任意六面體網格系統建筑風致干擾數值模擬

研究品字形建筑群靜力干擾效應,以及受擾建筑表面風壓系數干擾因子的空間分布,分析建筑相對位置變化對靜力干擾效應的影響.結果表明,建筑物串聯布置且間距較小時,遮擋效應明顯;建筑間斜列布置時,靜力干擾效應減弱;建筑間并列布置時,容易發(fā)生狹縫效應.對于成品字形建筑群,下兩建筑對上一建筑的干擾效應具有遮擋效應又有狹縫效應.受擾建筑表面風壓的干擾因子,其分布沿高度和寬度的不同位置而變化顯著.

為研究超高層建筑風致內壓的干擾效應,在不同干擾工況下對一典型開洞超高層建筑進行了內壓風洞試驗.分析了不同截面寬度、不同高度施擾建筑干擾下的平均與峰值內壓干擾因子的分布規(guī)律,并通過功率譜分析,研究了有、無干擾建筑時脈動內壓的能量分布.結果表明:有、無干擾下的超高層建筑風致內壓近似服從高斯分布;串列布置時,隨著施擾建筑與受擾建筑的截面寬度比的增大,內壓干擾因子逐漸減小;在并列布置且側面開洞時,平均與峰值內壓均呈放大效應,且干擾因子隨著寬度比的增大而隨之增加,峰值內壓干擾因子最大值為1.33,此時若并列間距較小時,旋渦脫落共振峰值消失,但helmhohz共振峰值能量會被大幅提高;當串列布置且施擾建筑高度與開洞所在高度相近時,側面開洞受擾建筑的峰值內壓始終被放大,峰值內壓干擾因子最大值為1.12.

在相鄰建筑物的干擾下,受擾高層建筑的風荷載與其在孤立狀態(tài)下相比會有較大的變化。本文采用動態(tài)測力天平技術,通過模型風洞試驗研究了方形截面高層建筑在周邊另一個同樣建筑的氣動干擾下,其平均、脈動和峰值扭轉風荷載的干擾效應,分析了建筑物間距、風場和風向角等參數的影響。研究表明,高層建筑扭轉荷載的干擾效應很顯著,b類風場0°風向角下,峰值扭矩干擾因子ifp可達2.1,45°風向角下更可高達3.5。最后通過分析受擾模型的基底扭矩譜討論了上游建筑旋渦脫落的影響。

首先采用測力天平模型風洞試驗研究了2棟高層建筑間的靜力干擾效應,得到2個相同的方形截面建筑在不同相對位置時的靜力干擾因子fm.然后基于fluent6平臺采用rng(renormalizationgroup,重整化群理論)κ-ε湍流模型,計算了d類地貌風場中2棟高寬比均為6的方形高層建筑模型(10cm×10cm×60cm)在串列、并列和偏置狀態(tài)下的靜態(tài)三維流場和風荷載;并與風洞試驗得到的靜力干擾因子進行了比較.結果表明,數值模擬方法是研究建筑物靜力干擾效應的一種有效途徑,相對于試驗方法,數值模擬更具有優(yōu)勢.

本文根據線彈性力學的有限單元法,選用六面體單元,借助fortran90具有模塊化、封裝機制、自定義等編程特性,開發(fā)線彈性階段的六面體單元計算程序,為計算地基沉降提出一種可行、有效的方法.并利用該方法能自行修訂所需參數,以達到計算精度要求.最后,通過與ansys軟件計算模擬地基沉降的結果比較與分析,驗證其可靠性和適用性,并對比不同節(jié)點六面體單元的精確度.

在建筑風場的數值模擬中,當前普遍采用的離散網格多是計算前一次性布置的固定網格,通常很難適應實際流場變量的變化要求。為提高數值模擬的精度,基于結構化同位網格系統及控制容積離散微分方程的方法,將適應性網格局部加密(amr)的思想引入到采用壓力校正迭代算法的建筑風場模擬中,提出了一種半自適應的層塊網格加密方法。該方法可結合誤差分析對誤差較大的區(qū)域網格實行自動判別并實施逐層塊狀加密。算例分析表明,該方法能在較高的效益下提高數值解的精度。

提出將三維地質建模技術與巖土工程數值模擬相結合,發(fā)揮三維地質建模在刻畫地質實際上的優(yōu)勢,為數值模擬提供盡可能準確的地質模型;借鑒基于剖面的建模技術,形成了適合于六面體剖分的三維地質建模方法;在此基礎上,利用多重映射網格,實現了復雜構造巖體六面體網格剖分;將該技術應用到楊村煤礦西淝河左堤下采煤可行性分析研究中,取得了較好的效果。

從建筑群風效應的角度出發(fā),運用數值模擬方法,結合風洞模型試驗對群體低層四坡屋面房屋周圍的風場及表面風壓進行了計算和分析,并與雙坡屋面建筑群做比較,在單體數值模擬計算結果和風洞試驗結果有較好吻合的前提下,獲得了有相鄰建筑干擾的情況下,低層四坡屋面房屋的表面風壓的變化規(guī)律,為群體建筑的合理建筑形式及結構抗風設計提供理論依據。

在風洞中用高頻動態(tài)天平研究了兩個高層建筑間的風致干擾效應。通過分析上游施擾模型的尾流和動態(tài)天平試驗中受擾模型的基底彎矩譜,得到了上游建筑的旋渦脫落、上游建筑對受擾建筑自身渦脫特性的影響以及上游建筑尾流中紊流的增強這三種因素是建筑物風致動力干擾效應的機理。最后分析了風場對動力干擾效應的影響。

以sph算法為代表的無網格方法在爆轟波的數值模擬中具有明顯的優(yōu)勢,采用sph算法模擬高能炸藥水下爆炸爆轟過程,得到了壓力、速度等時歷曲線.將數值模擬結果與理論和實驗方法得到的結果進行了對比分析,表明sph算法非常適宜處理高能炸藥水下爆炸的極短瞬時具有大變形和高度非均勻的動力學極端情形,且求解結果已達到了較高的精度。

基于非結構網格對翼型表面的積冰進行了數值模擬研究.通過求解氣體歐拉方程得到翼型的繞流流場,使用穿透型壁面邊界模擬水滴對翼型表面的撞擊,采用迭代法對水滴控制方程進行數值求解,得到翼型表面的水滴收集特性;采用不同的積冰凍結模型模擬霜冰和明冰的凍結過程;利用冰層時間推進法模擬積冰過程,基于積冰法向生長假設生成積冰外形.對naca0012翼型霜冰和明冰的結冰情況進行了預測研究,通過將冰形預測結果與實驗結果進行對比說明所提出的積冰模擬方法是有效的,最后分析了積冰對翼型氣動特性的影響.

近年來大量超高層建筑結構與風荷載相關的研究工作相繼開展,取得了很多有意義的成果。文章以某超高層建筑為例進行了研究,在隨機風致振動影響下,敘述了風荷載特性與脈動風荷載的數值模擬方法。采用matlab軟件分析了結構在x、y兩個不同方向在脈動風荷載作用下的時程響應,為提高結構的安全舒適使用性能以及為該結構的風振控制設計提供了依據和參考。

柵格翼是采用一種蜂房結構設計的升力面和控制面,和傳統舵面相比具有鉸鏈力矩小、能在較大攻角下保持升力等特點,并得到了越來越廣泛的應用。由于柵格尾翼的特殊結構,網格生成具有很大的難度。本文采用了結構、非結構混合網格的辦法,在彈體和柵格翼的物面附近區(qū)域,生成適合粘性計算的大長寬比的結構網格,彈體網格和柵格翼網格之間采用非結構網格進行填充,滿足非結構網格和結構網格交接面的完全對接。本文基于結構/非結構網格體系采用有限體積方法求解ns方程,對不同舵偏角下的柵格翼構形進行了數值模擬,并通過實驗結果對數值方法進行了驗證。

基于移動最小二乘法近似函數和以有限元網格作為積分背景網格的無網格法理論,對板料沖壓成形過程進行了數值模擬,利用罰函數法引入本質邊界條件處理成形過程中的接觸摩擦問題,并將模擬結果與有限元法計算結果進行對比,結果表明:無網格伽遼金法的計算結果與有限元法計算結果基本吻合,無網格伽遼金法作為新興的數值計算方法,具有前后處理簡單,精度高等特點,為板料沖壓成形的數值模擬提供了一種有效的新方法。

無網格法數值模擬基于變分原理,采用權函數來擬合真實解,因此,權函數的構造形式至關重要。無網格法不需要網格單元,只需具體的節(jié)點信息,是一種很有前途的數值模擬方法。在已有研究工作的基礎上提出一種復雜河道平面區(qū)域布點算法,利用該方法生成的離散節(jié)點可直接用于無網格法數值模擬計算,也可以進一步利用各種網格化方法,由散點生成無結構網格。為了控制散點分布密度,引入了密度控制函數。區(qū)域布點算法的一個關鍵技術是點包含算法,給出了一種既簡便又易于實現的算法。應用實例檢驗了所提出的方法的可行性,并編制了fortran語言環(huán)境下的自動生成程序。

采用無網格算法對二維非定常膛口流場進行了數值模擬.將膛口計算域進行點云離散,采用曲線擬合計算傳播導數,用hllc格式計算數值通量,運用龍格庫塔法時間推進,得到了一系列隨時間順序的數值計算結果,描述了膛口流場的形成發(fā)展過程,清楚地顯示了流場波系結構的變化并對其進行了分析.計算結果與文獻及實驗結果相符,表明該數值計算方法可行,并且具有很好的激波捕捉能力和激波分辨率.

為了解決流固耦合問題中的物體大幅度運動帶來的困難,采用ale(arbitrarylagrange-euler)動網格方法跟蹤自由表面上浮體的運動。計算表明:浮體在無粘流體中的垂蕩與彈簧-物體的振動模型理論解符合得較好;浮體在粘性流體中的自由橫搖為阻尼運動,其橫搖角度隨時間的增加而減小,且在不同初始角度下運動系統的固有周期相當。在有外力力矩激勵時,外力力矩的周期與系統的固有周期相當時浮體橫搖運動趨于共振狀態(tài),運動幅度最大。計算結果驗證了計算程序的可靠性與精度。本文方法為ale方法應用于流體-多浮體耦合運動分析奠定了基礎。

采用可實現的k-ε湍流模型,對處于b類地貌風場中由4棟復雜體型高層建筑組成的建筑群進行了靜力風荷載和風場的數值模擬,計算得出了群樓周圍的流場分布和建筑表面各測點的風壓,與風洞試驗結果比較表明:數值模擬方法具有較好的精度,可用于兩個以上的復雜體型高層建筑群樓的靜力干擾研究。著重討論了復雜體型高層建筑物之間的靜力干擾效應,結果表明:串列布置時,上游建筑對下游建筑的迎風面和側風面都有影響;而并列布置時,靜力干擾作用只發(fā)生在相鄰建筑物的側風面,對相鄰建筑物的迎風面影響很小;靜力干擾效應隨高度有顯著的變化,尤其對高低錯落的建筑群,表現為明顯的三維效應。

針對有限元法等傳統數值計算方法存在受單元網格限制、前后處理工作復雜的問題,提出應用一種數值計算方法——無網格伽遼金法,對具有簡單邊界條件的水利水電工程施工導流的恒定二維淺水流動問題進行了分析、計算.同時利用有限元法進行了對比計算,從流速、水位的計算結果來看,兩種計算方法結果相近、誤差較小,表明采用無網格伽遼金法解決此類問題是可行的.

采用間接方法生成四邊形網格,首先利用改進的兩點前沿推進法把計算區(qū)域剖分成三角形網格,然后采用插點和細分的技術生成單元全部是四邊形的網格,通過邊互換、刪點和局部插點技術進一步光滑平順,得到適用于數值計算的網格。剖分結果表明,該方法能夠在任意二維平面區(qū)域內自動生成全四邊形網格,并能生成光滑過渡的局部加密網格和貼體性較好的邊界層網格。該方法具有算法簡單,計算量少的特點。利用所生成的網格對計算傳熱學中的典型算例-方腔自然對流進行求解,計算結果與基準解吻合,網格質量能夠滿足數值分析計算的要求。

為了解決周期性充分發(fā)展流動數值模擬的計算復雜性,該文提出了非結構網格上周期性邊界進出口條件相互回代的方法。應用此方法對橫掠叉排管束周期性充分發(fā)展層流流動進行了數值模擬,并將其結果與流動進口內8個管束層流流動的充分發(fā)展區(qū)域的數值模擬結果進行了比較,得到了較一致的結果。實驗表明:單周期上進出口條件相互回代的方法可以替代多周期的數值計算,從而簡化了計算過程,節(jié)省了計算時間。

plc系統的抗干擾措施 【摘要】可編程控制器（簡稱plc）廣泛應用于社會生產各個領域，盡管 plc在設計和制造過程中采取了多層次抗干擾和精選元件措施，使系統能在惡劣 的工業(yè)環(huán)境下與強電設備一起工作，運行的穩(wěn)定性和可靠性很高，但是，由于它 直接和現場的i/o設備相連，外來干擾很容易通過電源線或i/o傳輸線侵入，從 而引起控制系統的誤動作，因此保證其工作的可靠性就顯得尤為重要。本文通過 對plc控制系統在工業(yè)控制中存在的干擾因素的分析，提出了采用電源濾波器、 合理接地、外部隔離等電路設計方法以及軟件抗干擾等措施，提高plc控制系 統的抗干擾能力。 【關鍵詞】plc控制系統抗干擾 引言：可編程序控制器（簡稱plc）是以微處理器為核心，綜合了計算機技 術、自動控制技術和通信技術而發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。具有控 制功能強，可靠性高，使用靈活方便，