縮尺的案例
全球最大雙體飛機已刷上標志，空中巨無霸何時首飛仍是謎
按照縮尺復(fù)合公司的計劃，全球最大的雙體飛機，也就是同溫層發(fā)射飛機會在今年夏天進行首飛。然而最初的安排似乎有所延遲，直至現(xiàn)在，這架空中巨無霸仍然沒有飛向藍天。短期的沉寂，讓關(guān)心它的人們產(chǎn)生了空中巨無霸是否出現(xiàn)毛病的疑問。
然而根據(jù)其官方2018年9月17日最新發(fā)布的照片顯示，這架飛機已經(jīng)涂上了縮尺復(fù)合公司和同溫層發(fā)射飛機的Logo標志，表明相關(guān)的工作一直在進行著。
▲圖為同溫層發(fā)射飛機的機尾特寫，已經(jīng)刷上了縮尺復(fù)合公司的Logo標志。
當刷上標志的照片出現(xiàn)之后，很多網(wǎng)友就表示了熱切的期待。世界各地的不少網(wǎng)友都希望能在本國的上空看到這架雙機體的巨無霸，但直至現(xiàn)在，縮尺復(fù)合公司尚未公布具體的首飛時間表。
▲同溫層發(fā)射飛機的其中一個機頭。
該飛機采用雙機體設(shè)計，是由兩架老舊的波音747客機拼接而成的，因此有兩個機頭。
▲圖為同溫層發(fā)射飛機的內(nèi)部座艙儀表特寫，采用了數(shù)字化的顯示設(shè)備。
▲正在進行檢修的同溫層發(fā)射飛機。
為了讓這架全球翼展最大的巨無霸飛向天空，一共使用了6臺發(fā)動機。在滿油狀態(tài)下，同溫層發(fā)射飛機的最大起飛重量為540噸，最多可以攜帶230噸的載荷。
同溫層發(fā)射飛機的機翼離地面的高度至少有5米，因此在進行發(fā)動機檢修時，需要有專門的支持設(shè)備，地勤維護人員才能夠得著。
▲正在跑道上滑行的同溫層發(fā)射飛機。
在升空之前，它需要滑行3700米的距離，世界上很多的機場都沒有辦法保障這么大的飛機。
由于采用雙機體設(shè)計，同溫層發(fā)射飛機的連接部位結(jié)構(gòu)是否足夠強，一直是網(wǎng)友關(guān)心的問題。很多網(wǎng)友擔心，這架飛機一旦飛上天空，很有可能從中間折斷。
▲圖為同溫層發(fā)射飛機的側(cè)后方特寫。
這架飛機是在2017年5月31日出廠的，今年2月份進行了滑跑試驗。
展開 基于ABAQUS的空間RC梁柱節(jié)點抗震性能分析
圖1 節(jié)點取型和節(jié)點樣式
考慮到后期試驗場地與試驗儀器的限制，模擬時按試驗設(shè)計試件，將原型梁-柱子結(jié)構(gòu)進行2/3縮尺，得到試驗試件尺寸，試件配筋按照等配筋率進行縮尺設(shè)計。本試驗各試件柱截面尺寸均為350mm×350mm，梁截面尺寸均為350mm×200mm，其中裝配整體式構(gòu)件預(yù)制梁截面為300mm×200mm，梁現(xiàn)澆層高80mm。模擬試件梁、柱配筋結(jié)果見表1。
表1 原型和縮尺后節(jié)點配筋
圖2 模擬節(jié)點試件尺寸
本次模擬采用共設(shè)計三種類型節(jié)點：平面節(jié)點PM(梁縱筋取14mm、16mm、18mm、20mm、22mm）直徑)、空間節(jié)點KJ(梁縱筋取14mm、16mm、18mm、20mm、22mm）、空間帶樓板節(jié)點KJS(梁縱筋取14mm、16mm、18mm、20mm、22mm）總共15個節(jié)點，以研究不同梁柱抗彎剛度比下的三種節(jié)點抗震性能。 其中梁柱抗彎強度Km比定義為梁截面正、負彎矩作用下的抗彎承載力之和比上上下柱截面抗彎承載力之和, 它主要決定著節(jié)點的破壞模式：梁端彎曲破壞、柱端彎曲破壞、核心區(qū)剪切破壞。 設(shè)計所有試件的軸壓比取0.3(750kN)。
表2 模擬試件參數(shù)表
二、有限元模型建立過程
本構(gòu)關(guān)系：
本次模擬采用ABAQUS 2020，C30混凝土本構(gòu)采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)建議的本構(gòu)關(guān)系，鋼材采用清華大學(xué)曲哲博士開發(fā)的PQFiber子程序中的USsteel-03[參考文獻1]，其中CDP模型定義中混凝土的損傷因子均輸入到0.99以上。
相互作用：
鋼筋骨架通過“嵌入”命令插入混凝土中，通過“耦合”命令將梁柱各個端面和參考點偶合在一起i，這樣方便邊界條件的設(shè)定和荷載的施加，如圖3。
展開 船用汽輪機后汽缸下半鑄件的鑄造工藝設(shè)計
因此工藝上必須選取合適的縮尺和采取適當?shù)姆雷冃未胧８鶕?jù)類似薄壁汽缸鑄件的生產(chǎn)經(jīng)驗，鑄件整體采用1.5% 的縮尺，在汽缸較厚的法蘭，凸臺等部位額外加厚5~7 mm，防止因局部收縮過大缺尺寸。為防止汽缸水平中分面開口部位尺寸變形，在水平中分面開口處增加了三條加強筋。
3 汽缸工藝生產(chǎn)驗證
按上述工藝生產(chǎn)了數(shù)件后汽缸下半鑄件，鑄件表面光潔，輪廓清晰（圖7）。經(jīng)劃線加工、打磨和探傷等工序后確認，鑄件尺寸變形符合預(yù)期，僅有局部尺寸略微超差，經(jīng)修補后符合圖紙要求。鑄件UT 未發(fā)現(xiàn)超標缺陷，鑄件經(jīng)精整后完全符合圖紙要求。
4 結(jié)論
（1）在后汽缸下半鑄件鑄造工藝設(shè)計過程中，采用ProCAST 鑄造模擬軟件計算鑄件模數(shù)，計算結(jié)果準確并簡化了冒口計算過程。
（2）對充型過程進行流場模擬，做到了平穩(wěn)充型。
（3）對凝固過程進行了詳細的模擬優(yōu)化，做到了鑄件整體順序凝固，消除了縮松縮孔缺陷。
（4）采取合理的尺寸控制措施，保證了鑄件尺寸符合要求。
參考文獻
[1] ( 英) 約翰·坎貝爾. 鑄造原理: 第二版[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2011.
[2] 鑄造手冊: 第5 卷[M] ∥中國機械工程學(xué)會鑄造分會, 鑄造工藝. 北京:機械工業(yè)出版社, 2003.
文章來源：中鑄協(xié)鑄鋼委
展開 2025大賽優(yōu)秀作品 | GFRP柔性防車撞護板沖擊試驗與仿真應(yīng)用研究
建立了既滿足精度又兼顧效率的詳細模擬方法，并與縮尺碰撞試驗進行了對比，獲得了縮尺試驗難以測試的詳細數(shù)據(jù)。通過對比多個評價指標研究了組合式護欄的防護能力，明確了在重型車輛撞擊下的防傾覆機理。</p><p><br></p><p><strong>參賽作品一覽</strong></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/42a5077e0cf44f588c98f35f1fd65460.jpg" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/42a5077e0cf44f588c98f35f1fd65460.jpg" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/42a5077e0cf44f588c98f35f1fd65460.jpg?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/42a5077e0cf44f588c98f35f1fd65460.jpg?
展開 
samcef SWT 風力發(fā)電論文幾篇
設(shè)計了海上張力腿浮式風機縮尺比試驗?zāi)Ｐ停M行了試驗方案設(shè)計。
（2）
隨機風速下風電齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析
基于samcef windturbine的虛擬樣機技術(shù)和有限元分析方法，對齒輪系統(tǒng)的動態(tài)特性進行分析，在驗證仿真模型正確的基礎(chǔ)上，得到系統(tǒng)的輪齒間動態(tài)嚙合力和動態(tài)軸承力。對結(jié)果分析表明，軸承力受外載荷影響的作用明顯，隨載荷的變化具有相同的變化趨勢，兩級行星輪系所受力矩大于平行軸傳動，在系統(tǒng)運行時更容易發(fā)生失效現(xiàn)象。
在滿足系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)及疲勞強度的條件下，根據(jù)系統(tǒng)可靠性定義，設(shè)計齒輪系統(tǒng)的可靠模型，以基本設(shè)計參數(shù)為變量，對風力發(fā)電機齒輪系統(tǒng)的兩級行星輪系做優(yōu)化設(shè)計。
（3）
風機關(guān)鍵部件的多體動力學(xué)分析
文章首先依據(jù)3MW風力發(fā)電機組相關(guān)參數(shù)，對風力發(fā)電機組的不同部件采用不同的建模方式，在實體模型的基礎(chǔ)上進行風機關(guān)鍵部分的超單元建模，超單元法在風力發(fā)電機組中的應(yīng)用大大縮減了模型的自由度，對機艙底盤和輪轂主軸的超單元模型與有限元的模型模態(tài)的進行對比。
搭建整機模型，根據(jù)IEC標準進行了風模型創(chuàng)建，工況設(shè)計，載荷計算及后處理。在瞬態(tài)分析中做了三方面研究：控制器性能檢測研究，風速對載荷的影響研究及自動譜分析。
百度鏈接：http://pan.baidu.com/s/1sjkiyux
展開 風洞的來由和發(fā)展
比如，模型的縮尺、測壓點的多少等。模型的縮尺一般與風洞的試驗段大小有關(guān)，太大了會影響風洞的阻塞度，太小了布測點比較困難；測壓點的布置也比較有學(xué)問，通常在風壓變化比較劇烈的區(qū)域要布置得比較密一些。此外，還要注意在實際結(jié)構(gòu)的周圍有沒有比較顯著的建筑物或山丘等，如果有也要模擬出來，因為它們對會直接影響到結(jié)構(gòu)表面的風場。
（4）實驗方案的確定。包括試驗風速、風向、時間等。這些可以與實驗人員一起討論完成。最主要的是不要丟項，否則等實驗作完了再去補測就很困難了。
（5）有了上述準備工作，你就可以放心的吹了。不過，還不要掉以輕心，試驗時要隨時觀察各項數(shù)據(jù)的變化，一旦發(fā)現(xiàn)有與原來設(shè)想不一樣的地方就要及時查找原因，甚至對實驗方案進行調(diào)整。
（6）實驗數(shù)據(jù)的處理。這是一項技術(shù)性很強的工作，一般實驗機構(gòu)完成。他們會給你提供一份試驗報告，包括具體的風壓系數(shù)分布和設(shè)計建議等。不過要強調(diào)的一點是，在進行具體的抗風設(shè)計時，千萬不要完全依賴實驗結(jié)果，要有選擇的參考。因為在風洞實驗結(jié)果中不可避免的包含了人員及設(shè)備的誤差，而且就風洞實驗技術(shù)本身來說，目前也有一些不完善的地方。
展開 自升式海洋平臺拖航阻力計算分析
數(shù)模分析計算波浪阻力是一個基于勢流理論的平均漂移力，作為拖船選取的理論依據(jù)是可行的，但瞬時的波浪力有可能很大，要注意一些異常波浪對船和平臺的破壞，并特別注意自振周期.
2.1 CFD數(shù)值計算模型
計算步驟如下：
(1) 平臺模型按照縮尺比1∶1繪制，忽略物理模型主甲板以上組件，忽略平臺艏部、尾部存在的三樁腿開口，如圖2所示.
(2) 計算域長330 m、寬300 m、高50 m, 如圖3所示.
(3) 網(wǎng)格選用切割體網(wǎng)格單元，平臺濕表面選用面加密，平臺周圍流場采用雙層加密，并針對水體自由表面(根據(jù)不同波浪，加密范圍略有不同)和淺水水底進行單獨加密，網(wǎng)格總數(shù)約為316×104/485×104,如圖4所示.
(4) 湍流模型為k-ε RANS模型.
(5) 時間步長為10 ms, 內(nèi)部迭代數(shù)為5.
表6所示為CFD計算結(jié)果.
圖2 數(shù)值計算模型-平臺模型
圖3 數(shù)值計算模型-計算域
圖4 CFD數(shù)值計算模型-網(wǎng)格
表6 CFD計算平臺在靜水和波浪中的總阻力結(jié)果統(tǒng)計值
2.2 勢流數(shù)值計算模型
圖5～7所示為勢流計算的模型、流體域和網(wǎng)格.
圖5 勢流數(shù)值計算模型(平臺模型)
圖6 勢流數(shù)值計算模型(流體域)
圖7 勢流數(shù)值計算模型(網(wǎng)格)
計算步驟如下：
(1) 平臺模型按照縮尺比1∶1繪制，忽略物理模型主甲板以上組件，忽略平臺艏部、尾部存在的三樁腿開口.
(2) 流體域長400 m、寬400 m、水深15 m.
(3) 網(wǎng)格最大尺寸為1 m, 允許的誤差大小為0.5 m, 最大計算頻率為0.545 Hz, 網(wǎng)格總數(shù)為 24 945.
(4) 不規(guī)則波浪采用P-M波譜.
(5) 時間步長為0.1 s.
展開 滿橋行人，這座3D打印混凝土橋也hold得住~
在該橋梁進入實際打印施工之前，進行了1:4縮尺實材橋梁破壞試驗，其強度可滿足站滿行人的荷載要求。
? 飄帶造型與珊瑚紋橋面
步行橋的設(shè)計采用了三維實體建模，橋欄板采用了形似飄帶的造型，與橋拱一起構(gòu)筑出輕盈優(yōu)雅的體態(tài)橫臥于上海智慧灣池塘之上；橋面板采用了腦紋珊瑚的形態(tài)，珊瑚紋之間的空隙填充細石子，形成園林化的路面。上去行走，感覺略微有些陡峭，但很穩(wěn)定，用手觸摸橋面，可以感受到珊瑚紋的凹凸。
? 造價僅為普通橋梁造價的三分之二
整體橋梁工程的打印用了兩臺機器臂3D打印系統(tǒng)，共用450小時打印完成全部混凝土構(gòu)件；與同等規(guī)模的橋梁相比，它的造價只有普通橋梁造價的三分之二；該橋梁主體的打印及施工未用模板，未用鋼筋，大大節(jié)省了工程花費。
? 實時監(jiān)測系統(tǒng)
與此同時，該橋預(yù)埋有實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括振弦式應(yīng)力監(jiān)控和高精度應(yīng)變監(jiān)控系統(tǒng)，可以即時收集橋梁受力及變形狀態(tài)數(shù)據(jù)，對于跟蹤研究新型混凝土材料性能以及打印構(gòu)件的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能具有實際作用。
差不多同一時間，美國軍方工程研究與發(fā)展中心的科研人員在加利福尼亞南部地區(qū)Camp Pendleton也3D打印了一座現(xiàn)代版貝利橋。據(jù)了解，這座鋼筋混凝土橋可承載一輛坦克車的重量。
未來，3D打印在建造橋梁方面還會有哪些新突破？讓我們拭目以待~
來源：3D打印世界
展開 試驗洞悉工程 | 開孔建筑內(nèi)壓風洞試驗
試驗?zāi)Ｐ烷L548 mm ，寬364 mm，高160 mm，縮尺比為1：25，如圖1。
圖1 TTU剛性測壓試驗?zāi)Ｐ?該模型采用雙層有機玻璃板制作而成，將測壓管線布置在雙層板中間，減小了在來流作用下測壓管對結(jié)構(gòu)內(nèi)壓的干擾。雙層板板厚為10 mm，因此模型內(nèi)部長528 mm，寬344 mm，高150 mm，內(nèi)部容積為0. 027m3。主開孔布置在模型的迎風面上，可通過拆卸并更換不同的迎風面來模擬不同面積大小的開孔。風洞試驗風向角以來流垂直于開孔墻面為0°，逆時針方向為正風向角，如圖2所示。
圖2 風向角定義
根據(jù)對稱性，試驗風向角范圍取為0°到180°，間隔為10°。在屋面布置了20 個內(nèi)壓測點，左右墻面各布置了15 個內(nèi)壓測點，背風面布置了12 個內(nèi)壓測點，迎風面根據(jù)開孔大小的不同布置了22 或20 個內(nèi)壓測點。其中位于開孔孔口周邊的8 個測點為內(nèi)外壓雙面測點，目的是為了分析孔口周邊的外部風壓與開孔結(jié)構(gòu)內(nèi)壓的相關(guān)性，內(nèi)外風壓滿足同步測量的要求，測點布置圖如圖3 所示。為了研究開孔面積（開孔率）對內(nèi)壓響應(yīng)的影響，設(shè)置了4 種位于迎風面正中心、面積不同的方形開孔，其邊長分別為31、53 、68 和81 mm，對應(yīng)的開孔率（開孔面積與開孔墻面面積之比）分別為0. 017、0. 048、0. 079和0. 112。
圖3 測點布置
1.2 風場模擬
試驗采用被動模擬的方法實現(xiàn)所需風場的模擬，為了研究湍流強度對開孔結(jié)構(gòu)內(nèi)壓響應(yīng)的影響，需保證模型開孔處范圍內(nèi)的湍流強度一致，因此模擬的風場需為均勻湍流場。
展開 如何使用湍流模型進行建筑復(fù)雜外流場CFD仿真分析？
作者：曾社銓，仿真應(yīng)用工程師
來源：本文為安世亞太原創(chuàng)作品，上海安世亞太授權(quán)轉(zhuǎn)載
前言
對于建筑行業(yè)，在復(fù)雜的情況下，無法直接進行實體試驗及測量，而縮尺的實驗既昂貴也同樣有誤差的問題，因此CFD常用來作為建筑設(shè)計在做通風分析、建筑物外流場分析的工具。通過對建筑外流場CFD分析，能得到建筑物表面的風壓、建物對室外行人的影響以及為室外設(shè)備的位置設(shè)置等提供指導(dǎo)和建議。安世亞太自主開發(fā)的CAE軟件PERA SIM具有非常優(yōu)秀的CFD仿真能力。針對復(fù)雜流體域，PERA SIM提供了多種湍流模型進行復(fù)雜流場的捕捉，提供了全面的邊界條件應(yīng)付各種復(fù)雜工況，并提供魯棒性強且高精度的流體求解器。該案例應(yīng)用PERA SIM模擬建筑群風環(huán)境，評估高層建筑風載及其分布規(guī)律，詳細介紹PERA SIM的建筑外流場CFD仿真流程。
一、網(wǎng)格導(dǎo)入
PERA SIM的網(wǎng)格導(dǎo)入接口可以導(dǎo)入多種網(wǎng)格格式，本案例導(dǎo)入的是msh格式的網(wǎng)格文件。
PERA SIM Fluid網(wǎng)格導(dǎo)入接口
導(dǎo)入的網(wǎng)格文件是某小區(qū)建筑，如圖所示。為了精準計算建筑物表面的壓力，建筑物表面和地面添加了5層的邊界層網(wǎng)格。
PERA SIM顯示建筑物外流場網(wǎng)格模型
二、材料賦予
建筑外流場的流體材料是空氣，PERA SIM提供材料創(chuàng)建界面，輸入空氣的密度和粘度。
PERA SIM材料創(chuàng)建
將創(chuàng)建好的空氣材料，賦予計算域。
材料賦予計算域
三、分析類型
PERA SIM對于CFD分析，提供了穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析，對于本案例的建筑外流場，采用穩(wěn)態(tài)分析即可。參考壓力設(shè)置為一個大氣壓。由于建筑外流場屬于強迫流動，不需要考慮重力的影響。
展開 船舶阻力CFD模擬分析 ?
（4）采用全尺度幾何模型，在真實物理、幾何尺度上計算求解，避免了在水池試驗?zāi)M時模型縮尺比帶來的長期困擾人們的尺度效應(yīng)問題。
（5）CFD技術(shù)在細觀機理考察上，有明顯優(yōu)勢。為提高設(shè)計方案的性能，船舶科研人員積極探索新技術(shù)措施。科研人員利用CFD工具，實現(xiàn)細觀觀察，取得對新技術(shù)措施何以提高性能的機理性理解，方能減少盲目性，能動地改進工作。
（6）與試驗結(jié)果數(shù)據(jù)庫技術(shù)相比，CFD數(shù)值模擬技術(shù)能適用于開發(fā)新船型和特殊船型，在新概念船型、開發(fā)上有明顯優(yōu)勢。
FLUENT軟件計算特點
FLUENT具有豐富的湍流模型
FLENT軟件中在工程上常用的渦粘湍流模式有六種，它們分別是：一方程的S-A模型，二方程的標準k-ε模型、RNG k-ε、Realizable k-ε模型、標準的k-ω模型和SST k-ω模型。
由于船舶繞流中存在大曲率彎曲壁面流動，船尾部流場復(fù)雜，因此湍流模式的選取對計算結(jié)果的精度有很大影響，通過對上述六種湍流模式進行了對比研究，結(jié)果表明RNG k-ε和 SST k-ω模型比較適合于船舶粘性流場的數(shù)值模擬。
FLUENT具有強大多相流技術(shù)
FLUENT標準模塊中還包括許多的多相流模型，其中VOF模型（Volume of Fluid）可以用于對界面的預(yù)測比較感興趣的自由表面流動，如海浪、船舶自由液面。Mixture混合相模型下的汽蝕模型已被證實可以很好的應(yīng)用到水翼艇、船用螺旋槳的空化模擬。
FLUENT具有強大的動網(wǎng)格技術(shù)
FLUENT軟件的六自由度動網(wǎng)格技術(shù)主要用于計算運動壁面邊界問題，即計算邊界發(fā)生位移形變的問題，邊界的形變過程可以是已知的，也可以是取決于內(nèi)部流場變化的。
展開 
真愛的小船乘風破浪
（4）采用全尺度幾何模型，在真實物理、幾何尺度上計算求解，避免了在水池試驗?zāi)M時模型縮尺比帶來的長期困擾人們的尺度效應(yīng)問題。
（5）CFD技術(shù)在細觀機理考察上，有明顯優(yōu)勢。為提高設(shè)計方案的性能，船舶科研人員積極探索新技術(shù)措施。科研人員利用CFD工具，實現(xiàn)細觀觀察，取得對新技術(shù)措施何以提高性能的機理性理解，方能減少盲目性，能動地改進工作。
（6）與試驗結(jié)果數(shù)據(jù)庫技術(shù)相比，CFD數(shù)值模擬技術(shù)能適用于開發(fā)新船型和特殊船型，在新概念船型、開發(fā)上有明顯優(yōu)勢。
FLUENT軟件計算特點
FLUENT具有豐富的湍流模型
FLENT軟件中在工程上常用的渦粘湍流模式有六種，它們分別是：一方程的S-A模型，二方程的標準k-ε模型、RNG k-ε、Realizable k-ε模型、標準的k-ω模型和SST k-ω模型。
由于船舶繞流中存在大曲率彎曲壁面流動，船尾部流場復(fù)雜，因此湍流模式的選取對計算結(jié)果的精度有很大影響，通過對上述六種湍流模式進行了對比研究，結(jié)果表明RNG k-ε和 SST k-ω模型比較適合于船舶粘性流場的數(shù)值模擬。
FLUENT具有強大多相流技術(shù)
FLUENT標準模塊中還包括許多的多相流模型，其中VOF模型（Volume of Fluid）可以用于對界面的預(yù)測比較感興趣的自由表面流動，如海浪、船舶自由液面。Mixture混合相模型下的汽蝕模型已被證實可以很好的應(yīng)用到水翼艇、船用螺旋槳的空化模擬。
FLUENT具有強大的動網(wǎng)格技術(shù)
FLUENT軟件的六自由度動網(wǎng)格技術(shù)主要用于計算運動壁面邊界問題，即計算邊界發(fā)生位移形變的問題，邊界的形變過程可以是已知的，也可以是取決于內(nèi)部流場變化的。
展開 基于湍流模型的建筑復(fù)雜外流場CFD仿真分析
曾社銓
仿真應(yīng)用工程師
對于建筑行業(yè)，在復(fù)雜的情況下，無法直接進行實體試驗及測量，而縮尺的實驗既昂貴也同樣有誤差的問題，因此CFD常用來作為建筑設(shè)計在做通風分析、建筑物外流場分析的工具。通過對建筑外流場CFD分析，能得到建筑物
表面的風
壓
、
建物對室外行人的影響
以及
為室外設(shè)備的位置設(shè)置
等提供指導(dǎo)和建議。
安世亞太自主開發(fā)的CAE軟件PERA SIM具有非常優(yōu)秀的CFD仿真能力。針對復(fù)雜流體域，PERA SIM提供了多種湍流模型進行復(fù)雜流場的捕捉，提供了
全面的邊界條件應(yīng)付各種復(fù)雜工況，并提供魯棒性強且高精度的流體求解器。
該案例應(yīng)用PERA SIM模擬建筑群風環(huán)境，評估高層建筑風載及其分布規(guī)律，詳細介紹PERA SIM的建筑外流場CFD仿真流程。
一、網(wǎng)格導(dǎo)入
PERA SIM的網(wǎng)格導(dǎo)入接口可以導(dǎo)入多種網(wǎng)格格式，本案例導(dǎo)入的是msh格式的網(wǎng)格文件。
PERA SIM Fluid網(wǎng)格導(dǎo)入接口
導(dǎo)入的網(wǎng)格文件是某小區(qū)建筑，如圖所示。為了精準計算建筑物表面的壓力，建筑物表面和地面添加了5層的邊界層網(wǎng)格。
展開 基于ABAQUS的砌體材料破損過程模擬分析
二、試驗概述
該試驗墻體原型為一片3.39m高的老舊建筑砌體墻，因試驗條件所限，將原墻體按有關(guān)規(guī)范進行比例為1:3的縮尺，縮尺后墻體試件高為1.13m，寬為1.74m，厚為0.24m。其中磚塊為從老舊建筑中獲取的青磚，規(guī)格為240mm115mm53mm，抗壓強度為6.2MPa，采用一順一丁的方式砌筑，灰縫用砂漿進行填充，砂漿抗壓強度平均值為0.4MPa，灰縫厚度為10mm，整體砌體抗壓強度為0.74MPa。
砌體墻試件底部設(shè)計有一根240mm
2340mm440mm（高寬厚）的鋼筋混凝土底梁，并在它上面預(yù)留吊裝孔和螺栓孔。同時為了方便試驗過程中進行豎向荷載及水平荷載的施加，在墻體頂部設(shè)計了一根240mm1740mm240mm（高寬厚）鋼筋混凝土頂梁，頂梁內(nèi)置4根直徑20mm的HRB335縱筋及間距為200mm的直徑8mm的雙肢箍筋。另外在砌體墻試件的四個角部預(yù)留混凝土塊，以防試驗過程中墻體與底梁或頂梁之間出現(xiàn)通縫破壞。
墻體試件底部截面軸壓比為0.3，所以需要扣除頂梁和墻體自重以保證墻底的軸壓比達到0.3，最終確定試件豎向荷載為78kN，由液壓千斤頂進行施加。而墻體的水平荷載按偽靜力實驗加載方式由實驗室中的液壓伺服作動器進行施加，按力控制加載，預(yù)加載階段以5kN荷載循環(huán)兩次，用于檢測作動器、位移計和數(shù)據(jù)采集能否正常工作；正式加載時先以5kN進行加載，然后以10kN進行加載，以此類推。
展開 經(jīng)過近兩個月的試驗檢測分析，賽格廣場大廈有感振動的直接原因終于被查出來了！
其中，基于氣動彈性風洞試驗研究在實際建筑流固耦合分析中應(yīng)用最為成熟，但存在縮尺比帶來的雷諾數(shù)問題、氣動彈性模型制作復(fù)雜和試驗難度大等不足之處。
△建筑風洞試驗
隨著近年來計算機效率迅速提升和計算流體力學(xué)(CFD)算法日益成熟，基于CFD和有限元動力計算方法(FEM)聯(lián)合求解的流固耦合仿真技術(shù)可以作為風洞試驗的補充，為復(fù)雜建筑定性和定量風振分析提供設(shè)計參考。
△超高層建筑風效應(yīng)分析
基于CFD和FEM的結(jié)構(gòu)風振分析流程
一般基于CFD和FEM的結(jié)構(gòu)風振分析流程為，先利用CFD的大渦模擬瞬態(tài)仿真技術(shù)求解出建筑表面的脈動風壓時程，然后將風壓時程數(shù)據(jù)導(dǎo)入有限元模型中開展動力分析計算。
△基于CFD-FEM的非耦合求解方法
與該流程方法不同，基于CFD和FEM的建筑流固耦合仿真技術(shù)，具有兩個主要特征：
1）CFD流體計算域和FEM有限元模型不能獨立求解；
2）在CFD-FEM聯(lián)合求解過程中可以考慮計算風壓和結(jié)構(gòu)變形的互相影響。
△基于CFD-FEM的流固耦合仿真
實施流固耦合仿真模擬，不僅需要考慮流體和固體各自的力學(xué)特征，還需要將兩者之間的相互作用。優(yōu)飛迪依托世界知名仿真軟件大廠資源，憑借卓越的仿真技術(shù)團隊與“全心U+端到端服務(wù)”模式，在多物理場耦合仿真分析以及聯(lián)合仿真方面贏得了中國眾多知名企業(yè)的戰(zhàn)略合作，全程陪伴其仿真技術(shù)團隊的成長。
△虎門大橋渦激共振仿真
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