论河弯水流的运动

本文对一般的棱柱形河道,建立了河弯水流的运动微分方程;对具有梯形过水断面的河弯水流,得到了弯道中线半径r_0中心角a对弯道末端流速不对称分布的影响公式,并求得了弯道后速度调整直段长度的计算公式。理论计算与模型试验符合得较好。     

动态地下水位变化引起的基坑底抗渗流稳定性计算新方法

针对地下水位动态变化条件下基坑工程的渗流稳定性问题,基于越流理论,给出基坑底靠近支护结构处的出逸比降解析解答,提出考虑非稳定渗流的基坑底抗渗流稳定性简化计算方法。通过算例计算,进行出逸比降的解析解正确性验证和影响因素分析,并将该方法应用于工程案例。研究结果表明:当基坑土体渗透系数较大时,考虑非稳定渗流的出逸比降解析解答与传统稳定渗流假定的结果一致,验证了解析解的正确性;出逸比降的影响因素可通过与土体渗透系数、压缩模量正相关,与地下水位变化的角频率和计算模型细粒土层总厚度的平方负相关的量纲一因子θ统一表示;在实际工程中,出逸比降与地下水位的变化不同步,应注意工程降水时出逸比降未能及时有效减小的情况,避免基坑工程的抗渗流破坏风险。     

强弯河道水流结构及离散特性研究

对180°强弯河道水流结构及离散特性进行了研究.采用三维多普勒超声流速仪(ADV)对强弯河道5个典型断面的流速场进行了量测,得到了各典型断面上的实测流速资料;进而采用改进的分区模型,分别对强弯河道的横向和纵向离散系数进行了研究.结果表明:在弯道进口段,凹岸附近水流受到限制,流速减小,凸岸附近水流流速增大,纵向剪切流速较大,故纵向离散系数较大,此时二次流尚未形成,横向掺混并不剧烈,所以横向离散系数还比较小.随着水流入弯的不断发展,弯道内二次流逐渐形成并不断增强,最大流速逐渐向凹岸转移,此时横向剪切逐渐增强,横向离散系数逐渐增大;而纵向剪切趋于平缓,纵向离散系数逐渐减小.在弯顶附近,二次流得到充分发展,横向离散系数达到最大值.在弯道下游段,二次流强度逐渐减弱,横向剪切流速减小,使得横向离散系数逐渐减小,此时最大流速转移到凹岸附近,流速分布变化趋于平缓,纵向剪切流速变化幅度较小,纵向离散系数基本趋于稳定.     

矩形截面直梁弯翘分析的七自由度单元法

利用七自由度单元的有限元法,当考虑弯曲与剪翘时,对矩形截面简支短直梁进行了内力和变形计算,同时与弯曲和剪翘时的解析解结果进行对比,比较表明,对于静定简支梁的内力,两法的数值具有相同的不变值;另外还对简支短直梁有限元弯曲解和两跨连续梁有限元法的弯曲解与解析弯翘解的结果进行了对比。说明采用七自由度单元的有限元法进行矩形截面简支梁的弯翘分析,有很高的精度,可以代替繁琐的解析解。     

180°弯道水槽表面流速分布研究

自然界中河流多是弯曲的,弯道水流结构分析是水力学及河流动力学最重要的课题之一,对河道管理和河流开发利用也有着重要意义.基于粒子跟踪测速(particle track velocimetry,PTV)技术对180°弯道水槽不同流量下的水流表面流速进行测量与分析.试验结果表明:除进口断面,凹岸侧表面纵向流速均大于凸岸侧表面纵向流速,中心线上的表面纵向流速沿程变化相对较小;水流进入弯道后,凸岸的水流开始向凹岸方向运动从而产生横向流速,当水流流过弯顶后,由凸岸向凹岸的横向运动逐渐消失.对比两个流量的流速分布结果,较小流量下表面水流的"顶冲点"发生在弯顶前,较大流量下表面水流的"顶冲点"发生在弯顶后,较小流量下的凸岸侧水流更容易向凹岸方向运动.     

柴油机旋流器导流片参数对气体流动的影响

研究柴油机旋流器导流片的形状尺寸对导流片之间气体流动性能的影响.使用CFD软件对导流片间的二维流场进行模拟计算,在不同导流片形状参数下,对计算得到的评价导流片导流性能的参数--出口气体平均流速和流动损失系数进行了对比.计算结果表明,当导流片出口角较小,出口直段较长,导流片圆弧半径较大时,出口气体水平平均流速较大;导流片出口角较大、入口和出口直段较短、圆弧半径较大时,流动损失系数较小.计算结果与旋流器的稳流试验结果基本一致.     

预应力锚索荷载传递与锚固效应计算

考虑岩体的损伤特性,根据剪切位移法,推导锚固段侧摩阻力沿锚固长度的非线性分布计算公式;结合该公式和Mindlin解,推导出锚固岩体影响范围内任一点的应力分布解析解,并以具体例子进行计算分析.研究结果表明:锚索在锚固段的应力分布主要集中在前端1/3处,比传统方法计算的结果更集中;为提高锚固的效果不能一味增加锚固段长度,而应增加有效的锚固面积或分散前端的集中应力;锚索的设计参数中,相邻锚索之间相互影响的最小距离应以正应力为标准进行控制,而锚固力则应以剪应力为标准进行控制;随着锚索拉力的增加,在锚固段应力影响范围增加较小,但应力集中程度增加较大,因此,锚索设计时不但要考虑锚索与锚固体的黏结强度,更要考虑锚固体与岩土体的黏结强度.     

基于钻柱内外钻井液流速影响的横向振动频率模型

钻柱横向振动危害较大,钻井液流速是影响钻柱横向振动频率的重要因素之一。从理论上分析了钻柱内外钻井液流速对钻柱横向振动频率的影响,为减少钻柱共振发生提供了理论依据。根据最小作用量原理,用欧拉法建立考虑钻柱内钻井液流速影响的钻柱横向振动微分方程。采用力学平衡法,引入附加质量系数,建立考虑钻柱内外钻井液流速影响的钻柱横向振动微分方程。分析了钻柱外钻井液流速对横向振动频率的影响,得出了考虑钻柱内外钻井液流速影响的钻柱横向振动频率数学模型。现场应用表明,模型计算值与现场实测值的平均误差为9.15%,该模型计算结果比较符合现场实际。     

三峡工程蓄水后荆江沙质河段河床演变及对航道的影响

分析了三峡工程蓄水以来荆江沙质河段不同类型河床的演变特性,预测计算了水库下游河床冲刷过程,进而探讨了河床演变趋势及其对航道的影响.资料分析表明,蓄水初期,上荆江深泓下切明显,但分汊放宽段航深不足问题突出;下荆江深泓冲淤相间,长顺直(微弯)河段的深槽过渡段下移,弯道进口处水流较分散,致使航槽不稳定.基于数学模型计算结果预测,蓄水5—10年,太平口—藕池口河段发生强烈冲刷,分汊放宽段中枯水河槽更宽浅,致使航道条件恶化,而且,支汊发展会影响主汊的通航条件;藕池口以下处于冲刷初期,过渡段浅滩碍航与否主要与退水过程有关,但弯道发展将使航槽位置发生变动.蓄水15—20年,藕池口以上冲刷基本完成,上荆江微弯分汊河型趋于稳定;藕池口以下发生强烈冲刷,过渡段浅滩高程降低,有利于航深的增加,弯道可能出现局部撇弯,致使航槽移位.     

正弦派生曲线弯道中水沙运动特性动床试验

为了研究流量和弯曲度对弯道内水流泥沙运动特性的影响,在无黏沙质床面上进行固定边壁动床弯道模型试验,测量不同弯曲度和不同流量组合条件下弯道内的水流运动特性、地形演变和输沙强度.试验表明,水流动力轴线在相邻2个弯顶之间形成过渡段,弯顶下游凸岸一侧存在局部低流速区,该区域最早出现边滩形态;流量与床面形态之间的关系是非线性的,小幅度的流量变化引起较大的床面变化;微弯河道中浅滩、深槽分布规则,当河道弯曲超过一定程度时,显著影响床面的稳定性,床面形态变得复杂;随着弯曲度的增大,河道的输沙能力有减小趋势.     

非圆形断面直管中的恒定紊流

本文对非圆形断面直管中恒定紊流出现横向环流的必然性、三维流动的二元性质、流线的螺旋性质、涡线的投影和主流速等值线的重合现象、势能的沿流变化、时均能量的沿程损失、横向环流的相对独立性以及和主流速的相互联系,进行了分析.文中还给出了方形断面和等边三角形断面直管中恒定紊流的求解方法.     

集中载荷作用下三面围焊直角焊缝中正面焊缝应力最大值的预测模型

为获取集中载荷作用下三面围焊直角焊缝中正面焊缝长度方向上的应力最大值,对矩形连接板进行三角形区域划分,并利用等截面直杆和固定铰支座构建了其等效的受力变形模型. 基于变形协调条件建立了集中载荷作用点处的力平衡方程,求解了等效直杆的作用力,推导给出了正面焊缝中应力最大值的解析式,并将预测模型给出的应力最大值与有限元计算结果进行了对比分析,当连接板长宽尺寸比例≥1而≤10时,二者吻合较好,说明了预测模型的有效性.      

实验数据的直线拟合

对拟合直线常用的最小二乘法进行了详细分析，得出了计算斜率的通项公式。提出了一种分段最佳斜率平均法。计算结果表明，该方法计算非常简单，精度并不低于最小二乘法和其它直线拟合方法，将常用的几种拟合直线的方法进行比较的结果表明，分段最佳斜率平均法拟合精度最高。     

EMC效应对束缚核子内夸克横向动量分布的影响

讨论了ＥＭＣ效应对束缚核子内夸克横向动量分布的影响．通过ＥＭＣ效应所显示的深度非弹结构函数的重标度公式，用Ｇｌｕｃｋ等人新近提出的自由核子夸克分布函数，计算了铁核与自由核子内夸克的横向动量分布之比，结果显示ＥＭＣ效应对核内夸克横向动量分布的影响较小     

两端简支带开孔蜂窝圆柱壳横向振动的基频

建立了两端简支带开孔的蜂窝夹层结构圆柱壳和截锥壳横向振动基频的分析计算近似公式。经验证,分析与实验是相符的。     

降雨诱发浅层滑坡影响因素的解析分析

采用笔者提出的无限长斜坡降雨入渗解析解结合非饱和土抗剪强度理论,提出了一个用于降雨诱发浅层滑坡安全系数计算的解析表达式,并对浅层滑坡的多种影响因素进行解析分析.结果表明:基质吸力减小直至消失是降雨诱发浅层滑坡的主要途径.减饱和系数、前期降雨强度、边坡坡度、土体储水能力是影响边坡浅层稳定性的重要因素,而后期降雨强度只有在降雨强度较大时才会对边坡浅层稳定性有明显影响,饱和渗透系数只有在接近降雨强度时,对边坡浅层稳定性的影响才较大.     

Prediction of Transverse Permeability for Unidirectional Fiber Tows Based on the Homogenization Theory

The transverse permeability of unidirectional fiber tows is calculated using homogenization method. Each fiber tow consisting of 21 filaments is arranged in uniform square packing. Stokes governing equation is analogized with Lame equation used in the linear elasticity problem and is solved by the finite element code ANSYS. The prediction for transverse permeability of unidirectional fiber obtained by the homogenization approach is compared with other analytical methods. The result shows a good agreement with Kozeny-Carman equation and Gebart square packing model. A model for nonuniform fiber distribution and measurement technology are proposed. It can be found that the experimental result is in excellent agreement with predicted permeability in the nonuniform distribution model.     

边坡段水平受荷桩桩前土抗力折减效应的模型试验研究

为解决由于边坡存在造成的土抗力折减问题,开展了黏性土中平地及不同边坡条件下的基桩水平加载室内模型对比试验.试验结果表明,两种工况下水平受荷桩的荷载变形曲线及内力变化规律基本一致,但位于坡体上的基桩的承载能力明显折减,而该折减效应与边坡角度及桩位于边坡的位置紧密相关.进一步量化分析了土抗力折减效应的影响因素,提出了折减效应与桩位于边坡的位置和边坡角度的定量关系.在此基础上,通过对坡体上极限土抗力和初始刚度的合理修正,建立了可考虑边坡处土抗力折减效应的水平受荷桩的p-y曲线计算公式.理论计算值与已有的试验结果的对比表明两者吻合较好.     

横向双极静电除尘器空气动力增效

为明确横向双极静电除尘器的空气动力增效机理,基于电除尘器的经典效率公式研究了空气动力对横向双极静电除尘器除尘效率的影响。数值模拟结果表明：横向双极电除尘器内荷电粒子的驱进速度是电场驱进速度与空气动力驱进速度之和。极板迎风面的空气动力增效幅度强于背风面,而极板背风面的低速回流区是主要的收尘区。实验结果表明：空气动力驱进速度与电场风速呈二次曲线分布关系。电场风速小于1.5 m/s时,气流运动强化了空气动力增效幅度;而电场风速大于1.5 m/s后,二次扬尘作用减弱了空气动力增效幅度。横向双极电除尘器除尘效率修正公式表明：在横向双极电除尘器结构参数一定的情况下,除尘效率受静电力和空气动力的共同影响。     

具有初曲率和初挠率弹性直杆的平衡稳定性

研究端部受力和力矩作用，且存在初曲率和初挠率的非圆截面]弹性直杆的平衡和稳定性问题，描述弹性细杆平衡状态的Kirchhoff方程存在与杆的直线平衡状态相对应的特解，导出判断杆的直线平衡状态稳定性的解析判据，对于圆截面杆的特殊情形，应用一次近似方法和Lyapunov直接方法证明了判断无初挠率直杆稳定性的Greenhil判据也适用于带初挠率直杆的更普遍情形，非圆截面直杆的不稳定区随非对称性的增加而扩大。