摘要：轴(贯)流泵机组在中国南水北调、“一带一路”等泵站群建设中运用广泛.为了研究大型轴流泵不同运行工况下流体激励力对机组振动的影响,采用CFX和Mechanical联合实现轴流泵叶片非定常应力的流固耦合计算模拟.流场计算基于RANS方法的N-S方程,结构计算采用弹性结构力学方程,使用任意拉格朗日-欧拉ALE法求解,得到了轴流泵转子变形、应力分布及模态特征.研究结果表明,叶频与压力波动频率一致,叶轮旋转是造成压力脉动的主要原因;叶片的最大变形出现在叶片轮缘处,叶片最大应力出现在叶片与轮毂连接处;在叶轮0.6~1.4倍额定转速内,难以找到转子各阶固有频率与叶频及其倍频均保持一定差值的合理转速,但在忽略次要共振可能性后,存在最优转速以达到固有频率和各阶主频的合理差值.

摘要：为揭示多跨连续跨越式输油气管道随油气介质输送状态变化而产生振动的时变机理,以某跨越式输油气管道及斜拉管桥为研究对象,开展油气介质与输油气管道的流固耦合振动效应理论研究和仿真模拟。结合水弹性相似模型的流体试验,提出油气介质流体场与管道相互作用的动力学参数和流固耦合边界条件,改进湍流理论k-ε标准模型。结果表明:油气介质流速不同、管径不同的输油气管道同一截面处流固耦合振动效应最大差别达49.5%;在同一管径条件下,流固耦合振动效应随油气介质在管道内的流动速度增大而增大;考虑流固耦合振动效应的油气管道-斜拉管桥结构系统的动力特性变化较大。改进后模型能准确描述多跨连续跨越式输油气管道的流固耦合振动效应和动力特性,可为油气管道-斜拉管桥的抗震设计提供理论依据。

摘要：本研究采用PLAXIS有限元软件,通过完全耦合流动变形理论,研究了坡度边坡在不同降雨强度下的稳定性和孔隙水压力响应。研究采用了莫尔-库仑破坏准则和毕晓普有效应应力概念来描述土壤的剪切强度。在非饱和带下,土壤的渗透性使用土壤水特性曲线(SWCC)来描述,采用VG模型解释了SWCC和渗透率函数。研究结果表明,降雨强度、坡度角度和是否进行锚固加固是影响边坡稳定性的关键因素。较高的降雨强度和较陡的坡度角度导致边坡更容易失稳,而锚固边坡通过提供稳定性支持可以延缓失稳的时间。此外,孔隙水压力响应显示了在降雨初期出现的孔隙水负压效应,其大小和变化速度受降雨强度和坡度的影响。这些研究结果有助于更好地理解边坡的稳定性和水文地质互动,为工程设计和风险管理提供了重要参考依据。

摘要：永磁牵引电机的冷却结构设计及温升的研究对列车安全、稳定运行有着重要的意义,现以一台城轨全封闭永磁牵引电机为例,采用整机模型研究电机流固耦合传热计算,计算了电机冷却介质的流动情况、电机整机温度场分布。根据仿真计算结果,优化改进冷却结构,通过仿真进行验证计算,最终通过试验与仿真结果进行对比。研究结果表明:采用流固耦合的传热计算,能够了解电机冷却介质复杂的流动情况,电机的温度场计算准确;优化冷却结构后的电机,电机温升更加合理。

摘要：为提高碳纤维复合材料螺旋桨的推进效率,达到设计要求,采用面元法与有限元法相结合的流固耦合分析方法对碳纤维螺旋桨进行水动力性能分析.引入近似模型技术,同时考虑桨叶几何参数和碳纤维材料铺层角度对螺旋桨水动力性能的影响,借助iSIGHT软件构建起基于响应面近似模型碳纤维螺旋桨多目标优化策略,并以深潜水器螺旋桨优化为例进行了碳纤维螺旋桨的多目标优化分析.结果表明:基于流固耦合分析的碳纤维螺旋桨多目标优化方法能耦合优化分析碳纤维螺旋桨的流体和结构性能,所得到的设计方案能满足设计指标中的要求,螺旋桨的各项性能指标均得到优化,并能快速高效地优化出最优的设计方案.

摘要：以某试验台可倾轴承为对象,考虑瓦块与轴颈之间的运动耦合关系,建立可倾轴承油膜-瓦块流固耦合动力学模型。采用Newmark-β法求解可倾瓦块动态响应,得到升速过程中瓦块摆角及位移的波形、频谱。研究发现,在一定条件下,可倾轴承上瓦块会失去稳定位置,绕其支点作摆动及径向移动,导致瓦块颤振。随着转速升高,颤振幅度增大,一定转速后出现频率锁定现象,增加预载荷可以抑制瓦块颤振。计算和试验观测到的瓦块颤振特征相似。针对某台660 MW机组发生的不稳定振动故障进行了分析,发现颤振导致瓦背制动弹簧断裂,加剧了瓦块颤振,引发大幅振动,进而导致进油边乌金损坏、柱销及柱销孔磨损。通过增加预载荷及更换弹簧,解决了该机组不稳定振动问题。

摘要：为解决水力机械流固耦合计算中载荷传递的问题,提出了一种新的界面模型。该模型包括流场载荷输出、载荷转换和固体场载荷自动施加三部分。流场载荷输出算法通过输出控制仅输出耦合界面上的流场网格节点压力信息,可以缩短下一步搜索时间并节省存储空间;载荷转换方法基于局部网格信息,对每个固体点考虑其相邻的流场三角形网格,采用邻近点加权平均法得到固体点的载荷,并将载荷转换的信息放在映射矩阵;固体场载荷自动施加算法根据固体网格节点排列顺序确定压力载荷施加表面,并生成压力载荷施加的命令流文件。最后将该模型应用于双吸离心泵叶轮的流固耦合特性分析中,结果表明,载荷转换误差在1%以内,该方法能够高效、高精度地处理不同网格体系间的载荷传递。

摘要：针对含夹层阻尼的多层金属波纹管,通过理论分析、数值模拟和试验的方法,研究波纹管的阻尼和刚度的分析和试验方法。采用模态应变能法,利用有限元软件ANSYS分析多层波纹管的损耗因子和轴向刚度。根据波纹管在管路中的应用情况,分析流固耦合下多层波纹管的力学性能。建立管路系统模拟平台,试验研究波纹管在管路系统的刚度和阻尼性能。数值分析得到损耗因子随着波数、层数和壁厚的变化规律。为了降低管道系统的噪声,可以选用多波数、多层或者较小阻尼层和金属层厚度的波纹管;得到轴向压缩刚度随波数、金属层弹性模量和壁厚的变化规律。为了提高波纹管的位移补偿能力,可以选择多波数、较小弹性模量的金属层或者较小壁厚的波纹管;得到轴向变形随着流体速度和压力的变化规律。试验得到波纹管在模拟管路系统中的刚度和阻尼比随着水压变化的规律,为含夹层阻尼的多层金属波纹管的优化设计提供理论指导。

摘要：基于开放式工程与科学计算软件平台SiPESC设计实现了流固耦合分析流场载荷映射软件架构。软件的核心问题是解决计算流体力学(CFD)网格模型与计算结构力学(CSD)网格模型交互界面网格不匹配情况下的流-固载荷映射问题。软件采用插值方法将流场分析得到的物面载荷转换为结构分析的载荷边界条件。软件基于SiPESC平台的微核心+插件的开放式可扩展软件框架进行设计,依托***工程数据库管理系统实现大规模数据管理。设计实现的软件框架提供了算法的灵活扩展接口与管理机制,可动态扩展新的插值算法,满足流固耦合分析需要的数据管理与数据转换需求。在该软件框架下,已实现了多种插值算法,并完成验证算例与工程算例的载荷数据转换。算例表明软件功能具备良好的工程适用性,为进一步开发与应用奠定基础。

摘要：基于经验性流线公式的液力变矩器叶片厚度设计方法,因难以表达变矩器叶片与流体间的耦合变矩关系,易造成变矩器性能低下.针对此问题提出基于液力变矩器内流固耦合的叶片厚度设计方法,即以高精度流固耦合数值解析的液力变矩器性能为评价,在满足叶片应力强度与叶片厚度变化曲率约束下,推导出叶片厚度曲线方程.通过液力变矩器设计实例,显示液力变矩器叶片厚度分布与其流场分布具有强相关性,验证了此方法对提高液力变矩器变矩比、效率和动力性能的有效性,可作为液力变矩器叶片厚度设计的工程化设计参考流程.