考虑斜坡地形影响的光伏组件流固耦合风致振动数值模拟研究

1

作者 陈伏彬 王羽 +1 位作者 祝瑜哲 王薇嘉 《太阳能学报》 北大核心 2025年第3期404-411,共8页

为研究斜坡地形对光伏组件风振特性影响,基于流固耦合(FSI)方法开展光伏阵列风致响应的数值模拟研究,分析光伏阵列流场特征以及光伏组件风振响应模态,揭示位于不同坡度斜坡上的光伏组件在不同离地高度、间距上所表现出的风振特性。结果... 为研究斜坡地形对光伏组件风振特性影响,基于流固耦合(FSI)方法开展光伏阵列风致响应的数值模拟研究,分析光伏阵列流场特征以及光伏组件风振响应模态,揭示位于不同坡度斜坡上的光伏组件在不同离地高度、间距上所表现出的风振特性。结果表明:1)坡面引起气流堵塞,致使光伏组件位移幅值增加,同时也降低光伏阵列中前排光伏组件对后排光伏组件的遮挡效应;2)从流场特征中可看出,迎风前缘的首块光伏组件产生旋涡,脱落于后排区域,致使第2块光伏组件前流场变得复杂,第3块光伏组件周流场则相对稳定,说明越处于下游的光伏组件受流场影响越小;3)光伏组件的振动由低阶振型主导,坡面对后排光伏组件振动有较大影响;4)间距增大对位于坡面上的光伏阵列振动响应有影响,且随着坡角的增大影响更加显著;5)增加坡面上光伏阵列的高度,首块光伏组件位移幅值变化较为明显,其余两块光伏组件影响较小。 展开更多

关键词 光伏组件 地形 流固耦合 风致振动 数值模拟

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基于有限元的细观力学在耐火材料中的研究现状 被引量：1

2

作者 金胜利 罗明 +2 位作者 李亚伟 桑绍柏 李远兵 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第13期125-128,共4页

耐火材料是一种典型的多相非均质材料,在成型或烧成等工艺过程中不可避免地形成裂纹、气孔等缺陷,理论上提高表面断裂能或降低抗张强度是提高材料抗热震稳定性的有效途径。现有研究表明,耐火材料的抗热震稳定性很大程度上和骨料与基质... 耐火材料是一种典型的多相非均质材料,在成型或烧成等工艺过程中不可避免地形成裂纹、气孔等缺陷,理论上提高表面断裂能或降低抗张强度是提高材料抗热震稳定性的有效途径。现有研究表明,耐火材料的抗热震稳定性很大程度上和骨料与基质之间的界面结构相互关联,在细观尺度上对材料界面结构进行设计和裁剪,已成为当前耐火材料研究的一个新趋势。细观力学结合有限元的材料设计方法能直观有效地揭示材料内部细观结构与宏观力学性能之间的关系,在复合材料尤其是混凝土领域的研究已相当深入,可为细观力学在耐火材料中的应用提供思路,促进耐火材料结构与性能一体化的研究发展。 展开更多

关键词 耐火材料细观力学 界面结构 数值模拟

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土与结构界面接触问题研究进展评述 被引量：6

3

作者 李立云 杜修力 李亮 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期588-597,共10页

针对土与结构相互作用研究中的土-结构界面接触问题,本文从界面接触力学特性及界面接触模拟两个方面的研究展开评述。分析了接触面(带)的力学特性和变形分布规律方面的试验方法和取得的成果,讨论了现有试验方法的不足;随后,对土-结构界... 针对土与结构相互作用研究中的土-结构界面接触问题,本文从界面接触力学特性及界面接触模拟两个方面的研究展开评述。分析了接触面(带)的力学特性和变形分布规律方面的试验方法和取得的成果,讨论了现有试验方法的不足;随后,对土-结构界面接触行为的两类模拟方法-接触面单元方法和接触力学方法进行了讨论;最后提出了今后工作的重点。 展开更多

关键词 土-结构相互作用 界面接触问题 试验技术 本构关系 数值模拟方法

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中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟及涡系分析 被引量：6

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作者 王建春 吴乘胜 +1 位作者 王星 徐金秀 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期893-905,共13页

作为一种典型的钝体绕流,方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,常规的基于RANS的数值计算方法难以准确模拟。DNS不使用任何湍流模型,直接求解完整的非定常流动控制方程组,模拟包括脉动在内的湍流所有非定常流动量的... 作为一种典型的钝体绕流,方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,常规的基于RANS的数值计算方法难以准确模拟。DNS不使用任何湍流模型,直接求解完整的非定常流动控制方程组,模拟包括脉动在内的湍流所有非定常流动量的时空演变过程,是湍流数值模拟中最精确的方法,在复杂流动数值模拟方面的应用潜力巨大。本文自主设计和编制并行数值模拟程序,使用基于"神威·太湖之光"国产CPU架构的大规模并行计算,开展了中等雷诺数(Re=10 000)方柱绕流的直接数值模拟。其中:不可压N-S方程组采用基于交错网格的有限体积法离散;压力-速度耦合采用SIMPLE算法处理;离散得到的代数方程组采用Gauss-Seidel迭代求解;时间步进采用Euler隐式格式,对流项采用QUICK格式,耗散项采用中心差分格式;数值模拟程序的并行化使用MPI方法处理。文中重点分析了方柱绕流的复杂涡系结构,同时给出了部分湍流统计结果,并通过与RANS和LES模拟结果的对比分析,展现了DNS在复杂精细流场模拟方面的优势。 展开更多

关键词 直接数值模拟 方柱绕流 涡系结构 MPI并行 国产CPU架构

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二元结构顺层边坡抗滑桩抗震性能研究 被引量：2

5

作者 梁庆国 王丽丽 +1 位作者 孙文 刘贵应 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第6期248-255,共8页

采用振动台物理模拟试验方法,输入振幅逐渐增大的水平向正弦波加速度,对比分析了抗滑桩加固前后二元顺层边坡的动力响应特征,采用MIDAS/GTS软件对模型试验得出的结果进行数值分析,结果表明:(1)二元结构顺层边坡,破坏时与均质边坡的相似... 采用振动台物理模拟试验方法,输入振幅逐渐增大的水平向正弦波加速度,对比分析了抗滑桩加固前后二元顺层边坡的动力响应特征,采用MIDAS/GTS软件对模型试验得出的结果进行数值分析,结果表明:(1)二元结构顺层边坡,破坏时与均质边坡的相似之处为:受高程放大效应和垂直放大效应影响,破坏的初始首先在边坡的中上部产生拉裂缝,放大系数最大值出现的位置往往就是边坡初始破坏的位置。与均质边坡不同的是:最初产生的拉裂缝不一定会发展成为控制裂缝,拉裂缝产生之后并不会在土体内部产生控制性剪切裂缝,进而产生滑裂面,而是会沿二元结构面产生滑动破坏。(2)抗滑桩在水平地震动作用下倾倒破坏的轴心并不一定是在抗滑桩外侧与土体交界面处,本例中位于滑面下1 m处。(3)锚杆与抗滑桩联合支护时锚杆可有效减小抗滑桩的弯矩,提高抗滑桩在静力和动力荷载下抵抗破坏的能力。研究结果对二元顺层边坡的抗震设计与分析有一定参考价值。 展开更多

关键词 抗滑桩 二元结构顺层边坡 模型试验 数值模拟 界面

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轻量化异构三维点阵融合设计及界面力学性能分析

6

作者 刘婷婷 梁焯恒 +3 位作者 任方喜 廖文和 张长东 李大伟 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第14期110-117,共8页

基于异构三维点阵的融合设计方法有望为航空结构的减重增效带来全新途径。针对现有的异构点阵结构设计方法在过渡边界存在极小杆径、拓扑不连续、承载能力弱等问题,提出了基于子结构参数调控的异构三维点阵过渡界面优化设计策略,通过调... 基于异构三维点阵的融合设计方法有望为航空结构的减重增效带来全新途径。针对现有的异构点阵结构设计方法在过渡边界存在极小杆径、拓扑不连续、承载能力弱等问题,提出了基于子结构参数调控的异构三维点阵过渡界面优化设计策略,通过调节不同点阵构型过渡区域的连通性,实现了异构点阵融合边界的几何高阶连续优化。以此为基础,进一步分析了不同排列模式对异构点阵结构变形行为和承载能力的影响规律,建立了异构点阵结构几何参数–性能的理论预测模型。试验结果表明,相较于传统异构点阵设计方法,本文提出的方法结构强度提升52.2%。此外,合理的界面形态能够有效传递载荷,避免结构在界面处发生灾难性破坏。 展开更多

关键词 异构点阵结构 界面优化 边界融合 数值模拟 力学性能

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结构参数对管壳式相变储热单元熔化过程性能提升的影响 被引量：8

7

作者 李赛维 陶希军 孙志强 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期8-18,共11页

针对常规管壳式相变储热单元中热源管道与相变材料之间传热性能差的问题,以竖直放置圆柱形单内管管壳式相变储热单元内部熔化过程中相界面形状为依据,对管壳式相变储热单元结构进行改进,采用数值模拟对基准管壳式相变储热单元和优化结... 针对常规管壳式相变储热单元中热源管道与相变材料之间传热性能差的问题,以竖直放置圆柱形单内管管壳式相变储热单元内部熔化过程中相界面形状为依据,对管壳式相变储热单元结构进行改进,采用数值模拟对基准管壳式相变储热单元和优化结构单元中相变材料带自然对流的熔化过程进行研究,讨论相界面、温度场和速度场的演化过程,比较不同结构单元中平均液相分数和平均速度随时间的变化趋势,分析表征储热单元传热性能的相变材料完全熔化时间。研究结果表明:优化的管壳式相变储热单元外壳形状可增强自然对流作用,提高储热单元的传热性能,加快相变材料的熔化速率;与基准结构中的相变材料熔化时间相比,其完全熔化时间缩短13.6%~38.9%。 展开更多

关键词 管壳式 相变储热 结构优化 相界面 数值模拟

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超导水平磁场结构对Φ300 mm直拉硅单晶固液界面影响的三维数值模拟 被引量：2

8

作者 张晶 杜燕军 +1 位作者 刘丁 任俊超 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第4期600-606,共7页

针对不同超导水平磁场结构的磁力线分布对Φ300 mm直拉硅单晶固液界面影响问题,本文采用一种基于格子Boltzmann方法的耦合热格子模型,解决温度场与速度场耦合建模问题,并对不同结构的超导磁场作用下的晶体生长进行了三维数值模拟。结果... 针对不同超导水平磁场结构的磁力线分布对Φ300 mm直拉硅单晶固液界面影响问题,本文采用一种基于格子Boltzmann方法的耦合热格子模型,解决温度场与速度场耦合建模问题,并对不同结构的超导磁场作用下的晶体生长进行了三维数值模拟。结果表明,采用单磁力线分布的超导磁场结构使得固液界面氧含量降低,但是容易引起熔体内部热分布不均匀;采用双磁力线分布结构能够有效地改善熔体内部沿晶体生长的轴向温度梯度和沿固液界面的径向温度梯度,然而,其对固液界面氧含量抑制作用较小。当晶转、埚转工艺作用时,超导单磁力线水平磁场结构明显优于超导双磁力线水平磁场结构,固液界面形状对称性随磁感应强度的增加而增强。 展开更多

关键词 超导水平磁场结构 直拉硅单晶 固液界面 数值模拟

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CF/Al复合材料横向拉伸渐进损伤与弹塑性力学行为 被引量：10

9

作者 王振军 田亮 +4 位作者 蔡长春 余欢 徐志锋 Gui WANG Matthew S.DARGUSCH 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期458-466,共9页

针对真空压力浸渗制备的单向碳纤维增强铝合金复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟与实验结合的方法研究了其横向拉伸损伤演化和断裂力学行为,并分析了界面对复合材料横向拉伸力学性能的影响。结果表明,基于基体合金延性损伤... 针对真空压力浸渗制备的单向碳纤维增强铝合金复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟与实验结合的方法研究了其横向拉伸损伤演化和断裂力学行为,并分析了界面对复合材料横向拉伸力学性能的影响。结果表明,基于基体合金延性损伤和界面内聚力损伤本构所建立的细观单胞有限元模型,可以实现CF/Al复合材料横向拉伸弹塑性力学响应的计算和预测。复合材料横向拉伸时先后发生界面损伤、界面失效以及基体损伤累积与失效现象,界面损伤脱粘并诱发基体塑性损伤和失效是导致复合材料横向断裂的主要机理。增加界面强度有利于提高横向拉伸屈服强度和极限强度,界面刚度对极限强度影响不大,但增加界面刚度可有效提高复合材料横向拉伸弹性模量。 展开更多

关键词 铝基复合材料 细观力学 单胞 渐进损伤 界面 数值模拟

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基于MASW方法识别高速铁路组合桥梁界面剥离损伤的可行性研究 被引量：4

10

作者 赵玉栋 陈洪兵 聂鑫 《中国铁路》 2019年第11期98-103,共6页

随着我国高速铁路建设规模的日益增大,高速铁路网的覆盖面积逐渐增加。在偏远山区和高烈度地震区域,高速铁路的迅速发展对铁路桥梁的建设提出了更高要求。钢-混组合桥梁以其优异的力学性能,在高速铁路建设中日益发挥重要作用。作为钢材... 随着我国高速铁路建设规模的日益增大,高速铁路网的覆盖面积逐渐增加。在偏远山区和高烈度地震区域,高速铁路的迅速发展对铁路桥梁的建设提出了更高要求。钢-混组合桥梁以其优异的力学性能,在高速铁路建设中日益发挥重要作用。作为钢材和混凝土材料协同受力的基础和前提,钢-混界面的可靠粘结对保障高速铁路运营状态下钢-混组合结构桥梁的正常工作至关重要。为实现对钢-混组合界面的高效检测,系统梳理了现有基于压电陶瓷智能材料和波动法的界面剥离检测技术,阐述不同方法的工作机理和优缺点,进而提出基于多道面波分析方法识别界面剥离损伤的检测技术。通过有限元数值模拟验证该方法的可行性,研究成果可进一步完善高速铁路组合结构桥梁的无损检测技术。 展开更多

关键词 高速铁路 钢-混组合桥梁 界面损伤 无损检测 MASW 数值模拟

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固体推进剂/衬层粘接界面脱粘失效的数值模拟 被引量：10

11

作者 张志成 戴开达 陈静静 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第28期11421-11427,共7页

基于SEM(scanning electron microscope)得到的细观形貌和颗粒分布建立了复合固体推进剂/衬层细观有限元模型。使用Cohesive单元来模拟复合固体推进剂基体/颗粒界面和复合固体推进剂/衬层界面的脱粘。计算分析了单轴准静态拉伸作用下复... 基于SEM(scanning electron microscope)得到的细观形貌和颗粒分布建立了复合固体推进剂/衬层细观有限元模型。使用Cohesive单元来模拟复合固体推进剂基体/颗粒界面和复合固体推进剂/衬层界面的脱粘。计算分析了单轴准静态拉伸作用下复合固体推进剂/衬层界面处不同颗粒含量和不同强化/老化程度对脱粘过程的影响。计算结果表明,衬层界面的老化和颗粒数量的增加都会导致衬层界面更容易脱粘失效,失效应变随推进剂/衬层界面处颗粒含量的增加而增大,而峰值应力先减小而后增大。峰值应力和失效应变随衬层老化而减小,但对衬层界面强化不敏感。 展开更多

关键词 固体推进剂/衬层粘接界面 脱粘 Cohesive单元 细观结构 数值模拟

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冲击钻孔施工对临近框架桥影响的数值模拟研究 被引量：5

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作者 谢春明 李明国 +1 位作者 黄华江 任艳 《世界桥梁》 北大核心 2021年第3期97-102,共6页

某高速互通立交主线桥第15~44跨为30×15 m钢筋混凝土结构框架桥,经多次加固后仍存在多处破损、露筋和开裂等病害,需在该桥两侧修建新桥后再进行拆除。新桥桩基础距旧桥最近净距约1.4 m,拟采用冲击钻孔施工工艺,冲击钻采用的冲锤重... 某高速互通立交主线桥第15~44跨为30×15 m钢筋混凝土结构框架桥,经多次加固后仍存在多处破损、露筋和开裂等病害,需在该桥两侧修建新桥后再进行拆除。新桥桩基础距旧桥最近净距约1.4 m,拟采用冲击钻孔施工工艺,冲击钻采用的冲锤重量为5 t,冲击时间为5 ms。为了解冲击钻孔施工对该桥结构的影响,分析其适用性,采用有限元软件建立部分框架桥分离式共节点模型,考虑首次冲击和孔底冲击2种工况,对冲击钻孔施工影响下临近框架桥的力学响应进行数值模拟。结果表明:首次冲击工况、孔底冲击工况框架桥墩柱最大竖向位移分别为1.75 mm、3.3 mm,桥面外侧横向水平位移分别为3.2 mm、1.7 mm;采用冲击钻孔工艺施工,考虑到冲击钻孔过程中需要多次冲击,引起的临近框架桥沉降值以及桥面横向水平位移较大,导致结构承受较大的安全风险,建议改用回旋钻成孔工艺施工。 展开更多

关键词 框架桥 钢筋混凝土结构 冲击钻孔 共节点分离式模型 位移 应力 数值模拟

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180m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除设计与数值模拟

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作者 刘建程 李毅 +6 位作者 夏治园 杨帆 王刚 杨翎 马立飞 张魏 高朋飞 《爆破》 2025年第3期135-144,共10页

针对某地180 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除工况,详细分析了烟囱爆破倒塌过程的重难点并制定了相应解决措施。设计中通过开设高度对称的定向窗、定位窗控制筒体倒塌方向并依据相关工程经验公式进行推算,最终确定爆破切口圆心角为216°... 针对某地180 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除工况,详细分析了烟囱爆破倒塌过程的重难点并制定了相应解决措施。设计中通过开设高度对称的定向窗、定位窗控制筒体倒塌方向并依据相关工程经验公式进行推算,最终确定爆破切口圆心角为216°,爆破切口高度3.5 m时,筒体沿设计方向倒塌且不发生明显后座。为验证设计方案的可行性,采用界面应力元法建立等比例烟囱模型,对倒塌过程进行了预分析,仿真结果表明:烟囱历时14.0 s完成倒塌,基本无偏移,下座和前冲都得到有效控制。对比烟囱爆破拆除界面元模型与分离式共节点模型在切口闭合、筒体后座程度和顶部破碎形态发现,界面元模型可有效模拟切口形成时,切口闭合处钢筋与混凝土脱离效果。钢筋、混凝土组分异节点分别承担荷载,避免了材料单元过度失效,筒体后座减小1 m左右。烟囱顶部筒体触地破碎时,由于弹簧单元的粘结力,界面元模型中未出现钢筋飞散现象,综合对比发现界面元模型仿真精度更高,能有效模拟烟囱倾倒状态。现场爆破效果与仿真计算结果基本一致,烟囱顺利倒塌,无明显偏移,触地解体完全。 展开更多

关键词 高耸建筑物 钢筋混凝土结构 爆破拆除 数值模拟 界面应力元法

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