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三维效应对大型风力机叶片气动-结构特性影响的数值研究

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太阳能学报 2023年第10期44卷 291-295页

作者：何闯曹人靖南方科技大学力学与航空航天系深圳518000

研究以NREL 5 MW风力机叶片为对象,建立了考虑三维效应的叶片气动-结构数值模型,对比研究了CFD和BEM两种数值模拟方法对复合材料叶片的表面流动、气动载荷特性以及结构变形计算结果的影响。研究结果表明:对于梁帽碳纤维增强的叶片,CFD与... 详细信息

研究以NREL 5 MW风力机叶片为对象,建立了考虑三维效应的叶片气动-结构数值模型,对比研究了CFD和BEM两种数值模拟方法对复合材料叶片的表面流动、气动载荷特性以及结构变形计算结果的影响。研究结果表明:对于梁帽碳纤维增强的叶片,CFD与BEM气动模型计算得到的载荷集中力大小差异对结构变形的计算结果几乎不产生影响;与传统四分之一弦长气动中心相比,考虑三维效应计算得到的叶片压力中心在距离前缘相对弦长0.30~0.35范围内波动,不同的气动载荷作用位置会对弯扭耦合角位移计算结果产生影响;与传统气动中心相比,以压力中心为载荷作用位置计算得到的角位移曲线峰值点前移,最佳铺层角度减小。因此,建立考虑三维流动效应的叶片气动-结构数值模型,对大型风力机叶片的设计和分析具有重要的指导意义。

关键词：风力机叶片柔性结构计算流体动力学三维效应最佳铺层角度

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泡沫铝填充波纹夹芯板面外压缩的三维效应

稀有金属材料与工程 2022年第1期51卷 36-43页

作者：张纯祁超闫雷雷赵愈亮张耘伟西北工业大学航空学院陕西西安710072 国营四达机械制造公司陕西咸阳712201 东莞理工学院机械工程学院广东东莞523808 空军工程大学航空工程学院陕西西安710051

研究了闭孔泡沫铝板、3种空心波纹铝板和3种用环氧树脂粘接而成的闭孔泡沫铝填充波纹铝板的平面外压缩性能。泡沫填充波纹铝板不仅能显著提高抗压强度和吸能能力,而且力学性能更加稳定。泡沫填充波纹板具有明显的三维压缩效果。铝合金... 详细信息

研究了闭孔泡沫铝板、3种空心波纹铝板和3种用环氧树脂粘接而成的闭孔泡沫铝填充波纹铝板的平面外压缩性能。泡沫填充波纹铝板不仅能显著提高抗压强度和吸能能力,而且力学性能更加稳定。泡沫填充波纹板具有明显的三维压缩效果。铝合金板材强度越小,三维延伸变形越明显。由3种不同强度的铝合金板制成的泡沫铝填充波纹板具有相似的力学性能。成形性好、耐腐蚀性高、可焊性好的3003铝合金板非常适合作为面板和波纹板。

关键词：泡沫铝波纹板屈曲耦合效应三维效应

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三维效应下内排追踪距离对边坡稳定的影响

煤矿安全 2023年第4期54卷 163-168页

作者：张洪肖兵中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司辽宁沈阳110000 国能北电胜利能源有限公司内蒙古锡林浩特026000

为保障露天矿边坡安全,提高露天煤矿资源采出率,根据边坡变形破坏机理及影响条件,对露天矿横采内排过程中,采场形态对露天矿边坡稳定性的影响进行研究;以巴基斯坦塔尔煤田为研究对象,通过FLAC^(3D)分析边坡变形破坏机理,明确滑坡模式,... 详细信息

为保障露天矿边坡安全,提高露天煤矿资源采出率,根据边坡变形破坏机理及影响条件,对露天矿横采内排过程中,采场形态对露天矿边坡稳定性的影响进行研究;以巴基斯坦塔尔煤田为研究对象,通过FLAC^(3D)分析边坡变形破坏机理,明确滑坡模式,对横采内排追踪距离进行分析,为煤矿边坡优化提供参考依据。结果表明:边坡破坏类型属于张拉-剪切复合型,受到采场工作帮与内排土场的双重支档作用,边坡稳定性整体增大;当内排追踪距离为50~100 m时,边坡三维空间效应显著,稳定性较高;随着追踪距离增大,稳定性越来越差。

关键词：边坡稳定性边坡破坏类型追踪距离张拉-剪切破坏优化形态三维效应

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含挖填界面边坡三维稳定性上限分析

岩土工程学报 2024年第1期46卷 174-181页

作者：闫超王红雨宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021

针对工程实践中挖填交界面与边坡坡面走向线斜交的高边坡空间三维稳定分析问题,基于极限分析上限定理,构建拓展的三维牛角状破坏机构,通过引入机构参数挖填界面倾角α突出边坡特性,建立与之对应的功能平衡方程,采用序列二次规划优化算... 详细信息

针对工程实践中挖填交界面与边坡坡面走向线斜交的高边坡空间三维稳定分析问题,基于极限分析上限定理,构建拓展的三维牛角状破坏机构,通过引入机构参数挖填界面倾角α突出边坡特性,建立与之对应的功能平衡方程,采用序列二次规划优化算法求解强度折减后的边坡安全系数上限解。在此基础上,计算了宁夏黄土丘陵地区妙岭750kV变电站高边坡以及相关文献中极限状态下边坡稳定性系数γH/c工程案例,并将计算结果与有限元极限分析软件模拟值进行对比分析。结果表明:随着挖填界面倾角α的增大,边坡安全系数Fs上限解和模拟值均减小,两种方法的计算结果相对误差在5.9%以内,且拓展的破坏机构与数值模拟的剪切耗散变形模式基本一致;在极限状态下,拓展机构的上限解和数值模拟结果都十分接近于1.0,二者相对误差未超过8.3%。研究工作为此类高边坡空间稳定分析问题提供了一种简便实用的计算方法。

关键词：边坡稳定性上限分析挖填界面三维效应安全系数

不同水位条件下的边坡稳定性三维效应与敏感性研究

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建筑结构 2023年第S2期53卷 2647-2652页

作者：李展鹏王宪杰高雪莲雷春雨袁宗林王鑫云南大学建筑与规划学院昆明650500

三维边坡稳定性分析得到的安全系数往往与二维分析存在差异,在以往的研究中,讨论此种差异时很少考虑不同水位的影响,但现实边坡中的失稳几乎都与水相关联,因此本文采用有限元强度折减法,通过改变坡体外水位、边坡宽高比和边坡角等,计算... 详细信息

三维边坡稳定性分析得到的安全系数往往与二维分析存在差异,在以往的研究中,讨论此种差异时很少考虑不同水位的影响,但现实边坡中的失稳几乎都与水相关联,因此本文采用有限元强度折减法,通过改变坡体外水位、边坡宽高比和边坡角等,计算不同参数下边坡的安全系数,探究考虑水位后的三维效应;此外,因影响边坡的因素众多,本文还采用正交设计与灰色关联法对包含水位在内的影响边坡的5个主要因素进行敏感性研究。研究结果表明:安全系数随宽高比W/H增大而减小,在W/H三维效应不容忽略;随着水位抬升,边坡安全系数减小,但因宽高比增大导致的安全系数变幅也会减小,三维效应有一定的削弱;高坡角的含水边坡稳定性会严重下降,高坡角与高水位对边坡安全系数的削弱效应会相互叠加;同坡角下,水位抬升会使安全系数显著降低;而坡角越小,三维效应越明显;各因素对安全系数的敏感性排序为:内摩擦角>坡角>黏聚力>水位条件>宽高比,但坡角、黏聚力、水位条件的关联度都在0.7左右,极为接近,不可忽视。

关键词：边坡稳定性三维效应含水边坡灰色关联法正交设计

基于模态驱动分析方法的桥梁颤振模态影响机理

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土木工程学报 2024年第3期57卷 81-92页

作者：朱进波杨詠昕徐浩骏张晋杰葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

通过定量描述各阶模态及其分布特性在颤振演化过程中的影响,研究了多阶模态耦合导致的桥梁颤振三维效应。首先,根据系统模态中固有模态间的激励-反馈机制推导出能够反应各阶模态参与贡献的系统阻尼和刚度解析解,建立了适用于三维颤振机... 详细信息

通过定量描述各阶模态及其分布特性在颤振演化过程中的影响,研究了多阶模态耦合导致的桥梁颤振三维效应。首先,根据系统模态中固有模态间的激励-反馈机制推导出能够反应各阶模态参与贡献的系统阻尼和刚度解析解,建立了适用于三维颤振机理分析的模态驱动分析方法。其次,对桥梁整体系统阻尼沿着跨向进行泰勒展开,建立了跨向节段与气动性能间的定量关系,使得该方法能够量化各阶模态跨向分布特性的影响。然后,以主跨径为500~1500m的悬索桥为例,系统地研究了模态的参与及其分布特性对颤振性能的影响。最后,通过比对二维和三维分析结果,揭示了三维效应的影响及其产生原因。研究结果表明:由于基础竖弯和扭转振型不可能完全相似,三维两模态结果必然大于二维分析结果;随着风速提升二阶正对称竖弯模态先提供负向阻尼后提供正向阻尼,其对颤振性能的影响取决于自身频率与系统颤振频率的比值;约70%的梁段贡献了绝大多数的气动阻尼。

关键词：三维颤振悬索桥模态耦合三维效应跨向分布特性

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旋翼非定常动态失速的三维效应分析

航空动力学报 2018年第6期33卷 1484-1491页

作者：赵国庆刘绍辉李军府招启军中国航空工业集团有限公司第一飞机设计研究院徐舜寿创新中心西安710089 南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

采用建立的高精度计算流体动力学(CFD)方法,针对旋翼非定常动态失速的三维(3D)效应特性进行研究。以Helishape 7AD旋翼为基准,开展三维效应对旋翼非定常气动特性的影响分析。研究了来流马赫数对旋翼翼型动态失速特性影响。在此基础上,... 详细信息

采用建立的高精度计算流体动力学(CFD)方法,针对旋翼非定常动态失速的三维(3D)效应特性进行研究。以Helishape 7AD旋翼为基准,开展三维效应对旋翼非定常气动特性的影响分析。研究了来流马赫数对旋翼翼型动态失速特性影响。在此基础上,针对三维情形旋翼动态失速非定常涡流动特性及诱导分离特征开展了数值分析,通过与二维情形对比表明:受旋翼旋转、轴向诱导速度等三维效应影响,旋翼桨叶剖面动态失速涡的产生、对流和脱落明显滞后于二维翼型情形,并且涡强度也更弱。越靠近桨叶内段,桨叶剖面非定常动态失速特性与二维旋翼翼型情形的差距越为明显。

关键词：旋翼翼型动态失速三维效应诱导速度计算流体动力学(CFD)方法

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热薄材料表面火焰传播的三维效应

燃烧科学与技术 2010年第2期16卷 137-142页

作者：张夏于勇中国科学院力学研究所中国科学院微重力重点实验室北京100190 北京理工大学宇航学院北京100081

利用能够限制自然对流的水平窄通道,对薄材料表面逆风传播火焰的三维效应进行了实验研究,参数包括气流速度、氧气浓度、燃料宽度等.结果表明,在足够宽的通道内,火焰传播随燃料宽度的变化,表现出随氧气浓度和气流速度的不同而变化的三维... 详细信息

利用能够限制自然对流的水平窄通道,对薄材料表面逆风传播火焰的三维效应进行了实验研究,参数包括气流速度、氧气浓度、燃料宽度等.结果表明,在足够宽的通道内,火焰传播随燃料宽度的变化,表现出随氧气浓度和气流速度的不同而变化的三维特性.侧面热损失和氧气扩散对火焰传播的影响,在各种氧气浓度和气流速度下,都限于燃料宽度小于10倍扩散长度.

关键词：热薄材料逆风火焰传播三维效应窄通道

考虑桩身三维效应下的大直径薄壁管桩–桩端土塞耦合振动模型及其解析解

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岩石力学与工程学报 2019年第5期38卷 1064-1072页

作者：吴君涛王奎华刘鑫孙梵浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

对大直径薄壁管桩而言,其在低应变测试条件下的动力响应特性需要同时考虑桩端土塞的影响以及桩身三维效应。据此,提出考虑桩身三维效应影响的大直径薄壁管桩–桩端土塞耦合振动模型,并得到其在复数域内的纵向振动解析解答及其时域内半... 详细信息

对大直径薄壁管桩而言,其在低应变测试条件下的动力响应特性需要同时考虑桩端土塞的影响以及桩身三维效应。据此,提出考虑桩身三维效应影响的大直径薄壁管桩–桩端土塞耦合振动模型,并得到其在复数域内的纵向振动解析解答及其时域内半解析解,并将该解答与基于Rayleigh-Love杆模型的既有理论解进行比对,2种解的一致性进一步证明了考虑横向惯性效应一维杆模型在解决含土塞管桩动力问题上的合理性,同时为这类问题提供了改进的解析模型及求解方法。在此基础上,利用该解的优势,对大直径薄壁管桩的外径尺寸、壁厚和土塞高度等参数组合对低应变测试结果的影响进行研究,使其结果能够为现场工程测试提供理论支持与指导意见。

关键词：桩基础管桩土塞三维效应拉普拉斯变换纵向振动