态分析及颗粒阻尼器减振原理的理论模型;然后,利用ANSYS建立了管道数值模型,进行了流场仿真分析,并对管道进行了模态试验及振动测试,验证了模型的准确性;最后,利用EDEM离散元分析软件进行了仿真及现场试验,探究了不同填充率颗粒阻尼器的减振效果。研究结果表明:管道异常振动的主要原因是流体压力脉动激励频率接近管道固有频率,同时管道弯头处易受到共振产生的交变应力作用,造成其结构疲劳破坏;不同填充率的颗粒阻尼器均能有效降低管道振幅,其中70%填充率减振效果最优;与传统的减振方法相比,颗粒阻尼减振技术具有减振频带宽、适用性强等特点,在管道适当位置安装颗粒阻尼器,能有效降低管道振动,保障设备安全运行。 展开更多
关键词 富胺液循环泵 机械振动 管道模态分析 流场仿真分析 流固耦合 阻尼减振 颗粒阻尼器 EDEM离散元分析软件
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基于流固耦合的蒸汽发生器传热管结构应力分析
6
作者 郭超 魏超 +1 位作者 史强 张盼 《压力容器》 北大核心 2025年第2期38-45,共8页
蒸汽发生器传热管是压水堆核电站一回路压力边界的薄弱环节,正常运行及事故条件下的系统运行参数,直接影响着传热管结构的完整性。为进一步对传热管的结构响应特性进行研究,建立两种主流排列方式的传热管局部模型,分别进行正常运行和典... 蒸汽发生器传热管是压水堆核电站一回路压力边界的薄弱环节,正常运行及事故条件下的系统运行参数,直接影响着传热管结构的完整性。为进一步对传热管的结构响应特性进行研究,建立两种主流排列方式的传热管局部模型,分别进行正常运行和典型事故参数下的流固耦合计算,并获得一、二次侧流体共同作用下的传热管关键部位的载荷变化规律。结果表明,顺排模型在正常运行和丧失给水事故下的最大等效应力分别为110MPa和143MPa,叉排模型分别为112MPa和146MPa。在相同的流动条件下,传热管叉排模型的应力和变形均大于顺排模型;传热管根部横截面的等效应力沿壁厚方向先减小再增大,中部横截面的等效应力沿壁厚方向呈现近似线性降低;在传热管根部区域,内、外壁面的等效应力沿轴向高度先迅速降低而后快速升高,并形成应力平台。研究结果可为蒸汽发生器的设计及运行提供参考。 展开更多
关键词 蒸汽发生器 传热管 流固耦合 应力分析
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多场耦合全金属螺杆泵转子力学及振动特性分析
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作者 卢林 张春香 +1 位作者 孔繁婷 周婧 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期218-223,共6页
为了提高全金属螺杆泵在高温环境下的运行可靠性,基于流热固耦合理论对全金属螺杆泵转子在高温环境下的力学特性和有预应力(流场、质量力和温度载荷)作用下的模态特性进行了分析。研究结果表明:不同压差下螺杆转子的最大等效应力和最大... 为了提高全金属螺杆泵在高温环境下的运行可靠性,基于流热固耦合理论对全金属螺杆泵转子在高温环境下的力学特性和有预应力(流场、质量力和温度载荷)作用下的模态特性进行了分析。研究结果表明:不同压差下螺杆转子的最大等效应力和最大变形量是随着压差的增大而逐渐提高;不同间隙值下螺杆转子的最大等效应力和最大变形量随着间隙值的增大而逐渐增大;不同定子导程下螺杆转子的最大等效应力和最大变形量在(70~100)mm之间逐渐增大,之后两者都逐渐降低;不同粘度下螺杆转子的最大等效应力和最大变形量在(20~40)cP之间是逐渐增大,而后随着粘度的增加两者逐渐减小;流场压力和定子导程对有预应力的模态最大变形量影响较间隙值和粘度更为明显。研究结果可为全金属螺杆泵设计开发提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 全金属螺杆泵 流热固耦合 转子系统 应力变形 模态分析
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吸能液压支架立柱防冲性能模拟及试验
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作者 安栋 范金颍 +2 位作者 宋义敏 许海亮 罗廷运 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期393-400,共8页
针对吸能防冲液压支架防冲性能问题,从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究,参照工程常用的吸能防冲立柱,采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型,实现了吸... 针对吸能防冲液压支架防冲性能问题,从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究,参照工程常用的吸能防冲立柱,采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型,实现了吸能防冲立柱在冲击载荷作用下的数值模拟。使用冲击试验台进行了吸能液压立柱冲击试验,得到了冲击荷载下立柱缸体的位移响应,并与数值模拟结果进行了对比。使用4.5、7、10.5 t的重锤经自由落体对2种液压立柱进行冲击加载,得到了2种立柱的动态响应。根据防冲支护设计6项原则探讨了吸能液压支架立柱的防冲性能。让位位移方面,吸能立柱的位移比普通立柱分别降低了16%、23%、30%;让位阻力方面,吸能立柱最大阻力比普通立柱降低了15%、21%、12%;让位速度方面,吸能装置最大让位速度可达18.5 m/s,可在13 m/s内完全压溃;让位刚度方面,吸能立柱在吸能装置变形前后表现为弹性刚度,压溃期间表现为塑性刚度;让位频率方面,吸能立柱让位防冲时的固有频率为0,规避了立柱与围岩发生共振而迅速破坏的风险;让位能量方面,吸能装置的吸能量可达272 kJ,吸能立柱整体吸能量比普通立柱提高了80%。从受冲响应的4个阶段总结了吸能液压支架立柱的让位吸能防冲过程,分析了立柱的抗冲能力,结果表明吸能液压支架立柱可承受的最大冲击能可达普通立柱的2.3倍,泄压阀允许开启时间延长为普通液压支架立柱的2倍。 展开更多
关键词 冲击地压 液压支架立柱 吸能装置 流固耦合 动态响应 有限元分析 SPH方法
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基于CEL方法的带结构物溃坝流数值模拟 被引量:2
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作者 马洪玉 李敬军 +2 位作者 朱凯斌 赵艺颖 杨正权 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2024年第2期159-168,共10页
随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行... 随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行。本文针对带有结构物的溃坝流动问题现象,采用CEL方法(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis,耦合欧拉-拉格朗日方法),对于溃坝流的发展、演化进行了数值模拟。研究结果表明,模拟结果中溃坝流自由表面及流体尖端时程变化与文献试验结果拟合较好,CEL方法可应用在溃坝流现象的模拟,并且具有较好的准确性和精度。结构物材料性能、高度及与结构物与溃坝流间的位置,均会影响溃坝流的运动状态以及结构物的受力变形状态,在不考虑结构物破坏的情况下,提高结构物弹性模量,增加结构物高度,以及减小结构物与溃坝流间的距离均可提高结构物对于溃坝流的阻挡作用。 展开更多
关键词 溃坝流 计算流体力学 耦合欧拉-拉格朗日方法 数值模拟 流固耦合
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基于流固耦合的环氧绝缘电力电子变压器温度分布研究 被引量:2
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作者 赵玉顺 卫龙 +3 位作者 戴义贤 王丽洋 庄加才 蔡国庆 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期75-84,共10页
热点温度是直接影响电力电子变压器绝缘寿命的重要参数,为了合理指导电力电子变压器的环氧绝缘封装设计,文中构建了220 kW/30 kHz的电力电子变压器等效模型,基于流固耦合计算方法研究了环氧绝缘材料导热性能对变压器不同运行工况下的温... 热点温度是直接影响电力电子变压器绝缘寿命的重要参数,为了合理指导电力电子变压器的环氧绝缘封装设计,文中构建了220 kW/30 kHz的电力电子变压器等效模型,基于流固耦合计算方法研究了环氧绝缘材料导热性能对变压器不同运行工况下的温度分布特性影响。研究表明,高、低压绕组同轴分布的电力电子变压器的热点温度主要位于距绕组底部约56%的高度处,且随负载系数的增大而逐渐升高;在短路情况下,高、低压绕组的热点温度分别以8、22℃/s速度上升;变压器的热点温度随环氧绝缘材料导热系数增大而显著降低,当环氧绝缘材料导热系数大于1.1 W/(m·K)时,热点温度变化趋于平缓,此时变压器的温度分布满足GB/T 1094.11—2022的规范要求,且具有30%的负载裕度。该研究工作可为电力电子变压器环氧绝缘封装设计提供理论参考依据。 展开更多
关键词 电力电子变压器 有限元分析 流固耦合 温度场分析
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考虑热障涂层及冷却结构影响的某F级燃气轮机火焰筒数值研究
11
作者 肖俊峰 高松 +5 位作者 闫安 上官博 张蒙 何伟 李晓丰 张博瑶 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1408-1415,共8页
以某F级燃气轮机燃烧室火焰筒为研究对象,考虑热障涂层及冷却结构对火焰筒气动传热影响,基于流热固耦合方法对额定工况下的火焰筒进行了内部流场、温度场和应力场分析,并将数值分析结果与火焰筒实际损伤情况进行对比。结果表明:数值分... 以某F级燃气轮机燃烧室火焰筒为研究对象,考虑热障涂层及冷却结构对火焰筒气动传热影响,基于流热固耦合方法对额定工况下的火焰筒进行了内部流场、温度场和应力场分析,并将数值分析结果与火焰筒实际损伤情况进行对比。结果表明:数值分析结果的火焰筒高应力区域与火焰筒实际损伤区域基本吻合,采用流热固耦合方法可以预测火焰筒实际损伤情况;不同位置的热障涂层陶瓷层隔热效果相近;基体和热障涂层陶瓷层在冷却结构附近的区域均为高应力区域。 展开更多
关键词 火焰筒 热障涂层 冷却结构 流热固耦合 损伤分析 数值模拟
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台风-浪-流耦合作用超大浮体水弹性响应分析方法
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作者 柯世堂 朱庭瑞 +3 位作者 李文杰 陈静 任贺贺 员亦雯 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1231-1241,共11页
海上机场超大浮体结构在台风等极端海洋环境下的动态响应准确预测是保障其安全性能的关键前提,其难点在于准确构建中/小尺度复杂流场与浮体结构的流固耦合计算模型。本文提出了一种基于中/小尺度嵌套的海上机场超大浮体水弹性响应分析方... 海上机场超大浮体结构在台风等极端海洋环境下的动态响应准确预测是保障其安全性能的关键前提,其难点在于准确构建中/小尺度复杂流场与浮体结构的流固耦合计算模型。本文提出了一种基于中/小尺度嵌套的海上机场超大浮体水弹性响应分析方法,二次开发实现了台风-浪-流耦合模拟,分析了超强台风“莫兰蒂”途经海上机场超大浮体全过程台风-浪-流时空演变规律;采用中/小尺度流场嵌套技术计算水动力和气动力,代入结构动力学方程进行双向迭代解耦求解;通过算例分析了台风-浪-流耦合作用下浮体结构水弹性响应及影响机制。研究表明:本文提出的方法能够有效地预测此类极端环境下超大浮体结构水弹性响应。 展开更多
关键词 台风 台风-浪-流耦合 中/小尺度模拟 海上机场 超大浮体 水弹性 分析方法 流固耦合
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超大型地下结构系统地震响应高性能弹塑性流固耦合分析 被引量:4
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作者 余嘉轲 王荣鑫 +3 位作者 王睿 张建民 孙俊岭 王永成 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期190-199,共10页
随着城市地下空间开发进行加快,地下结构的抗震安全问题日益受到重视。为了研究饱和土层,尤其是可液化场地中超大型地下结构的地震响应,必须解决高性能计算、弹塑性本构模型、流固耦合等关键问题。该文基于高性能数值仿真平台GEOSX,开... 随着城市地下空间开发进行加快,地下结构的抗震安全问题日益受到重视。为了研究饱和土层,尤其是可液化场地中超大型地下结构的地震响应,必须解决高性能计算、弹塑性本构模型、流固耦合等关键问题。该文基于高性能数值仿真平台GEOSX,开发一套高性能弹塑性流固耦合分析方法。以北京城市副中心站综合交通枢纽为例,采用砂土液化大变形模型进行动力弹塑性流固耦合分析,计算规模超千万自由度。计算结果表明,所开发的分析方法具有较高的并行计算效率,可以实现可液化场地地下结构系统的大规模高效弹塑性流固耦合模拟。对于这一主要处于饱和砂土地层中的超大型地下结构系统,在基本地震作用下,饱和砂土层的最大超静孔压比达到约0.5,产生较为明显的弱化;结构地震层间位移角和内力均满足规范要求,由于存在开洞等断面变化,结构响应三维效应明显;由于与地下结构相连的地上结构相对较小,地上结构对地下结构地震响应影响有限。 展开更多
关键词 地下结构 可液化场地 动力分析 高性能计算 流固耦合 弹塑性模型
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全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计 被引量:5
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作者 苏桐 胡果馨 刘振 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第3期79-83,共5页
针对大展弦比太阳能无人机的性能要求,开展碳纤维复合材料太阳能无人机机翼的优化设计。选用NACA4412为基准翼型,利用xfoil软件作为气动计算软件,基于NSGA-Ⅱ优化算法进行翼型优化。在此基础上对机翼进行三维建模,采用CFD软件进行气动... 针对大展弦比太阳能无人机的性能要求,开展碳纤维复合材料太阳能无人机机翼的优化设计。选用NACA4412为基准翼型,利用xfoil软件作为气动计算软件,基于NSGA-Ⅱ优化算法进行翼型优化。在此基础上对机翼进行三维建模,采用CFD软件进行气动特性分析,并利用ANSYS Workbench静力学模块对机翼进行流固耦合分析。结果表明:翼型优化后,升力系数提高4.20%,阻力系数降低8.74%,升阻比提高14.18%;在气动载荷作用下,从翼根向翼尖方向压力逐渐增大,翼尖处最大压力相对外界大气压力为242 Pa;在外载荷作用下,最大应力显示在翼根附近,为61.397 MPa,翼变形的最大值为40.262 mm,整体满足太阳能无人机的允许变形量在5%以内即翼尖变形不得大于半翼展长度值的5%的刚度要求。研究结果可为碳纤维复合材料太阳能无人机设计和研制提供理论参考。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 太阳能无人机 机翼结构 流固耦合分析 优化设计
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龙羊峡重力拱坝模态识别与材料参数反演 被引量:1
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作者 侯志英 周天宇 +4 位作者 马宁 刘昌伟 向致谦 潘坚文 王进廷 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期771-777,831,共8页
基于龙羊峡重力拱坝实测振动数据,利用随机子空间法进行了大坝模态参数识别,建立了坝体-地基-库水系统的三维流固耦合有限元模型。根据识别出的一阶频率,分别考虑均质地基及分层地基,反演了坝体与基岩材料参数,并通过有限元软件ABAQUS... 基于龙羊峡重力拱坝实测振动数据,利用随机子空间法进行了大坝模态参数识别,建立了坝体-地基-库水系统的三维流固耦合有限元模型。根据识别出的一阶频率,分别考虑均质地基及分层地基,反演了坝体与基岩材料参数,并通过有限元软件ABAQUS进行了大坝的动力特征分析。结果表明:龙羊峡重力拱坝的一阶频率为2.778~3.196 Hz,反演得到坝体的弹性模量约为50 GPa~52 GPa;对于均值地基,其弹性模量的反演值为30 GPa;对于分层地基,2 490 m高程以下区域的弹性模量为34 GPa;实测振动数据反演得到的坝体弹性模量和地基弹性模量高于其设计值;龙羊峡重力拱坝的前3阶振型分别为正对称、反对称与正对称,其1阶频率和2阶频率相差较大,与重力坝自振频率分布特征相似。 展开更多
关键词 龙羊峡拱坝 模态参数识别 有限元 动力特征 流固耦合 模态分析
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基于双向流固耦合的倒虹吸管道水击压力波与拱式桥架组合结构动力响应分析 被引量:2
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作者 谢小雨 李睿 +2 位作者 崔又文 李晓章 罗仕庭 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期466-476,共11页
在大跨度倒虹吸管道中有压闸阀关闭时通常伴随着水击现象,当水击发生时,流体与固体的耦合作用同时存在。为研究发生水击时,不同关阀时间下的压力波与考虑耦合作用时结构的动力响应情况,以大跨度倒虹吸管道与拱式桥架结构为研究对象,进... 在大跨度倒虹吸管道中有压闸阀关闭时通常伴随着水击现象,当水击发生时,流体与固体的耦合作用同时存在。为研究发生水击时,不同关阀时间下的压力波与考虑耦合作用时结构的动力响应情况,以大跨度倒虹吸管道与拱式桥架结构为研究对象,进行整体水力计算,基于流固耦合分析理论,将整体水力模型计算得到的水击压力波作为流体部分加载条件,在workbench平台上进行双向流固耦合分析求解桥架结构的位移、内力及应力动力响应结果。结果表明:不同关阀时间工况下,水击压力波曲线的变化趋势大致相同,结构各监测点的位移时程曲线同水击压力波曲线规律基本吻合;阀门匀速关闭时,增加闸阀的关闭时间可以作为降低倒虹吸管道水击压强的有效措施;水击力对桥架管道的影响最大,盖梁次之,拱圈最小,结构以发生顺桥向动力响应为主。 展开更多
关键词 大跨度倒虹吸 闸阀 双向流固耦合 水击压力波 动力响应分析
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考虑温度变化的复合织构轴承的摩擦学性能仿真 被引量:1
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作者 王优强 胡宇 +2 位作者 徐莹 房玉鑫 莫君 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期218-228,共11页
表面微织构化是改善轴承摩擦学性能重要手段之一,目前对于表面微织构的设计多以加工简单的单层形状为主,但在对轴承织构化试验和数值模拟研究中发现,单层微织构在减少摩擦磨损和降低能耗方面仍不够突出。基于圆筛藻壳的多层孔状结构,设... 表面微织构化是改善轴承摩擦学性能重要手段之一,目前对于表面微织构的设计多以加工简单的单层形状为主,但在对轴承织构化试验和数值模拟研究中发现,单层微织构在减少摩擦磨损和降低能耗方面仍不够突出。基于圆筛藻壳的多层孔状结构,设计矩形-半球型双层复合微织构,并应用于水润滑轴承的高压区,采用热流固耦合的方法,探究在考虑进水温度变化的条件下、双层复合型织构的尺寸变化和轴承转速对水润滑轴承摩擦性能的影响。结果表明:对于任何进水温度,双层复合型织构轴承的减摩性能优于光滑轴承和单层织构轴承。复合织构尺寸效应对润滑水膜压力影响不稳定,但对摩擦因数的影响相对平稳。另外,在任何温度下,复合型织构轴承的转速越高,润滑水膜压力和摩擦因数越大。研究成果在改善水润滑轴承摩擦学性能方面有更进一步的突破,可为减小摩擦磨损及延长轴承使用寿命的相关研究提供借鉴。 展开更多
关键词 矩形-半球型复合织构 水润滑轴承 热流固耦合 有限元分析
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调谐液柱阻尼器-结构系统风致振动响应的CFD/CSD耦合分析方法
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作者 黄鹏 吴玖荣 +2 位作者 傅继阳 孙连杨 王加雷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期236-245,254,共11页
针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础... 针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础上进一步提出了基于计算流体动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合分析方法,求解带TLCD系统的高层建筑结构的风致动力响应。通过开展某一TLCD系统在特定底部激励下的力学性能和动力特性试验,得到其内液体晃荡的自由液面波高和晃动力时程,验证了CFD数值模拟方法可以准确地分析TLCD水箱内液体的非线性晃动特征。随后对风工程领域广泛采用的76层建筑结构振动控制Benchmark模型,假设其顶部设置TLCD系统时主体结构在三种风速重现期(10、50和100年)风速对应的横风向动力风荷载激励下的风致控制效率,采用提出的CFD/CSD耦合分析方法,进行了数值仿真模拟分析。耦合分析结果表明,TLCD系统对Benchmark模型的风致加速度、速度和位移响应均有一定的控制效果,对加速度响应的控制效果要优于对位移响应的控制效果。该研究方法可为复杂TLCD系统对高层建筑的风振控制分析提供有效的参考。 展开更多
关键词 调谐液柱阻尼器(TLCD) 高层结构 风振控制 计算流体动力学(CFD) 计算结构动力学(CSD) CFD/CSD耦合分析方法
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基于流固耦合低比转速离心泵叶轮强度及疲劳寿命分析
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作者 唐振海 宋文武 欧铭 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第10期127-133,共7页
综合考虑离心泵工作时叶轮真实的应力及变形状态,基于Ansys Workbench软件平台运用计算流体动力学分析软件CFX对离心泵模型叶轮进行了流固耦合数值模拟,计算了叶轮在离心力以及CFD压力载荷共同作用下离心泵叶轮强度,确定了在旋转过程中... 综合考虑离心泵工作时叶轮真实的应力及变形状态,基于Ansys Workbench软件平台运用计算流体动力学分析软件CFX对离心泵模型叶轮进行了流固耦合数值模拟,计算了叶轮在离心力以及CFD压力载荷共同作用下离心泵叶轮强度,确定了在旋转过程中受到周期性交变应力的作用下,叶轮上最大应力的位置。最后运用nCode Designlife软件叶轮进行疲劳寿命预测,结果表明,最大应力位于叶片出口边缘与盖板交界的位置,且循环交变动应力是引起叶轮疲劳损伤的主要原因。叶轮满足无限寿命疲劳强度设计,叶轮无疲劳破坏风险。 展开更多
关键词 叶轮 有限元 强度分析 流固耦合 疲劳寿命
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波-流联合作用下弹性管振动响应研究
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作者 王金诺 陈正寿 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期128-139,共12页
由海流和波浪联合作用所引起的涡激振动是导致海洋立管等细长海洋结构物疲劳破坏的重要诱因,不过目前尚缺乏沿管轴向流致和波致振动特性分析的研究。采用流体体积法捕捉自由液面,建立数值波浪水池,基于双向流-固耦合技术开展了波-流联... 由海流和波浪联合作用所引起的涡激振动是导致海洋立管等细长海洋结构物疲劳破坏的重要诱因,不过目前尚缺乏沿管轴向流致和波致振动特性分析的研究。采用流体体积法捕捉自由液面,建立数值波浪水池,基于双向流-固耦合技术开展了波-流联合作用下弹性管的数值仿真,对比分析了波-流荷载对弹性管振动特性的影响。在波浪作用下,管振幅随KC数增加呈逐步增大趋势,顺流向与横流向的振动频率为波频倍数;波浪力集中作用在自由液面附近,使沿管轴向的时均流体力系数在不同管段范围呈现不同的分布特性。在波-流联合作用下,振幅随外流速的变化趋势与单独外流的振动响应相一致,振动位移较波浪作用下的情况更为规则;顺流向的振动频率仍由波频主导,横流向激发出一个主频和两个显著次频,且主、次频的差值为波频倍数。最后,对比了波浪、波-流联合作用下4个典型波浪位置处沿管轴向的尾流涡街模式,外流的参与加快了旋涡的泄放,同时也是控制泄涡发放类型的主导因素。 展开更多
关键词 弹性管 波-流联合作用 流-固耦合 水动力分析
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