水平管道中粗颗粒浆体摩阻损失的研究

水平管道粗颗粒浆体阻力损失的研究在矿业工程方面很有实际意义,而目前这方面的计算模型大多还不完善.为了选择合适的摩阻损失计算模型,基于前人的实验数据,采用同类比较法对目前三家具有代表性的粗颗粒浆体管道摩阻损失计算模型进行了探讨,发现三家公式都存在随着固体颗粒粒径和浓度的增加,误差都有增大的趋势.Newitt的缺点在于缺少浓度考量;Durand公式误差来源于重力理论的不足,许振良公式的不足在于相关参数取值.     

连续梁孔道摩阻试验

大跨度预应力混凝土箱型梁桥需施加的预应力以及施加后在结构中所产生的有效预应力的确定是保证预应力结构安全性能的关键,而相关设计规范中只提供了一般条件下预应力的摩阻损失数据,对于大曲率预应力筋混凝土结构,其孔道摩阻损失都必须进行专门的孔道摩阻试验测试.预应力混凝土结构的孔道摩阻损失主要是因为预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的,由于力筋与管道壁接触并沿管道滑动而产生摩擦阻力,进而产生摩阻损失.摩阻损失可分为孔道弯曲影响和孔道偏差影响两部分,孔道弯曲影响的摩阻损失仅在曲线部分加以考虑,而由孔道偏差所引起的摩阻损失在直线段和曲线段均应加以考虑.预应力混凝土结构的孔道摩阻损失主要与预应力钢束与管道壁的摩擦系数μ和管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k有关.     

沉降性浆体倾斜管道浓度分布的研究

首先推导了流体在倾斜管道中的速度分布模型,在此基础上,从固体颗粒在管道中的三种运动状态出发,提出了倾斜管道沉降性浆体浓度分布的计算模型,并用相关实验结果对所提出的模型进行了简单的验证。     

锚杆抗滑桩嵌固深度研究

通过对锚杆抗滑桩在工作状态下的受力进行分析,给出了嵌固深度的计算模型.分别运用被动土压力法、滑移线法和弹性楔体法求解出了滑动面下的桩前土抗力,进而利用该计算模型求得锚杆抗滑桩的嵌固深度.最后利用模型试验测试结果对计算模型进行了验证,并选用适当的工程算例对研究内容进行了分析讨论.结果表明该计算模型给出的锚杆抗滑桩嵌固深度比较合理.     

考虑颗粒破碎影响的土石混合体二元介质理论模型

为研究具有颗粒二相性的土石混合体受力特征,利用破损力学中的二元介质模型理论,基于物理电学中电阻串并联的概念,推导出考虑颗粒破碎影响的土石混合体串-并联混合受力二元介质理论模型,并采用室内三轴压缩试验对该二元介质模型进行了验证.结果表明,在同一应变条件下,串联受力模型计算应力值为下限,平均相对误差最大值为30.44％;并联受力模型计算应力值为上限,平均相对误差最大值为40.61％;串-并联混合受力模型计算应力值介于串联和并联模型之间,平均相对误差最大值仅为9.95％.考虑颗粒破碎影响时,串-并联混合受力模型计算应力值的平均相对误差最大值低至7.63％,基本符合土石混合体的受力特性.     

管道过滤器流场数值模拟与实验

利用数值模拟与实验研究相结合的方法对Y型管道过滤器的工作特性进行研究.利用CFD软件,通过合理简化实现了圆柱形滤芯向平面计算模型的转换,并结合多孔介质模型,将滤芯部件的阻力特性转换为三维仿真模型的边界条件,所得到的模拟结果与实验数据符合良好.实验测量发现该过滤器对于平均直径为150μm的颗粒分离效率达96%以上.研究结果可为管道过滤器的设计与设备选型提供一定的参考.     

竖式移动床颗粒流动的研究

竖式移动床内通常进行着伴随传热传质的化学反应,研究床层内颗粒流动对强化床层气固热交换和化学反应具有重要的意义.以球团竖炉为背景,采用实验与模拟相结合,研究床层内颗粒流动基本规律.动力学模型和黏性流模型是计算床层颗粒流动的主要模型,且黏性流模型更适用于竖炉;结合模拟与实验结果,确定了动力模型中的待定系数为0.02 m,黏性流模型中的黏性系数为0.15 Pa.s;采用黏性流模型模拟得到,球团在竖炉内流动比较均匀,接近于"活塞流";焙烧带的倾斜壁面倾角对炉内球团顺行起很大作用.     

壁面滑移系数对多维度矩形喷动床气固流场影响的数值计算

基于计算流体力学(CFD)的方法,在欧拉-欧拉双流体模型框架下结合颗粒动理学理论,使用不同的颗粒壁面滑移系数对二维、准二维和三维不同维度的喷动床进行了数值计算。为了节约计算资源均采用轴(面)对称网格进行模拟,得到了不同维度喷动床的喷动过程云图、在不同滑移系数下颗粒体积分数云图、颗粒轴向速度轴向分布图。结果表明:相同边界条件下不同维度的喷动床喷动过程气泡生长速率有所差异。随着壁面滑移系数增大即颗粒壁面摩擦力增大,导致3个维度喷动床在中心处喷泉区的高度降低,同时颗粒轴向速度的轴向分布均也呈减小趋势;准二维床层较薄,导致颗粒在轴心处的运动还处于颗粒流体在壁面的速度边界层内,相对于二维和三维床层对壁面滑移系数更敏感。     

预应力混凝土梁桥孔道摩阻试验测试研究

孔道摩阻损失包括预应力管道的孔道摩阻损失、锚固回缩损失、锚圈口以及喇叭口损失.实测预应力混凝土梁桥的孔道摩阻损失,对验证设计数据和积累施工资料具有重要的意义.孔道摩阻损失和锚圈口及喇叭口损失试验可分别在实梁和试验小梁上完成,利用最小二乘法原理可实现对所有试验孔道摩阻系数的综合求解,该方法一定程度上弥补了铁路规范规定方法在试验方法和计算过程上的局限性.     

碰撞-反射模型在SPH固壁条件中的应用

将PPM(Pseudo-Particle Method)碰撞-反射固壁模型的镜像反射模式和Maxwellian反射模式引入SPH,分别模拟SPH中滑移和无滑移固壁条件.利用前者计算无粘流动的溃坝算例,并与其它研究者的实验和采用Lennard-Jones边界力模型等所获得的相应结果作了对比,结果吻合较好.利用后者计算了低雷诺数泊肃叶流动,并与该流动的级数解和采用镜像虚粒子方法(Ghost Particle)的固壁模型所计算的结果作了对比,结果也较吻合.研究结果表明,碰撞-反射模型对完全滑移和无滑移壁面均有一定的适应性.     

混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合效率分析

针对齿轮通常在混合润滑状态下工作的实际情况,对齿轮啮合面进行受力分析,结合弹流润滑和边界润滑两种摩擦系数,建立了混合润滑状态下的动态摩擦系数数学模型.建立了以瞬时压力角为变量的齿轮滑动摩擦功耗和滚动摩擦功耗数学模型,避免了现有的沿啮合线积分的功耗模型存在原理误差的问题.最后,对提出的混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合功耗进行仿真,并与弹流润滑仿真、实验数据进行比较分析,验证了混合润滑状态下渐开线直齿轮摩擦系数模型以及啮合效率模型的可行性.     

汽缸摩擦力特性实验研究

研究汽缸的摩擦力特性.采用出口节流调速的方法建立汽缸摩擦力测试实验台,该实验台可进行汽缸的静动摩擦力测试.测试了汽缸在不同供气压力、不同速度和两腔压差下的动摩擦力特性,建立了汽缸的摩擦力模型,此模型将为研究汽缸的爬行现象和汽缸的伺服控制提供有意义的参考.实验结果表明:空载下汽缸的动摩擦力和速度的拟合关系为二次曲线;汽缸的动摩擦力与两腔压差及压差的方向都有关系.     

Velocity Distribution of Slurry in Horizontal Pipe When Solid Particles Sliding

Based on the laws of momentum conservation and impulse in accelerating process, the distribution on speed of ununiform slurry flow in a horizontal pipe was studied. According to the momentum change of solid particles and conveying liquid of slurry flow during accelerating, and some effect factors, the relationship between the speed of solid particles and the speed of conveying liquid was obtained.When dealing with the friction between sliding solid particles and pipe, it is pivotal to reasonably distribute component of friction to each solid particle. The friction coefficient between solid particles was obtained by forces analysis and theoretic calculation, and can be used to calculate the friction force on every solid particle. The effect of friction on speed of ever), solid particle was investigated through the impulse law. The result is more accurate than that by using uniform friction on solid particles. It is completely new method to use above theory to get solid particles speed distribution, conveying liquid speed distribution and slurry speed distribution.     

轴向拉力作用下管螺纹扣牙力分布及其计算

管螺纹接头在轴向拉力作用下.扣牙力分布曲线呈两头高、中间低的抛物线状.这种极不均匀的扣牙力分布是制约管螺纹承载能力的根本原因.本文定性描述了扣牙力分布曲线的成因.并用解析法定量求出管螺纹旋合段内的各个扣牙力.实验证明.这种方法的计算精度可较好地满足工程计算的需要.     

一种新型实用的双斜楔面-圆柱滚子二次增力机构

通过对圆柱滚子的运动受力分析，推算出机构的增力倍数的力学计算公式．并对原有机构进行改进，用滚动摩擦代替滑动摩擦，大大地减小摩擦力对增力机构工作的影响，保证增力机构能得到高倍率的力放大输出该机构具有较强的实际使用价值，     

液压压紧式牵引传动装置的滑动特性

研究了液压压紧式牵引传动装置的变速原理,以及内、外摩擦副的牵引系数与传动比之间的变化规律,探讨了该传动装置的滑动特性分析方法.基于弹流动力润滑理论建立了传动装置牵引特性计算模型与研究方法,分析了不同滑滚比和法向压紧力下摩擦副的功率特性,在此基础上推导出了传动装置输入功率、输出功率与总滑动率的关系.结果表明:在同一滑动率下,液压压紧式牵引传动装置的传动功率随着法向压紧力的增加而增大,当剪切应力接近极限剪切应力时传动功率趋于稳定;在同一法向压紧力下,传动功率随着滑动率的增加呈现先增大后减小的趋势;在传递相同功率时,可通过增大法向压紧力来减小滑动率,以提高传动效率.     

轮胎与沥青路面微观摩擦接触特性的分子动力学模拟

为了精确表征轮胎与路面微观摩擦接触特性及分子作用力效应,利用分子动力学模拟分析方法建立轮胎(聚异戊二烯)和集料(二氧化硅)三维单体模型和界面接触模型,在纳米尺度上研究轮胎和集料的微观构造和接触特性.模拟结果表明：链状聚异戊二烯分子链为螺旋状结构,分子间隙较大,易产生较大变形,而二氧化硅则为典型脆性材料,表面较为平整;界面接触模型以二氧化硅为固定基底,聚异戊二烯单链在其上匀速滑动,二者间距离为0.5 nm.接触界面摩擦特性模拟结果表明摩擦系数随着速度增加而变小,其变化趋势与实验结果相同,证明模拟结果有效.     

斜拉索上雨线的气动力特性的试验研究

设计制作了可方便调节雨线在拉索模型上的位置和风向角的试验装置、用于测压试验的带人工雨线的拉索模型，并在风洞中进行了拉索模型同步测压试验．试验得到了在典型拉索倾角下，具有不同风向角时拉索雨线模型上的风压和气动力系数．这些结果为建立更为精细的理论模型提供了基础。     

基于蠕滑理论的滚珠丝杠副摩擦力矩预测

为了快速且准确地预测滚珠丝杠副的能量损耗、温升速率和磨损量,建立了新的摩擦力矩模型.利用蠕滑理论求得滚珠与螺母滚道接触界面间的摩擦力,由此推导出摩擦力矩模型,利用此模型对接触界面的蠕滑率或自旋率与摩擦力之间的定量关系、滑动速度和摩擦力的分布加以分析.同时,在滚珠丝杠副综合测试实验台上对摩擦力矩模型进行了实验验证.结果表明：蠕滑率与摩擦力之间存在非线性的渐变关系;接触面上的自旋会引发一个垂直于滚动方向的摩擦力;接触面上的切向运动和自旋运动具有很强的耦合效应;滚珠丝杠副摩擦力矩模型的理论值与实测值吻合较好.
     

冰浆管内流动的絮网结构设想及阻力计算模型

通过对冰浆在水平光滑管内流动与传热的试验研究，提出了冰浆流动的絮网结构机理和阻力计算模型，模型计算结果与试验结果的比较显示该模型能较好地描述冰浆的流动工况；模型机理的提出也为冰浆的流动时的传热研究提供了新的依据。