船与桥墩相撞后的二维流体动力学数值模拟研究

将不可压缩Navier-Stokes方程与浸入边界法相结合,研究在流体中平面运动的物体(船)绕另一个静止物体(桥墩)的二维运动过程,分析船所受到的流体阻力、升力以及受流体作用后船的运动轨迹。结果表明在船绕着桥墩运动的初期,升力和阻力曲线出现有限振幅的起伏现象,不久,船的升力和阻力系数逐渐趋向稳定,做周期性小幅振荡。船的顺时针方向角速度受水流作用逐渐变小,然后变为逆时针方向。最后船的尾部远离桥墩,表明不会与桥墩二次碰撞。船的运行轨迹与实船实验的结果非常接近。     

螺旋离心泵流动损失的分析

理论基础 一、阻力公式 在流体中运动的物体必遭受流体的一定阻力,为了克服阻力,运动的物体就得付出一定的功率,这部分功率最後转变为热能,而散失在流体内。流体流经静止的物体,也有同祥的现象,不过此时物体给流动以阻力,而消耗流劫流体的能量。 表示阻力特性的一般公式通常写成: T=c_xF(1/2)ρU_0~2, (1) 此处T——总阻力,以公斤计;     

撞击物在二维颗粒床中穿行的运动过程

用高速摄像和加速度传感器观测方法研究物体在重力加速度作用下撞击二维颗粒床并在其中穿行的运动过程。由高速摄像可以清楚地观察到床颗粒受撞击后的位移分布情形,揭示了颗粒床被流化的区域及程度和可能产生喷流的物理机制。流化区域仅限于撞击物路径附近,反应了颗粒介质的强耗散特性。通过加速度传感器直接测量撞击物在运动过程中所受阻力,与在液体中穿行阻力进行了比较。相关的实验数据反映了在这样的二维体系中,撞击物受到不可忽略的与速度相关的阻力作用。     

深海采矿输送系统的运动和载荷分析

根据深海采矿软管输送系统大变形的特点,针对输送软管两端在采矿船和采矿车的牵引下运动,同时受到浮力、重力、海浪、海流、海水阻力和管内流体等复杂载荷耦合作用的情况,运用海浪和海流理论、流体力学和Morsion阻力方程,对输送系统的运动和外部载荷进行了分析,得出了海水对管道运动阻力计算公式和管内流体运动对管道作用力计算公式,并对上述公式进行了合理简化,为深海采矿输送系统的静态分析提供了理论依据.图3,参12.     

水翼型水上飞机水动性能数值计算及分析

采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法对水翼型水上飞机水面起飞过程水动性能进行计算。使用Realizable k-ε模型对NACA0012三维地效机翼进行计算,验证空气动力计算方法。使用流体体积函数(VOF)方法对验证模型在不同弗汝德数下进行数值模拟,验证水动力计算方法。最后,对水翼型和双浮筒型水上飞机水面起飞过程进行数值计算,计算结果表明,水翼能够产生较大水动升力,当速度达到12 m/s时,水翼产生的水动升力将机身抬离水面;水翼水动升力峰值为6 395 N,约占飞机总升力的83%,双浮筒型水上飞机阻力增加较快,其阻力峰值约为水翼型水上飞机阻力峰值的1. 87倍,从而证明了水翼能够产生较大水动升力并能有效降低水上飞机的水动阻力。     

两相流管道中颗粒悬浮速度理论公式及其实验验证

本文根据流体力学与两相流的有关理论与实验观察,提出了两相流管道中固体颗粒悬浮理论。认为两相流管道中固体颗粒除受通常所谓浮重及流体平均速度作用的轴向动力外,还受流体的脉速径向、轴向作用力及涡旋径向升力。在此基础上根据颗粒受力平衡条件,导出了流体三个阻力区的任意倾角管道颗粒悬浮速度理论计算公式。尔后在气固两相流悬浮速度实验台上,对理论公式进行了初步实验验证。验证的几种物科颗粒的悬浮速度实验数据比较接近理论公式计算结果。本文最后并提出了对理论公式的分析意见。     

涡量和涡动力学

涡是流体运动特有的存在形式，从台风到飞机周围提供升力并造成阻力的涡系，从边界层、混合到湍流，这些流动的结构都是涡，表征流体元旋转角速度的物理量称为涡量，涡量的形成、运动、演化、失稳和衰减及它们与固体、其他涡和其他流动之间的相互作用则是涡动力学的研究对象，本书系统地介绍涡量和涡动力学的基础理论和应用。     

海浪和海流作用下的深海采矿输送系统参数分析

根据深海采矿输送管道在采矿船牵引下运动,同时受到管道和管内流体重力、浮力和海水阻力作用的情况,采用有限元对输送软管进行了计算分析.从计算结果的比较分析可知:在输送管道下端安装浮体,得到了一种十分理想的采矿系统;海流和海浪对管道上端的结点反力有较大的影响,对管道下端的结点反力和管道的形状影响较小;采矿船运动对管道产生很大的阻力,对管道两端的结点反力和管道形状影响都很大.图8,表1,参9.     

用无网格法求解不同Re下圆柱绕流问题

采用无网格伽辽金法对不同Re下二维不可压粘性流场圆柱绕流问题进行了数值模拟。该计算不仅预测了不同条件下的流动特性,而且预测了流体作用在圆柱上的曳力和升力。这些力通过积分圆柱表面的压力和粘性力获得。结果显示,当Re大于80时,圆柱所受曳力和升力开始振荡。计算所得的脱落频率(Sr)与前人的结果吻合良好。     

倾斜推移体激发颗粒流的连续介质模型

岩土工程中的土方推移等属于颗粒体的倾斜推移问题,探索了倾斜推移体在颗粒中平动推移时所受的阻力和升力。应用惯性数的理念,确定了流态类型,提出了适合非准静态流的广义摩擦系数。在此基础上,用基于改进的库伦被动土压力理论,通过基于二维颗粒离散元的位移场分析,建立了预测推移阻力和升力的楔体模型。结果表明,在其他条件相同时,推移阻力不随推移体的倾角变化,但是升力随倾角的增大而显著减小。升力和阻力分别是作用在推移体上合力的竖直分量和水平分量,且阻力和升力的比值为推移体倾角的正切值。广义摩擦角是推移速度和倾角的二次函数。所建立的模型可以预测不同倾角和推移速度时推移阻力和升力的大小。     

斜交墩截面刚度与弯曲正应力

斜交墩与正交墩受力的不同主要体现在截面刚度与弯曲正应力,通过理论分析得出斜交墩顺桥向截面刚度相对于正交墩增大,并推导了采用主惯性矩、斜交角和主轴坐标系坐标表示的斜交墩弯曲正应力公式,得到了在顺桥向弯矩作用下斜交墩截面中性轴的位置与斜交角的关系。通过对某实桥的斜交墩进行截面惯性矩计算,建立有限元模型计算弯曲正应力,对研究结论进行了验证。研究结果表明：主轴坐标系任意坐标点的弯曲正应力随着斜交角度变化而变化,且存在极值,该点应力极值对应的斜交角度仅与该点的主轴坐标系纵横坐标比值有关;矩形斜交墩（包括空心墩）顶点处最大弯曲正应力存在最不利的斜交角,并分别得到了矩形实心墩与空心墩角度的解析表达式。     

苏通大桥群桩基础应力扩散角反演分析

等代墩基法是群桩沉降计算的一种简化模式,在计算超长大直径钻孔灌注群桩基础最终沉降量时,得到的理论值往往偏大,经沉降经验系数修正后其值又偏小,而且按照从外围基桩以-φ/4(-φ为平均摩擦角)来考虑应力扩散作用显然不适用于深水群桩基础沉降计算.鉴于此,利用苏通大桥地基基础安全监测系统实时在线监测数据,考虑钢护筒与桩身共同作用,采用等代墩基法模型反演不同施工阶段应力扩散角,得到荷载传递过程中应力扩散角随时间的变化规律,从而给出用等代墩基法计算深水群桩基础沉降时应力扩散角的取值范围,为桩基设计提供一定的理论依据.     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

某公路桥梁墩台的强度分析

通过研究桥梁墩台结构特点和载荷,分析了桥梁墩台的受力情况,并进行了计算。研究表明：在桥墩所受横向载荷中风载荷的影响相对与水流的侧压力比较小,可以忽略。所以在进行分析的时候只考虑水流的侧压力对桥墩强度的影响。以某公路桥梁墩台为例,利用ANSYS对结构及其强度进行了分析。     

双薄壁墩刚构矮塔斜拉桥地震时程响应分析

为了研究双薄壁墩墩高和壁厚组合的厚高比对双薄壁墩矮塔刚构斜拉桥地震反应的影响,以甘肃天水国际陆港市政道路工程渭河五号桥（75+126+75）m连续刚构矮塔斜拉桥为研究对象,依托Midas Civil软件建立全桥空间有限元分析模型,利用非线性时程分析法,对五种不同工况组合的厚高比形式下的建模结构的地震响应进行对比。对比结果表明,墩高相比壁厚更能影响墩顶纵向弯矩,厚高比越大,对纵向弯矩的贡献值越小。各厚高比的塔身最高处索鞍横向剪力小于最低处索鞍横向剪力,工况厚高比越大,墩顶横向剪力越小。塔墩梁固结附近的横向剪力明显大于其他各关键位置的横向剪力。除主跨跨中位置处竖向外移需要注意外,梁端竖向位移突出,由于刚构斜拉桥的特殊性,在实际工程中应在此种结构的边墩处设置合适的减隔震装置或支座以减小地震响应影响。     

刚性基础上摇晃桥柱系统地震反应研究

运用刚体摇晃减震概念建立摇晃桥柱系统(Rocking Pier System,RPS)的动力分析模式,并采用El Centro地震波作为输入,对RPS有无配置预应力钢筋、预应力钢筋有无施加预应力、预应力钢筋面积多少、不同桥柱振动周期及不同地震强度等进行时程分析.研究结果显示,桥柱摇晃碰撞基础瞬间,柱底虽会产生剪力峰值,但相较于传统桥柱系统(Conventional Pier System,CPS)的最大柱底剪力而言,该剪力峰值相对较小,此现象有助于避免地震时桥柱受损.且借助调整预应力钢筋面积及初始预应力可设定启动RPS晃动的地震强度,这样可避免小地震下桥柱晃动影响桥梁运输功能,并且在大震摇晃下桥梁保持弹性全无损伤.     

龙舟运动促进枣庄市旅游产业发展的研究与对策

采用文献法、专家访谈法等研究方法,从枣庄市开展龙舟运动促进枣庄旅游业的发展的现状入手,对龙舟运动这一新兴体育产业的特点及存在问题进行分析,提出了开发的思路及对策.     

某工程溢洪道闸室设计

针对水闸闸室设计的一般性问题和步骤,结合某工程溢洪道的实际情况,分别阐述了溢洪道闸室底板、闸墩设计的一般原则和影响因素。     

复杂河道环境内水流冲击桥墩的数值模拟——以广安五福桥为例

广安市拟在西溪河原拱桥上游修建行车桥改善城市交通,桥梁拟建于河道弯顶处,拟建位置上下游涉水建筑物较多,汛期时桥墩周围水动力环境较为复杂。为研究汛期时弯道处桥墩受水流冲击的规律,以FLOW-3D水动力学数值模拟软件为研究工具对固定工况中水流冲击圆柱形桥墩的过程进行数值模拟。将河道模型拆分为简单模型进行模拟,发现模拟计算结果与经验公式结果较为吻合,在该基础上进行数值模拟,研究结果表明：(1)河道中景观闸与拱桥间为水流急变区,可能对河床及桥墩底部造成冲刷;(2)拟建桥区水流对桥墩的冲击压力时程变化呈现不规律脉动,主频范围为0~0.02Hz;(3)凹岸桥墩所受水流冲击力明显大于凸岸,随着流量增大,凹岸桥墩受力方向与顺河向的正夹角增大,凸岸桥墩受力与顺河向的负夹角减小。     

粘滞性阻尼器在高速铁路长联大跨连续梁中的应用

以杭州钱江铁路新桥主桥(45+65+14×80+65+45)m预应力混凝土连续箱梁为工程背景,利用有限元软件Midas/civil建立有限元模型。采用非线性时程分析方法计算设置粘滞性阻尼器前后墩底反力和墩顶位移的变化,从而评价粘滞性阻尼器对提升桥梁抗震性能的作用。结果表明:粘滞性阻尼器的合理设置可以减小制动墩内力,提升高速铁路长联大跨连续梁的抗震性能。