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流固耦合作用下真实人体上呼吸道呼吸流涡结构演化的数值仿真

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计算力学学报 2015年第4期32卷 537-543,578页

作者：徐新喜孙栋李福生赵秀国刘亚军军事医学科学院卫生装备研究所国家生物防护装备工程技术研究中心天津300161 总后军事交通运输研究所天津300161 中国人民解放军第291医院包头014040

通过构建真实人体上呼吸道三维规范模型,运用大涡模拟数值方法,对考虑流固耦合作用的低强度循环呼吸模式下人体上呼吸道内的呼吸流进行了数值仿真,研究分析了人体口喉模型及气管支气管内的气流涡结构及其演化过程。结果表明,循环吸气过... 详细信息

通过构建真实人体上呼吸道三维规范模型,运用大涡模拟数值方法,对考虑流固耦合作用的低强度循环呼吸模式下人体上呼吸道内的呼吸流进行了数值仿真,研究分析了人体口喉模型及气管支气管内的气流涡结构及其演化过程。结果表明,循环吸气过程中,气流在口腔中部以及舌苔上部形成多个涡管,在声门部位形成强烈的射流,在气管前壁出现马蹄涡,到气管中部大尺度涡结构逐步消失,支气管中只剩下一系列小尺度涡结构;循环呼气过程中,气流在气管底部产生较为复杂的涡结构,随着气流在气管内的融合,涡强度逐步减弱,在咽喉后壁形成拱状涡,气流进入口腔后,涡结构破裂,涡量扩散,没有较大的涡结构产生。

关键词：人体上呼吸道呼吸流流固耦合作用涡结构演化数值仿真

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流固耦合作用下浅埋偏压隧道扩建方式研究

隧道建设（中英文） 2019年第S02期39卷 17-27页

作者：赖勇张帅重庆交通大学河海学院重庆400074

为研究渗流条件下或流固耦合作用下的偏压隧道扩建方式,以成渝高速中梁山宋家沟1号隧道为工程背景,针对渗流作用下既有浅埋偏压隧道的左侧小净距扩建、右侧小净距扩建、左侧原位扩建、右侧原位扩建4种扩建方式进行数值分析研究,分析各... 详细信息

为研究渗流条件下或流固耦合作用下的偏压隧道扩建方式,以成渝高速中梁山宋家沟1号隧道为工程背景,针对渗流作用下既有浅埋偏压隧道的左侧小净距扩建、右侧小净距扩建、左侧原位扩建、右侧原位扩建4种扩建方式进行数值分析研究,分析各种扩建方式下的拱顶沉降、围岩收敛、围岩应力、初期支护内力、围岩孔隙水压力折减量等,通过与隧道扩建施工监测资料进行对比,发现数值模拟结果与施工监测极其吻合,验证了计算结果的可靠性。通过对4种扩建方式进行对比分析认为:1)采用小净距扩建时的围岩收敛变形、围岩竖向应力等均小于原位扩建;2)从针对地下水资源保护的角度出发,采用左侧小净距扩建时对地下水资源的保护效果明显优于其他3种扩挖方式;3)扩建隧道围岩孔隙水压力的折减在各个方向均呈现出明显的梯度变化,隧道施工过程中的涌水量大部分来自扩建隧道上部围岩。

关键词：浅埋偏压隧道流固耦合作用隧道扩建方式数值分析

不同浸没深度的方形结构物流固耦合作用数值研究

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船舶力学 2023年第12期27卷 1753-1767页

作者：邓小康李达郭建廷武旭李辉中海油研究总院有限责任公司北京100028 江苏科技大学江苏镇江212003

本文通过求解URANS方程和SST湍流模型来研究不同浸没深度的方形结构物流固耦合作用。首先通过开展一系列关于部分浸没的圆形结构物的数值算例来验证当前数值模型的正确性。通过对比当前数值结果与已发表的试验数据,证明当前数值模型能... 详细信息

本文通过求解URANS方程和SST湍流模型来研究不同浸没深度的方形结构物流固耦合作用。首先通过开展一系列关于部分浸没的圆形结构物的数值算例来验证当前数值模型的正确性。通过对比当前数值结果与已发表的试验数据,证明当前数值模型能够准确地模拟结构物在波浪中的水动力性能。共研究5个模拟算例,其中的方形结构物浸没深度从-1D到0.9D,关注对象为作用在方形结构物上的垂直波浪力和结构物周边的自由液面升高以及漩涡。结果表明:结构物的浸没深度对其水动力性能有着重要的影响;当结构物位于静水面以上时,在很短时间内会发生较大的波浪抨击力。

关键词：流固耦合作用 URANS k-ωSST 自由液面升高波浪力漩涡

考虑流固耦合作用的超深缝洞型碳酸盐岩储层连通性表征:以塔里木盆地富满油田满深区块为例

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地学前缘 2024年第5期31卷 301-312页

作者：蔡振忠赵海涛王彭李静徐国金中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000 中国石油天然气集团有限公司超深层复杂油气藏勘探开发技术研发中心新疆库尔勒841000 新疆维吾尔自治区超深层复杂油气藏勘探开发工程研究中心新疆库尔勒841000 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580

超深缝洞型碳酸盐岩储层埋藏深,压力高,储集空间复杂多样,流体流动渗流、自由流并存,储层连通性表征困难,而储层连通性的精确表征是寻找油气富集区、储量精确预测、井网优化和井位部署的关键所在。为此,以塔里木盆地富满油田超深缝洞型... 详细信息

超深缝洞型碳酸盐岩储层埋藏深,压力高,储集空间复杂多样,流体流动渗流、自由流并存,储层连通性表征困难,而储层连通性的精确表征是寻找油气富集区、储量精确预测、井网优化和井位部署的关键所在。为此,以塔里木盆地富满油田超深缝洞型碳酸盐岩储层为研究对象,考虑流固耦合作用,建立缝洞型储层应力渗流自由流耦合数学模型,采用岩石渗透率演化试验和数值模拟相结合的方法,系统开展了超深缝洞型碳酸盐岩储层连通性研究。研究结果表明:随着围压、轴压的增加,岩石渗透率逐渐降低,岩石连通性减弱;低围压条件下,轴压对岩石渗透能力和连通性影响显著;随着裂缝开度和倾角的增加,储层连通性逐渐增强;裂缝连通溶洞能够显著改善储层连通性;随着溶洞体积的增加,流体流速与等效渗透率增大,显著改善储层连通性;而单纯增加溶洞数量,会减弱自由流(Stokes)效应,改善储层连通性效果不明显。研究成果可为深层碳酸盐岩储层精确评价,提高油气高效勘探开发效果提供技术支撑。

关键词：超深层碳酸盐岩储层连通性岩石力学特性流固耦合作用

风与膜结构流固耦合作用强耦合方法的降阶模型研究

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地震工程与工程振动 2019年第4期39卷 57-64页

作者：孙芳锦徐中豪桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室土木与建筑工程学院广西桂林541004 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

本文提出了一种风与膜结构流固耦合作用强耦合方法的降阶模型,该模型基于本征正交分解法(简称POD),对强耦合整体方程的解进行基模态分解得到一组基向量,再应用Galerkin方法将各控制方程对各基向量进行投影重构,构造基于POD基的降阶模型... 详细信息

本文提出了一种风与膜结构流固耦合作用强耦合方法的降阶模型,该模型基于本征正交分解法(简称POD),对强耦合整体方程的解进行基模态分解得到一组基向量,再应用Galerkin方法将各控制方程对各基向量进行投影重构,构造基于POD基的降阶模型。将该降阶模型应用于一膜结构与风荷载的流固耦合分析中,得到了强耦合整体方程中未知量残差随POD基向量数量的变化,并对比了降阶前后典型测点位移时程的变化,给出了降阶前后计算效率。研究表明本文提出的降阶模型对于强耦合整体方法是有效的,且节约了大量计算计时。

关键词：风荷载膜结构流固耦合作用本征正交分解降阶模型

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垂直轴风力机叶片的流固耦合作用研究

热能动力工程 2015年第4期30卷 632-638,657-658页

作者：孙芳锦梁爽冯旭辽宁工程技术大学建筑工程学院辽宁阜新123000

本研究对垂直轴风力机叶片的流固耦合作用进行研究。为克服任意拉格朗日方法进行流固耦合分析时流体的过度变形问题,引入类似结构方程组处理流体域连续变形,对流体网格结点坐标进行更新,采用同时求解流体方程和结构方程的强耦合方法获... 详细信息

本研究对垂直轴风力机叶片的流固耦合作用进行研究。为克服任意拉格朗日方法进行流固耦合分析时流体的过度变形问题,引入类似结构方程组处理流体域连续变形,对流体网格结点坐标进行更新,采用同时求解流体方程和结构方程的强耦合方法获得耦合系统的解。对垂直轴风力机叶片进行了流固耦合分析,研究了叶片的气动性能。计算了叶片的气动性能相关参数,研究发现,升力系数和阻力系数攻角在0°-8°之间时,数值模拟结果与试验结果几乎相同,当攻角约为8°时,开始出现失速特性。叶片旋转尖部产生的涡与叶片产生的流固耦合作用引起了叶片的局部扰动特性。结果表明本研究方法适用于垂直轴风力机叶片的流固耦合计算。

关键词：垂直轴风力机风力机叶片流固耦合作用类似结构方程组气动性能

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高温时流固耦合作用对沥青面层畸变能的影响

铁道科学与工程学报 2018年第1期15卷 87-93页

作者：刘富强滕旭秋长安大学公路学院陕西西安710064 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为了研究沥青路面高温时流固耦合作用对面层畸变能的影响,选用典型的半刚性基层沥青路面结构为研究对象,应用ABAQUS有限元软件建立60℃下流固耦合作用沥青路面三维有限元模型,分析沥青路面在60℃流固耦合作用下沥青路面下面层的应力响应... 详细信息

为了研究沥青路面高温时流固耦合作用对面层畸变能的影响,选用典型的半刚性基层沥青路面结构为研究对象,应用ABAQUS有限元软件建立60℃下流固耦合作用沥青路面三维有限元模型,分析沥青路面在60℃流固耦合作用下沥青路面下面层的应力响应,从而分析其对面层畸变能的影响。研究结果表明:沥青路面高温时流固耦合作用下,沥青路面下面层层底的纵向主应力、剪应力和畸变能都较车辆荷载单独作用下大;高温时流固耦合作用下下面层畸变能较车辆荷载单独作用下增大了1.89倍。

关键词：沥青路面有限元半刚性基层畸变能流固耦合作用

考虑流固耦合作用AP1000核电厂屏蔽厂房减震效应研究

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地震工程与工程振动 2016年第4期36卷 79-86页

作者：赵春风陈健云王静峰徐强王波合肥工业大学安徽合肥230009 安徽先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 大连理工大学辽宁大连116024

为了研究地震作用下AP1000核电厂重力水箱的减震作用。本文基于任意拉格朗日欧拉流固耦合算法,建立AP1000核电厂屏蔽厂房重力水箱8种水位工况的全耦合精细有限元分析模型,分析满足RG1.60反应谱的核电人工波作用下重力水箱的动力响应,参... 详细信息

为了研究地震作用下AP1000核电厂重力水箱的减震作用。本文基于任意拉格朗日欧拉流固耦合算法,建立AP1000核电厂屏蔽厂房重力水箱8种水位工况的全耦合精细有限元分析模型,分析满足RG1.60反应谱的核电人工波作用下重力水箱的动力响应,参数化分析屏蔽厂房不同位置的加速度和位移响应与水箱水位高度、空气高度、水位高度比以及水箱振荡频率之间的相互作用规律和机制,探究核电厂重力水箱的最优减震水位。计算结果表明:在满足核电厂供水的条件下,当水位为工况3,水位高度为8.8 m,水位高度比为0.75时,AP1000核电厂屏蔽厂房动力响应最小,减震效果最优。

关键词：流固耦合作用核电厂屏蔽厂房参数化分析减震作用最优水位

考虑流固耦合作用的水力式升船机塔柱结构抗风分析研究

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水利水电技术 2016年第9期47卷 5-10页

作者：郭博文赵兰浩何金文孟佳佳河海大学水利水电工程学院江苏南京210098 淮安市水利规划办公室江苏淮安223005

基于ADINA有限元分析软件,建立了一种考虑流固耦合作用的高耸升船机塔柱结构抗风分析方法,结合景洪水电站水力式升船机塔柱结构工程实例,分析了升船机塔柱结构的风致响应,求得升船机塔柱结构风载体型系数并对其影响因素进行研究。计算... 详细信息

基于ADINA有限元分析软件,建立了一种考虑流固耦合作用的高耸升船机塔柱结构抗风分析方法,结合景洪水电站水力式升船机塔柱结构工程实例,分析了升船机塔柱结构的风致响应,求得升船机塔柱结构风载体型系数并对其影响因素进行研究。计算结果与规范进行对比,符合规范设计要求,计算结果显示:(1)数值风洞技术得到的升船机塔柱结构风载体型系数大于规范结果;(2)流固耦合作用对高耸塔柱结构影响显著;(3)浮筒和局部地形的影响在设计中应予以考虑。

关键词：升船机塔柱结构流固耦合作用抗风分析景洪水电站