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612 篇 学位论文
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99 篇 会议
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学科分类号

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- 23 篇 材料科学与工程（可...
- 22 篇 城乡规划学
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- 15 篇 控制科学与工程
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4 篇 教育学
4 篇 医学
3 篇 艺术学
2 篇 法学
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1 篇 经济学
1 篇 军事学

主题

1,213 篇 cfd数值模拟
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25 篇 气流组织
23 篇 流固耦合
23 篇 风环境
22 篇 优化设计
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19 篇 流场
19 篇 自然通风
17 篇 风荷载
14 篇 结构优化
13 篇 超高层建筑
13 篇 涡激振动
12 篇 温度场
12 篇 湍流模型
12 篇 龙卷风
12 篇 模型试验
11 篇 风压系数
10 篇 风压分布
9 篇 抗风设计

机构

89 篇 哈尔滨工业大学
36 篇 大连理工大学
32 篇 浙江大学
31 篇 天津大学
28 篇 西南交通大学
28 篇 哈尔滨工程大学
27 篇 华中科技大学
24 篇 重庆大学
23 篇 同济大学
22 篇 东南大学
19 篇 湖南大学
16 篇 长安大学
15 篇 上海交通大学
15 篇 河海大学
14 篇 沈阳建筑大学
14 篇 江苏大学
14 篇 武汉工程大学
14 篇 昆明理工大学
14 篇 中国石油大学
14 篇 吉林大学

作者

13 篇 武岳
9 篇 沈世钊
9 篇 孙晓颖
8 篇 陈宏
6 篇 白晓伟
6 篇 管毓刚
5 篇 沈跃云
5 篇 陈辛红
5 篇 郑德乾
4 篇 葛耀君
4 篇 杨易
4 篇 王文超
4 篇 金新阳
4 篇 张欢
4 篇 刘德明
4 篇 马驰
4 篇 张建华
4 篇 毛忠贵
3 篇 柯世堂
3 篇 易壮鹏

语言

1,213 篇 中文

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天然气水合物浆液多相流动机理及堵塞安全研究

天然气水合物浆液多相流动机理及堵塞安全研究

引用

作者：李恩长江大学

学位级别：硕士

随着海洋油气田开发逐步进入深海和超深海领域,深水海底集输管道内天然气水合物的形成和堵塞问题面临巨大的挑战。常规的水合物抑制方法存在显著的技术局限性与高额的成本花费,水合物以浆液形式流动以避免水合物堵塞的风险控制技术是近... 详细信息

随着海洋油气田开发逐步进入深海和超深海领域,深水海底集输管道内天然气水合物的形成和堵塞问题面临巨大的挑战。常规的水合物抑制方法存在显著的技术局限性与高额的成本花费,水合物以浆液形式流动以避免水合物堵塞的风险控制技术是近年来国内外研究的热点。进行水合物浆液多相流动机理及堵塞安全研究,开展管输体系水合物生长机理理论分析对油气管道的流动安全保障和水合物工业化应用具有重要意义。首先,本文基于Zerpa对于管道中水合物相的处理方法,将水合物作为单独的一相引入到Danielson段塞流模型中,对Danielson开发的段塞流模型进行了改进。基于质量守恒方程、能量守恒方程、水合物动力学模型和Camargo-Palermo模型,系统性的建立了瞬态多相流水合物机理模型,给出了液相连续性方程、水合物相连续性方程、温度方程和压力方程等控制方程的离散格式和模型的数值求解方法,利用Exxon Mobil环道算例对建立模型计算的水合物体积分数、温降和压降进行验证,结果和实验数据吻合较好。其次,本文基于cfd与PBM相耦合对水合物浆液进行数值模拟,引入水合物颗粒聚集动力学的PBM模型描述管道内的水合物颗粒的聚集和破碎。根据文献中的实验数据建立弯管三维几何模型,利用ANSYS Fluent软件进行仿真求解,研究不同流动条件下水合物浆液流速、水合物体积分数和水合物颗粒粒径的分布规律及其对管内水合物浆液流动特性的影响。模拟结果与文献中实验数据吻合良好。再次,本文基于数据驱动建模方法建立了ISCA-BP水合物生成预测模型,通过与热力学模型vd W-P、Du-Guo、PP、Chen-Guo以及BP模型模拟结果进行对比,该模型绝对相对误差为1.990%,平均绝对相对误差仅为0.339%,误差最小。在含酸性气体和含醇、盐的体系中,用实验数据对ISCA-BP模型进行验证,结果表明,ISCA-BP模型的模拟预测结果与其他的热力学模型相比误差最小,具有更高的吻合度。将该数据驱动的模型应用于气田现场测试,应用效果良好。最后,本文构建了水合物浆液堵塞风险管理方法,应用基于离散数据和3次样条插值改进的ILHS算法和POD算法结合,使用本文所建瞬态多相流水合物机理模型进行计算,利用商用软件OLGA-CSMHy K对该模型进行验证,结合多相输送管道的运行情况,开发了多相输送管道的水合物可靠性评价模型。该模型可以对水合物堵塞风险评价的不确定性参数进行定量分析,得出其对管道堵塞概率的影响,计算管道任意位置的水合物堵塞概率。定义了水合物管道堵塞风险管理的四个等级,对含水合物浆液管道稳定运行安全性进行了评估。

关键词：天然气水合物浆液输送 cfd数值模拟预测模型流动安全

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基于cfd的高层建筑室外风环境模拟研究

基于CFD的高层建筑室外风环境模拟研究

引用

作者：张宏伟浙江大学

学位级别：硕士

随着城市化进程不断加快,城市中的高层建筑不断涌现,随之而来的是高层建筑对环境造成一定影响,建筑室外风环境作为城市环境物理中的一项,越来越受到人们的关注。良好的室外风环境有利于行人通行舒适、减少建筑能耗、减少污染物在社区内... 详细信息

随着城市化进程不断加快,城市中的高层建筑不断涌现,随之而来的是高层建筑对环境造成一定影响,建筑室外风环境作为城市环境物理中的一项,越来越受到人们的关注。良好的室外风环境有利于行人通行舒适、减少建筑能耗、减少污染物在社区内聚集,不良的室外风环境不仅不利于行人通行舒适,还会带来夏季通风不畅以及冬季冷风渗透等问题,如何在建筑设计规划阶段避免出现不良风环境是重要的。本文采用Fluent开展了建筑室外风环境的cfd数值模拟研究。本文首先整理了国内外有关文献,阐述了建筑室外风环境试验研究和数值模拟研究的研究现状,介绍了建筑风环境的基本概念,总结了几种常见的建筑室外风环境评价标准,之后对计算流体动力学(cfd)基本理论知识做出归纳和整理。本文还开展了数值模拟的模拟精度对比验证,将建筑群和单体建筑的数值模拟结果与前人风洞试验结果做出比较,以此来找出适合建筑室外风环境的湍流模型及其他计算条件,结果表明湍流模型采用Realizable k-ε时,小于误差限值的有效率最大,模拟精度较高,而湍流模型采用(RNG)k-ε时,建筑迎风面拐角处的漩涡捕捉能力较强。本文在对比验证的基础上研究了板式建筑群室外风环境的风向角优化策略,采用Realizable k-ε湍流模型模拟了并列式建筑、斜列式建筑、横向错列式建筑、纵向错列式建筑,围合式建筑、半围合式建筑在不同风向角来流情况下的建筑周围风环境状况,得出了6种建筑群在5个不同风向角情况下行人高度处的风速分布和风压分布,通过定性分析和定量分析,指出了每种建筑群的较优风向角。本文最后以连廊式建筑为研究对象,总结分析了连廊的不同排布方式对建筑风环境的影响,结果表明,连廊布置在中间排和后排有利于改善建筑群内的风环境。

关键词：高层建筑室外风环境 cfd数值模拟风向角连廊

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数据机房热环境的数值模拟

数据机房热环境的数值模拟

引用

作者：朱鑫姝武汉工程大学

学位级别：硕士

基于人工智能的数据机房节能研究具有非常广阔的应用前景,为此需要将机房建立数字化模型来为AI节能算法提供训练数据。服务器作为数据中心内发热的主要部件,其计算量和热负载在不断变化,为了在变工况下依旧使机房维持在恒定温度下安全运... 详细信息

基于人工智能的数据机房节能研究具有非常广阔的应用前景,为此需要将机房建立数字化模型来为AI节能算法提供训练数据。服务器作为数据中心内发热的主要部件,其计算量和热负载在不断变化,为了在变工况下依旧使机房维持在恒定温度下安全运作,需要实时调整进风参数,针对机房在变工况下的热环境数值模拟研究对机房节能有重要意义。本文以常州某数据中心作为研究对象,开展工作主要包含以下方面:机架式服务器作为机房中的核心设备,在数值模拟中有必要对其进行简化处理,本文提出使用多孔介质模型还原气流穿过服务器的真实情况。以数据机房某一孔板上方的冷通道及其相邻机柜中的服务器作为研究对象,建立了3种不同的cfd模型。采用实验测量数据作为边界条件,通过仿真计算获得它们的速度场及温度场并与实验测量数据比较。结果表明所提出的优化模型具有高效性与合理性。随后对优化模型进行了变工况下的瞬态计算,分析了机柜内的温度随时间变化情况。通过单机柜模型验证了多孔介质模型的适用性,将该方法用于常州某大型数据中心的一个机房内,用现场测量的实验数据作为边界条件和验证模拟结果准确性的依据,对该机房进行额定工况下的数值模拟。送风孔板处采用风口模型描述空气通过送风孔板时产生的压力衰减和射流现象,机柜处采用风扇模型和多孔介质模型描述服务器的风机对服务器的散热作用和内部部件对气流的阻碍作用。计算求解得到内部流场和温度场情况,并将模拟结果与实验测量数据相比较得出:冷通道内速度和温度模拟结果与测量结果的平均误差为11.4%和3.3%,热通道内温度的模拟结果与测量结果的平均误差为2.3%。最后对该机房进行变工况的数值模拟,研究表明调节进风温度时,机柜出口风温随着进风温度降低呈线性降低关系;而由于对流换热系数的影响,调节进风量时机柜出口温度随进风量增加而降低,但不再是线性关系。调节进风量会存在“临界值”,当进风量大于临界值时机柜出口温度的下降速率逐渐变小。最后,根据回风控制方法,设置机房出风口温度维持在30℃,得到了机房变工况情况下关于进风参数的不同调节方案,为该机房在工况改变的情况下的节能调节提供了理论参考。

关键词：数据机房 cfd数值模拟热环境多孔介质模型变工况模拟

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基于cfd的类厨余垃圾分拣机搅拌装置设计与仿真分析

基于CFD的类厨余垃圾分拣机搅拌装置设计与仿真分析

引用

作者：时全广西科技大学

学位级别：硕士

厨余垃圾分拣机是采用生物处理方法将厨余垃圾中的有机物分拣出来。其中,起到混合厨余垃圾和生物菌液作用的搅拌装置尤为关键。搅拌装置的设计对搅拌效果产生直接影响。因此,厨余垃圾分拣机中搅拌装置的设计参数非常重要。并且,还需要... 详细信息

厨余垃圾分拣机是采用生物处理方法将厨余垃圾中的有机物分拣出来。其中,起到混合厨余垃圾和生物菌液作用的搅拌装置尤为关键。搅拌装置的设计对搅拌效果产生直接影响。因此,厨余垃圾分拣机中搅拌装置的设计参数非常重要。并且,还需要考虑搅拌装置在运行时的应力,以确保搅拌装置在运行过程中始终保持应有的工作性能。因此,本文以卧式低速单轴厨余垃圾分拣机内部搅拌装置为研究对象。首先,通过cfd数值模拟,利用单因素分析方法,研究不同搅拌装置结构参数对缸体内部湍流动能、剪切率和剪切力的影响。随后,再以湍流动能和剪切力为评价指标,进行四因素四水平的正交实验,得到模拟结果之后,进行极差分析,得出影响评价指标的因素重要性排序以及搅拌装置最优化方案。最后,在搅拌装置最优化结构参数条件下,对搅拌装置进行流固耦合仿真,确定出搅拌装置适用的具体工况。本文研究的主要结果和结论如下:（1）在考察的低转速区间（0-90 r/min）内,实验结果和cfd的模拟结果整体平均误差值不高于5%。这表明,本文所选用的标准k-ε湍流模型、VOF两相流模型和滑移网格方法可对厨余垃圾分拣机内部流场进行模拟仿真,其模拟结果真实可信。（2）通过单因素分析发现搅拌桨数量增加至4个和搅拌桨长度增加时,湍流动能的分布区域更大,剪切力和剪切率都显著增加;桨叶夹角和桨叶长宽比减小时,湍流动能的分布区域增加,剪切率和剪切力也增加。（3）通过极差分析方法得出湍流动能和剪切力的影响情况,从大到小排序分别为搅拌桨长度（B）>搅拌桨数量（A）>搅拌桨夹角（C）>桨叶长宽比（D）。并得到搅拌装置对湍流动能最优组合（A4B4C2D3）和搅拌装置对剪切力最优组合（A4B4C2D2）。（4）通过流固耦合方法发现剪切力最优组合适用于搅拌物料体积较多的工况,湍流动能最优组合适用于搅拌转速较快的工况。

关键词：搅拌装置 cfd数值模拟两相流流固耦合最优化

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气液两相流下长短叶片圆盘泵性能试验与数值模拟研究

气液两相流下长短叶片圆盘泵性能试验与数值模拟研究

引用

作者：邱壤稼西华大学

学位级别：硕士

工程实际与自然界中的流动基本为多相流,而其中气液两相流占据了很重要的一部分,在现代工业和农业领域的应用越来越广泛。气液两相流动过程中流体流动的不确定性以及流体的可压缩性,使得气液两相流动的演变过程变得特别复杂,因此对输送... 详细信息

工程实际与自然界中的流动基本为多相流,而其中气液两相流占据了很重要的一部分,在现代工业和农业领域的应用越来越广泛。气液两相流动过程中流体流动的不确定性以及流体的可压缩性,使得气液两相流动的演变过程变得特别复杂,因此对输送气液两相流的旋转机械要求就变得越来越高。圆盘泵因其叶轮内叶片轴向不连续,叶轮流道中间存在无叶片过流区这种独特的叶轮结构形式,使得在高含气率下依然可以保持稳定的工作状态。目前对于圆盘泵气液两相流的研究较少且不够深入,所以对气液两相流下圆盘泵的性能研究变得尤为重要。本文以长短叶片圆盘泵作为主要研究对象,采用试验与cfd数值模拟相结合的方法,对比原模型圆盘泵和长短叶片圆盘泵输送气液两相流时的水力性能,研究长短叶片圆盘泵在进行气液两相流输送时泵内部的流动特征和影响泵工作性能的因素。本文的主要内容及研究结论如下: 1.综述了圆盘泵的发展与应用,总结了气液两相流的试验研究和数值模拟研究现状,对气液两相流的基础理论进行了阐述,其中包括对气液两相流的特性参数、气液两相流模型、气液两相流流动控制方程与湍流模型以及气液两相流流型等进行介绍。 2.利用现搭建的试验台对原模型圆盘泵和长短叶片圆盘泵进行了气液两相流输送的性能试验,绘制了不同进口含气率和不同液相流量工况的外特性曲线,并对进口水平管道内的流型进行了拍摄。研究结果表明,当泵内气体含量较低即含气率小于3%时,圆盘泵的水力性能基本不会恶化,对相似定律的适用性较好,随着含气率的升高扬程损失增加,与相似定律的偏差变大,且液体体积流量越小,圆盘泵对气体越敏感,性能更容易受到气体的影响,随着液体体积流量增大,圆盘泵能够承受的含气率就更大。进口水平管内的流型会随着含气率的上升依次出现泡状流、聚合泡状流、弹状流和分层流四种气液两相流流型,泵的性能会经历先缓慢降低再快速降低最后到停流空转的变化过程。对比两种模型圆盘泵可以发现,长短叶片圆盘泵在水力性能、与相似定律的适用性和高含气率下的稳定性都要优于原模型圆盘泵。 3.运用CFX软件对长短叶片圆盘泵在转速n=1500 r/min,最优流量Q0=41 m3/h条件下,开展了不同进口含气率的气液两相流定常数值模拟,得到了不同直径气泡在泵内的分布情况以及局部气相、压力、速度和湍动能的分布情况。研究发现,当进口含气率为1%时,泵内主要为0.1 mm的小直径气泡,随含气率增加,0.3 mm至0.7 mm气泡在泵内的占比逐渐上升。进口领域,主要被1.9 mm的大直径气泡占据,而在无叶区和后盖板内0.1 mm气泡占比较高,蜗壳内0.1 mm至0.7 mm气泡都有一定的占比。各过流部件内气泡的平均直径随着含气率的增加而随之增大,而进口段内增加的幅度最大。相同进口含气率下,气相等值面的值越小其在泵内的分布范围就越大,但80%以上气相等值面几乎没有,且气相主要吸附在叶轮前盖板处。随进口含气率增加,15%、25%和35%气相等值面分布区域显著增加,15%气相等值面增加的幅度最大,分布范围最广。蜗壳和叶轮内的压力分布不均,随着含气率的升高,蜗壳和叶轮内的压力整体呈现出升高的趋势。液相速度和气相速度在蜗壳内均匀分布,在叶轮出口附近速度较高,叶轮内由于气体含量的增加,泵的性能下降,低速区的范围扩大。各含气率下蜗壳内的湍动能整体偏小,而叶轮叶片附近的湍动能较大,叶轮内靠近隔舌附近随含气率增加能量耗散加剧,湍动能明显增加。 4.基于定常数值模拟结果对长短叶片圆盘泵开展了非定常数值模拟,获得了不同含气率下圆盘泵中间截面不同时刻的气相分布和叶轮进出口的压力脉动信息。经过分析可知,进口含气率为1%时,泵内流道气相较少且分布不均匀,气相主要集中分布在叶片吸力面;随着进口含气率的增加,泵内的气体含量增多,气相聚集比较明显,且聚集程度较大,随着叶轮的旋转,泵内气体的分布增加,尤其是在叶轮出口附近显著上升,导致泵的过流性能急剧降低。在各含气率下,叶轮出口的压力脉动具呈一定周期性变化,周期与长叶片的数目一致,而压力脉动幅值出现在叶频及其倍频处,表明叶轮出口压力脉动是由隔舌和叶轮之间周期性的动静干涉作用所导致。随着进口含气率的增加,叶轮出口处压力脉动幅值最大值逐渐减小。叶轮进口的压力脉动与叶轮出口有相似周期规律特性,但其压力脉动幅值相较叶轮出口较小。

关键词：气液两相流长短叶片圆盘泵试验研究 cfd数值模拟水力性能与流动特性

来源：评论

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风机运输安装船横摇阻尼预报及横摇运动响应研究

风机运输安装船横摇阻尼预报及横摇运动响应研究

引用

作者：林艳昭大连海事大学

学位级别：硕士

各国广泛重视新能源的开发,海上风电因其独特的优势成为了再生能源发展的重要方向。在海上风电场建设中,保证运输的安全是首要前提,风机的单机容量不断增大使得风机运输安装船也朝着大型化趋势发展。船舶在海上航行时受到海洋环境等影... 详细信息

各国广泛重视新能源的开发,海上风电因其独特的优势成为了再生能源发展的重要方向。在海上风电场建设中,保证运输的安全是首要前提,风机的单机容量不断增大使得风机运输安装船也朝着大型化趋势发展。船舶在海上航行时受到海洋环境等影响导致横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡等六自由度运动的发生,这六个自由度的运动与船舶的操纵和船员的工作生活息息相关。其中,横摇运动最为常见也最为危险,横摇运动是决定船舶在某些海况条件下是否发生倾覆的关键。因此,横摇幅值的准确预报对于船舶的安全航行至关重要。横摇幅值随着横摇阻尼的变化而变化,横摇幅值预报的关键在于横摇阻尼的准确求取。然而,传统基于势流理论的方法无法考虑粘性阻尼的影响。因此,本文以风机运输安装船为研究对象,利用STAR-CCM+和ANSYS软件开展了对船舶横摇自由衰减运动的数值模拟和运动幅值预报的研究。首先,基于STAR-CCM+建立DTMB5512船模数值模型,将计算流体动力学(cfd)方法得到的横摇自由衰减曲线与其船模水池试验相对比,以验证本文建立的船舶横摇自由衰减运动cfd模型的准确性。其次,为对比不同横摇阻尼方法的准确性,分别应用临界阻尼修正法、尼古拉耶夫公式方法以及等效阻尼方法计算了风机运输安装船的线性横摇阻尼系数。第三,基于ANSYS Workbench建立风机运输安装船模型,将三种方法得到的线性横摇阻尼系数代入水动力计算模型中,分别对风机运输安装船在规则波和随机波中的横摇运动幅值进行预报。最后,将三种方法得到的结果进行对比分析。本文对横摇阻尼的预报方法和阻尼特征的研究对该类型风机运输安装船有一定的参考价值和意义。

关键词：风机运输安装船横摇阻尼 cfd数值模拟经验公式

来源：评论

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基于中-小尺度模式嵌套的艰险山区环境及桥塔风温耦合作用研究

基于中-小尺度模式嵌套的艰险山区环境及桥塔风温耦合作用研究

引用

作者：罗垒西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路的快速发展及“西部大开发”战略的实施,西南艰险山区大跨度桥梁的应用越来越广泛。针对艰险山区地形下桥梁结构的安全建造及运营需考虑环境中风温耦合作用影响的问题,本文以西南艰险山区某大跨度悬索桥为工程背景,结... 详细信息

随着我国高速铁路的快速发展及“西部大开发”战略的实施,西南艰险山区大跨度桥梁的应用越来越广泛。针对艰险山区地形下桥梁结构的安全建造及运营需考虑环境中风温耦合作用影响的问题,本文以西南艰险山区某大跨度悬索桥为工程背景,结合气象学、计算流体力学及传热学,提出中-小尺度模式嵌套的风温耦合数值模拟方法,得到高精度艰险山区环境及结构的风温耦合作用结果。本文主要研究内容如下: (1)总结了山区地形风场及桥梁结构温度场的研究方法及不足,提出研究艰险山区环境及结构风温耦合作用的必要性,指出应用中-小尺度模式嵌套的数值模拟方法的优势。对中、小尺度数值模拟软件进行介绍,阐述相关理论及方法,给出了艰险山区风温耦合降尺度模拟流程。 (2)基于桥址处气候及2022年气温分布分析确定了模拟时段,利用气象软件WRF建立了中尺度艰险山区环境风温耦合模型,结合气象站实测数据与模拟结果进行对比及统计分析,验证了中尺度模型的有效性,得到艰险山区环境风场及温度场的中尺度发展状态。 (3)基于坐标转换技术结合曲面重建算法建立了地形曲面,构建了包含地形与桥塔实体的小尺度艰险山区风温耦合cfd模型,根据地形走势确定模型入口边界的分块拟合区域,提取中尺度风温耦合模拟结果中的风速及温度数据,并对其进行Cressman插值处理得到小尺度模型入口边界点位的初始数据。通过最小二乘法对初始数据进行拟合,得到各分块区域的多项式函数作为小尺度风温耦合模型的精确入口边界条件,结合现场环境监测数据与模拟结果进行对比,验证了艰险山区风温耦合降尺度模拟方法的可靠性,得到高精度艰险山区环境及桥塔结构的风温耦合作用结果。 (4)对比了小尺度模型在单风、单温度及风温耦合作用时的环境风场、温度场及桥塔温度、应力、位移结果。结果表明,温度场作用对环境风场影响较小,风场作用主要影响环境温度场的分布;结构在风温耦合作用下的响应不能简单地视为单一场作用下的线性叠加,耦合作用下的结构响应可达单场作用下叠加结果的4倍;风温耦合作用中温度场贡献占主导地位,其贡献占比可达89%,而风场主要通过影响结构温度场分布从而间接影响应力及位移值。

关键词：艰险山区风温耦合中-小尺度模式嵌套 WRF模式 cfd数值模拟

来源：评论

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FDPSO减动结构设计参数敏感性分析研究

FDPSO减动结构设计参数敏感性分析研究

引用

作者：黄孟丽江苏科技大学

学位级别：硕士

圆筒型浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)集海上油气处理、储卸油及外输等功能于一体,是一款适用于我国海上油气开发的生产装置。其摇摆运动特性优于传统船型FDPSO,但存在垂荡运动性能较差的缺点,这成了圆筒型FDPSO应用与发展的技术瓶颈。... 详细信息

圆筒型浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)集海上油气处理、储卸油及外输等功能于一体,是一款适用于我国海上油气开发的生产装置。其摇摆运动特性优于传统船型FDPSO,但存在垂荡运动性能较差的缺点,这成了圆筒型FDPSO应用与发展的技术瓶颈。因此,改善圆筒型FDPSO垂荡运动性能成为了目前发展FDPSO的主要技术突破点。本研究依托工业与信息化部高技术船舶科研项目的支撑,针对项目提出的加装了延伸筒体和矩形减动结构的圆筒型FDPSO的垂荡运动响应特征开展了数值模拟分析。以降低FDPSO垂荡运动响应为目的,分别设计了减动结构与延伸筒体不同连接形式、不同径向间隙及不同减动结构尺度各型式下FDPSO。分别采用势流理论分析软件ANSYS-AQWA和cfd数值仿真软件STAR-CCM+对静水条件下和高海况条件下的圆筒型FDPSO垂荡运动进行数值模拟计算,分析了不同工况下数值模拟得到的流场信息和FDPSO垂荡运动响应规律,阐明了不同型式下影响FDPSO垂荡运动的物理机制。本文验证了增加延伸筒体与减动结构的圆筒型FDPSO相较于无减动结构的圆筒型FDPSO其垂荡运动性能得到明显改善。对于不同减动结构与延伸筒体间连接形式势流理论分析结果与cfd仿真结果均表明,无间隙连接减动结构宽度为11m构型的垂荡附加质量最大,提升了结构的固有周期,使垂荡运动性能得到最大改善。针对减动结构与延伸筒体间径向间隙变化对其垂荡运动的影响,不规则波条件下的cfd数值仿真结果表明,对于减动结构宽度10m和11m不同径向间隙平台,改变间隙使平台外径增加至100m时,平台的垂荡运动性能较好。针对高海况下减动结构尺度变化对其垂荡运动的影响,数值模拟结果表明,增加减动结构宽度和高度,均使结构垂荡运动固有周期增大,使其远离波浪主能量周期范围,对圆筒型FDPSO的垂荡运动有一定的抑制作用;外部流场特征表明高宽度减动结构模型旋涡的产生与脱落相比低宽度减动结构模型有明显增加,高度变化引起的旋涡的产生与脱落相比于宽度变化并不明显。

关键词：圆筒型FDPSO 垂荡运动响应减动结构 cfd数值模拟流场结构

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调谐液柱阻尼器力学性能的研究与应用

调谐液柱阻尼器力学性能的研究与应用

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作者：李乐哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

振动对结构的安全性、使用性和耐久性均会产生不利影响。结构振动控制技术可分为主动控制、半主动控制、混合控制和被动控制,其中主动控制的控制效果比较好,但其需要外界能源的支持,经济性较差;半主动控制只需要少量外界的能量来控制结... 详细信息

振动对结构的安全性、使用性和耐久性均会产生不利影响。结构振动控制技术可分为主动控制、半主动控制、混合控制和被动控制,其中主动控制的控制效果比较好,但其需要外界能源的支持,经济性较差;半主动控制只需要少量外界的能量来控制结构振动,兼有主动控制和被动控制的特点,但其多为通过改变结构的刚度或阻尼来实现主动控制,实际应用较为复杂,前期成本较高;混合控制可以认为是主动控制与被动控制的融合,在设计上比较繁琐,必须多次尝试、磨合,才能实现二者的协同工作;而被动控制通过改变结构的动力特性来减小结构的振动响应,无需外部能源支持,实际应用时也有较高的灵活性,在结构振动控制中具有更大的潜力,近年来在大型建筑结构中得到了广泛应用。目前,对于调谐液体阻尼器的研究主要以理论分析、模型试验和数值模拟等手段为主。本文首先从模型试验出发研究阻尼器本身的动力特性,在此基础上结合数值模拟手段建立阻尼器的数值模型,对阻尼器进行更精细的分析。之后提出TLCD阻尼器的简化,并将其应用于千米级超高层结构,研究其减振效果。所完成的工作有以下几个方面: 1、TLCD动力性能的试验研究,以TLCD阻尼器的固有频率和阻尼比作为研究对象,开展动力性能的试验研究,探讨阻尼器的尺寸、液体的密度稠度及荷载类型等因素的影响,研究发现固有频率只与液柱的有效长度及液柱的空间分布有关,而阻尼受阻塞率等附加阻尼影响更大。 2、结合试验数据,建立TLCD的数值模型,利用cfd多相流等数值模拟手段。首先确立TLCD的数值模拟方法,通过和之前的试验数据比对验证数值模拟方法的正确性。 3、提出TLCD阻尼器的简化模型,并通过完全流固耦合分析验证此模型的准确性。在此基础上对千米级超高层进行风振分析,确定TLCD的布置方案,并通过简化模型对TLCD在千米级超高层进行减振分析。

关键词：液体阻尼器动力性能结构减振 cfd数值模拟

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泡沫铜微槽/碳纳米管复合结构强化核沸腾传热性能

泡沫铜微槽/碳纳米管复合结构强化核沸腾传热性能

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作者：康英杰内蒙古科技大学

学位级别：硕士

随着能源问题日益突出,散热领域对热能利用技术要求越来越高。沸腾传热因其较高的汽化潜热而被用于大功率器件高散热领域。改善沸腾传热表面结构是强化传热性能的重要方法,多孔结构具有优异的传热性能,即较大的核化点密度,传热面积及气... 详细信息

随着能源问题日益突出,散热领域对热能利用技术要求越来越高。沸腾传热因其较高的汽化潜热而被用于大功率器件高散热领域。改善沸腾传热表面结构是强化传热性能的重要方法,多孔结构具有优异的传热性能,即较大的核化点密度,传热面积及气泡脱离频率。近年来,随着微观结构表面和表面改性技术的发展,使得微尺度下沸腾传热成为强化相变传热的热点之一。气泡动力学研究结合cfd(Computational Fluid Dynamics)数值模拟可为探究沸腾传热机制提供有力支撑,被广泛应用于微纳结构沸腾传热现象及机理研究。本研究采用沸腾实验与数值模拟相结合,探索以泡沫铜为基质制备的微/纳复合结构沸腾传热机理。从气泡动力学角度出发,设计具有核化点密度大、液体回流驱动力强的微纳多孔介质复合结构以强化沸腾传热性能,并通过CCD(Charge coupled Device)高速摄像机记录沸腾过程中气泡状态,分析其沸腾强化机理。本文实验研究中以泡沫铜为基质,分别制备了三种复合结构。首先,为解决多孔介质沸腾过程中初始沸腾所需壁面过热度大、气泡生长周期长等问题,设计泡沫铜-2D&3D微槽复合结构,对其进行沸腾传热性能测试。结果表明:与泡沫铜表面相比,间距为350μm的2D微槽复合结构初始沸腾所需壁面过热度降低1.4℃,临界热流密度增强1.57倍,最大传热系数增强2.13倍;间距为350μm的3D微槽复合结构具有最佳强化效果,初始沸腾所需壁面过热度降低1.8℃,临界热流密度增强1.93倍,最大传热系数增强2.61倍。其次,为进一步强化泡沫金属表面池沸腾过程中成核及吸液能力,设计了碳纳米管/泡沫铜复合结构,对其进行沸腾传热性能测试。结果表明:与泡沫铜表面相比,当沉积量为2.8 mg时具有最高临界热流密度及最大传热系数,分别为泡沫铜表面的1.35倍和1.43倍。最后,为进一步强化泡沫铜多孔介质传热性能,结合以上结构的优势,设计了2D&3D微槽碳纳米管/泡沫铜复合结构,对其进行沸腾传热性能测试。结果表明:与泡沫铜表面相比,微槽道间距为350μm的2D微槽碳纳米管复合结构强化效果最佳,初始沸腾所需壁面过热度降低1.91℃,临界热流密度增强2.21倍,最大传热系数增强1.89倍,微槽间距为300μm的3D微槽碳纳米管复合结构强化效果最佳,初始沸腾所需壁面过热度降低2.0℃,临界热流密度增强2.62倍,最大传热系数增强2.83倍。对以上多孔结构沸腾传热进行cfd数值模拟,建立二维、三维物理模型,使用Fluent流体分析软件进行数值模拟,建立气-液两相流模型,采用多相流分析的VOF(Volume of Fluent)模型对其进行耦合。通过对不同复合结构进行迭代计算,得到其沸腾传热性能及气泡状态图像。将数值模拟结果与实验结果进行对比,二者相互验证,进一步分析其沸腾传热机理。本文以泡沫铜多孔介质沸腾传热模型为基础,分析微/纳多孔复合结构强化沸腾传热机理。泡沫铜-2D&3D微槽复合结构显著强化池沸腾传热性能。多孔空腔可增大汽化核心密度,降低气泡成核能垒;2D&3D微槽结构可增强毛细作用力,降低气泡溢出阻力,缩短气泡生长周期,并有助于微液层蒸发,强化沸腾传热性能。碳纳米管/泡沫铜复合结构同样显示出优异的沸腾传热性能,碳纳米管团簇结构有助于形成核化中心;而碳纳米管网状纳米孔隙结构强化毛细作用力,增大液体回流能力,增加其临界热流密度。2D&3D微槽泡沫铜/碳纳米管复合结构结合上述两种结构优势,进一步强化沸腾传热过程。

关键词：池沸腾传热 2D&3D微槽碳纳米管 CCD可视化 cfd数值模拟

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