浮体结构对下游水流结构影响

采用物理模型试验研究流动水域中浮体结构对下游水流流动结构的影响,对不同长高比浮体结构及其在不同水位差条件下浮体结构下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行分析。结果表明:浮体结构体型的变化对流速分布及流速不均匀系数的影响并不明显,水位差对两者均有较大的影响,其影响随着水位差的增大而增大;回流区长度受浮体结构体型以及水位差影响均较敏感,在实际运用中,应该主要关注水位差变化引起的水流流动结构的变化。     

线路环境对路堤上列车气动性能的影响

基于三维定常N-S方程和从风-车-路-场耦合条件下车辆周围的流场结构,分析路堤不同结构形式对列车气动性能的影响。研究结果表明:当路堤迎风面、背风面斜率一致时,随着坡度的减小,横向力与倾覆力矩呈增大的趋势;当cotα从1.5变为2.0时横向力和倾覆力矩变化非常明显,分别增加25.4%和72.3%,其后气动力变化不明显;当迎风面一定时,随着背风面由斜向上逐步向下倾斜直至成为平地,横向力和倾覆力矩以及升力呈显著增大的趋势;与cotβ=2.0时相比,cotβ=∞即背风面为平地时车辆的横向力和倾覆力矩分别增加63.9%和55.2%。     

高速铁路挡风墙防风特性风洞试验及优化比选

基于列车穿越大风区时其气动力显著增大,可能导致列车脱轨及倾覆等事故,采用风洞试验方法研究不同高度挡风墙下动车组气动特性和触网处风速,分析大风环境下高速铁路挡风墙的防风效果进而比选确定挡风墙结构主要参数。研究结果表明:动车组在平地情况下的升力系数、侧力系数和倾覆力矩系数随侧滑角的增大而增大;当设置2.5 m高挡风墙时,动车组的升力系数、侧力系数和倾覆力矩系数的绝对值均大幅度降低;当挡风墙增高至5.0 m时,对动车组有一定的防护作用,但其防护性能比2.5 m高挡风墙的防护效果差;设置2.5 m高挡风墙对接触线有一定防护效果,5.0 m高挡风墙使得接触线和承力索处的风速均大幅度下降,最小降幅达到55%,说明5.0 m高挡风墙对接触网有更好的防护作用。综合考虑挡风墙对动车组倾覆的安全防护、接触网的防护及其自身加强措施、结构的经济合理性,建议大风区高速铁路挡风墙的合理高度为轨面以上2.5 m。     

青藏线上集装箱平车在强横风下的稳定性

采用数值模拟计算的方法,对青藏线上10 m高桥梁上集装箱本身和集装箱车整车在强横风下的气动性能进行研究,得到气动力系数与侧滑角之间的关系:在此基础上,根据静力矩平衡原理建立车辆在轨道上倾覆及集装箱在车体上倾覆的数学模型,得到车辆和集装箱在直线和曲线上运行时车速和临界倾覆风速的关系.研究结果表明:桥梁卜集装箱车整车和集装箱自身的横向力系数以及倾覆力矩系数均随着侧滑角的增大而增大;当侧滑角为75°时达到最大值,之后稍微降低;在低速时,车辆向曲线内侧倾覆的临界风速较低;在高速时,车辆向曲线外侧倾覆的临界风速较低;总体上,集装箱整车和集装箱自身的临界倾覆风速均随着车速的提高而降低,但集装箱在车体上倾覆的临界风速小于车辆整体在轨道上倾覆的临界风速,车辆的限速应当是以集装箱在车体上的倾覆为标准;对于集装箱车整车,当车速分别为0,40,60,80和100 km/h时,整车的临界倾覆风速分别为23.1,20.6,18.5,16.3和14.7 m/s.     

青藏线棚车在强横风下的倾覆稳定性

采用缩比棚车模型风洞实验的方法研究棚车在5 m高路堤和15 m高桥梁上的气动性能,得到气动力系数与侧滑角之间的关系,在此基础上,根据静力矩平衡原理建立棚车整车在轨道上倾覆及车体在转向架上倾覆的数学模型,得到车辆在直线和曲线上运行时车辆运行车速和临界倾覆风速关系.研究结果表明:路堤或桥梁上棚车的气动力系数均随着侧滑角的增大而增大,在桥梁上侧滑角为75°时达到最大值,之后稍微降低;车体在转向架上倾覆时的临界风速小于车辆整车在轨道上倾覆的临界风速,车辆的安全速度限值应当以车体在转向架上倾覆为基础进行研究;车辆在曲线上静止时,其在路堤和桥梁上的临界倾覆风速分别为37.0和39.5 m/s,当车速为100km/h时,其临界倾覆风接近30 m/s;若车辆在直线上静止时,其在路堤和桥梁上的临界倾覆风速分别为45.0和49.0 m/s,当车速为120 km/h时,在路堤或桥梁上棚车的临界倾覆风速接近33 m/s.     

复杂峡谷地形条件下的桥上动车组横风气动特性研究

为研究桥上动车组穿越复杂峡谷地形时的横风气动特性,本文以CRH6型动车组为研究对象,基于三维、粘性、不可压缩的N-S方程和k-s湍流模型,采用滑移网格技术,耦合高架桥、横风和车速,计算复杂三维峡谷地形下动车组的气动载荷.研究结果表明:列车表面压力在流线型头部有显著变化,压力最大值出现在列车头部鼻端点区域;随着车速和横风风速的增加,压力最大值、整车侧向力、升力和倾覆力矩均呈现增大的趋势;对比分析发现,列车穿越峡谷中时,整车侧向力、升力和倾覆力矩都达到最值,且横风风速增大对列车气动力特性的影响远远大于车速增大对列车气动力特性的影响.本文研究结果可为复杂峡谷地形条件下的桥上动车组安全平稳运行提供理论依据.     

强侧风下客车在不同路况运行的气动性能比较

基于三维、非定常N-S方程,采用动网格技术对青藏线客运列车在强侧风作用下运行进行模拟,得到客车分别在桥梁、路堤、路堑及平地上运行所受到的气动力及力矩。将客车在路堤上运行的数值模拟结果与风洞实验进行对比。研究结果表明：侧向力、升力和倾覆力矩数值模拟结果与风洞实验结果均吻合较好;车速一定时,随着侧风速度的增大,列车在桥梁、路堤、平地上运行所受气动力和倾覆力矩均急剧增加,而在路堑上运行所受气动力及力矩增加缓慢;当侧风速度一定的情况下,客车在高桥上运行所受到的气动力及力矩最大,因此,强侧风下列车在高桥上运行较容易发生倾覆事故;在路堑上所受到的气动力相对最小。     

无倾覆力矩涡旋压缩机构的几何模型

基于法向等距线法涡旋型线生成理论,建立修正型线的母线经过原点和不经过原点情形下3种无倾覆力矩压缩机构的几何模型.研究在给定的基圆半径下,几何模型中母线的修正角、修正圆弧半径等随着修正参数的变化.结果表明,3种模型理论上都可以作为无倾覆力矩压缩机构,在对称修正模型中,动、静涡旋齿端部分的壁厚同时增大,质量随之增大,不利于排气孔口的开设.而母线不经过原点的不对称无倾覆力矩压缩机构模型具有理想的几何特性,是柔性化的几何模型.     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变.基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350 km/h的速度在25 m/s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用.结果表明:在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角(0~90°)的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究.     

斜坡桩基上拔极限承载力数值模拟研究

利用有限差分软件FLAC3D,开展了斜坡桩基上拔极限承载力研究。分析了斜坡桩基上拔极限承载力的变化规律及其影响因素;并与平地桩基进行对比。分析了斜坡的存在对承载力的影响,给出了斜坡影响度的概念。研究表明:影响度大小呈现一定规律:随临坡距的增加呈现减小趋势;随坡度的增大呈现增大趋势,随桩长的增大呈现先增大后减小的趋势。实际工况中可以通过增大桩长、增大临坡距、减小坡度来提高斜坡上桩基的上拔承载力。当临坡距大于2倍桩径或边坡坡度小于1∶1.5时,再通过增大临坡距或减小坡度来提高斜坡桩基的上拔承载力效果并不显著。     

有限流动水域浮体结构对水流结构的影响

基于物理模型试验,研究浮体结构在有限流动水域运行过程中对下游水流流动结构产生的影响。在不同浮体结构位置及来流条件下,对下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行了测量分析。结果表明:浮体结构位置对流速分布及流速不均匀系数存在明显影响;来流条件的改变同样对两者有较大的影响,其影响随着来流流量的增大而增大;回流区的长度受浮体结构位置以及来流流量影响都较大。在实际工程中,应重点关注浮体结构位置及来流流量变化引起的水流流动结构改变。     

四筒基平台拖航试验分析-水深影响研究

为了研究不同水深下筒型基础拖航中的运动响应,以海军某筒型基础平台为研究对象,在拖航干舷、筒的位置以及波浪条件一定的前提下,通过模型试验测定筒型基础平台在不同水深下随浪和顶浪拖航时在横荡、纵荡和垂荡方向上的加速度、筒内气压力和筒底水压力以及拖航中的拖缆力．试验结果表明,在筒型基础由浅水进入深水拖航的过程中,平台的稳定性能和操纵性能下降,且出现倾覆现象,必须降低船速和设置护航船防止漂移,且15m水深时该平台的航速不能超过1．5节（0．771m／s）,20m水深时航速不能超过1．0节（0．514m／s）．     

无底圆筒结构内填土压力分布和抗倾有效比计算

由于无底圆筒结构与有底结构相比,在结构沉降、基底应力等方面存在差异,导致二者的内填土压力分布明显不同,因此,传统的贮仓压力理论不能正确确定无底圆筒结构的筒内填土压力．采用模型试验,量测作用在无底圆筒结构上的土压力,分析无底圆筒结构与内填土和地基的相互作用,探讨圆筒结构在倾覆过程中内填土与筒壁间摩阻力调整机理．通过试验研究和理论分析得到,在对称荷栽作用下筒内土压力分布分为三个区域,在非对称荷栽作用下,由于筒内产生附加力矩而使土压力分布变为两个区域,且抗倾有效比约为对称荷栽状况下的1．10倍,在此基础上,提出了对称荷栽和非对称荷栽(作用有侧向荷载)情况下,筒内填土压力和抗倾有效比的计算方法,前者适用于圆筒施工期的计算,后者适用于使用期的计算．     

立式浮顶储罐地震响应分析

研究浮顶振动对立式储罐地震响应的影响时,假定浮顶运动为均质刚性圆板振动,运用储罐速度势理论给出了液体运动势函数、基底剪力、倾覆力矩公式,从薄板理论出发建立浮顶的弯矩表达。由Hamilton原理和虚功原理建立了浮顶储罐抗震体系的运动控制方程。采用时程分析方法对浮顶储罐进行地震响应分析,并与未考虑浮顶影响的储罐地震响应进行对比。数值结果表明,考虑浮顶作用具有降低地震响应的效果。     

有限水深对二阶定常波浪力的影响

利用远场积分法求解作用于物体的二阶平均波浪漂移力．首先从动量方程出发，推导了有限深水中物体所受的水平方向的二阶定常力和力矩的一般表达式，然后计算了系列６０中方形系数为０．６０的模型在不同水深及不同浪向角中的受力．     

超高层建筑结构风致振动的动力参数敏感性研究

以广州珠江城为例,分析了超高层建筑结构风致振动对于阻尼比和峰值因子取值的敏感性.结果表明:一方面,结构的顶部加速度响应及基底倾覆弯矩响应均随阻尼比的增长呈负指数衰减规律,极端情况下,阻尼比取0.01的加速度响应计算结果比阻尼比取0.04的工况大100%以上;另一方面,由横风向涡激振动引起的基底倾覆弯矩响应对阻尼比的敏感...     

新型三分支环腔式自适应流入控制装置设计及数值模拟

水平井作为一种先进的钻井技术,已广泛应用在各种复杂的油气藏中,但水平井在开采底水油藏时面临着底水脊进的主要问题,早期的流入控制装置(ICD)和现在的自适应流入控制装置(AICD)通过均衡流入剖面控制底水脊进对水平井开采的影响,但都存在一定的局限性。本文在前人研究的流道型AICD的基础上,设计了一种三分支环腔式新型AICD控水装置并进行相应的优化设计,该装置结构简单,能够自动识别油和水,并能够根据油水性质差异对油和水产生不同的压降;利用ANSYS数模软件,对该装置进行仿真模拟和结构优化,优化结果为分支角为60°,入口个数为3时最优。最后进行敏感性分析,结果表明水流过该装置的压降远远大于油流过该装置时的压降;流体密度,黏度和含水率等参数对压降都有不同的影响,其中黏度的影响最大,密度的影响最小。     

Evidence for enhanced mixing over rough topography in the abyssal ocean

The overturning circulation of the ocean plays an important role in modulating the Earth's climate. But whereas the mechanisms for the vertical transport of water into the deep ocean--deep water formation at high latitudes--and horizontal transport in ocean currents have been largely identified, it is not clear how the compensating vertical transport of water from the depths to the surface is accomplished. Turbulent mixing across surfaces of constant density is the only viable mechanism for reducing the density of the water and enabling it to rise. However, measurements of the internal wave field, the main source of energy for mixing, and of turbulent dissipation rates, have typically implied diffusivities across surfaces of equal density of only approximately 0.1 cm2 s(-1), too small to account for the return flow. Here we report measurements of tracer dispersion and turbulent energy dissipation in the Brazil basin that reveal diffusivities of 2-4 cm2 s(-1) at a depth of 500 m above abyssal hills on the flank of the Mid-Atlantic Ridge, and approximately 10 cm2 s(-1) nearer the bottom. This amount of mixing, probably driven by breaking internal waves that are generated by tidal currents flowing over the rough bathymetry, may be large enough to close the buoyancy budget for the Brazil basin and suggests a mechanism for closing the global overturning circulation.     

中空式混凝土复合防护大板基础抗倾覆稳定研究

中空式混凝土复合防护大板基础作为一种新型基础,在输电线路中得到广泛的应用。为了研究其抗倾覆稳定性,采用理论公式推导和有限元模拟相对比分析的方法进行研究。首先,通过普通建筑结构的抗倾覆稳定(即倾覆外荷载产生的弯矩与重力产生的抵抗弯矩的关系),推导出中空式混凝土复合防护大板基础抗倾覆稳定公式。其次,再以大板应力、基础周围土体塑性应变以及位移-荷载曲线为参考进行分析,进而提出中空式混凝土复合防护大板基础抗倾覆修正系数的概念。最终,提出了中空式混凝土复合防护大板基础的抗倾覆稳定修正公式,并为其在输电线路中的应用提供理论依据。