土工格室坡面侵蚀特性

土工格室坡面由于其独特的结构特性,其侵蚀过程与传统坡面有较大差异.本文采用变坡试验水槽,研究土工格室坡面在坡面流作用下的侵蚀规律.分析土工格室坡面流的流动特点及其与普通坡面流的差异,揭示了坡面侵蚀量随坡度、流量、切应力,以及绕流雷诺数的变化规律.结果表明,坡面侵蚀量远小于无格室的坡面;坡面累计侵蚀量和绕流雷诺数之间呈良好的对数函数正相关关系;平均侵蚀率与坡度、流量、切应力之间均呈良好的幂函数正相关关系,且流量对坡面流侵蚀率的影响大于坡度,随着流量的增大土工格室坡面流侵蚀能力的增率增大.     

工业炉旋风预燃器煤粉颗粒运动轨迹Q

在预燃器冷态模型流场内,考虑气流曳引力、重力和Magnus旋转升力,建立颗粒的运动微分方程,并考察颗粒与壁面相互碰撞过程.采用龙格库塔法进行数值求解,得到了不同粒径的颗粒在4种流场工况中的运动和停留时间.经计算,还可得出以下结论.(1)颗粒的运动轨迹主要受气相流场分布、颗粒粒径和颗粒初始速度等因素的影响.(2)颗粒粒径较小时,可以忽略升力和重力的影响.但大颗粒与壁面碰撞后,必须连同考虑颗粒旋转及Magnus升力的作用.(3)选择合适的入口一二次风量比(Q2／Q1)和颗粒的初始速度,可延长颗粒在预燃器内的停留时间,能分离大于30μm的颗粒.该结果能为粉煤旋风预燃器的优化设计提供理论依据.     

工业炉旋风预燃器煤粉颗粒运动轨迹

在预燃器冷态模型流场内，考虑气流曳引力、重力和Magnus旋转升力，建立颗粒的运动微分方程，并考察颗粒与壁面相互碰撞过程，采用龙格库塔法进行数值求解，得到不同粒径的颗粒在4种流场工部中的运动和停留时间，经计算，还可得出以下结论。⑴颗粒的运动轨迹主要受气相流场分布、颗粒粒径和颗粒初始速度等因素的影响。⑵颗粒粒径较小时，可以忽略上升力和重力的影响，但大颗粒与壁面碰撞后，必须连同考虑颗粒旋转及Magnus升力的作用。⑶选择合适的入口-二次风量比（Q2/Q1）和颗粒的初始速度，可延长颗粒在预燃器内的停留时间，能分离大于30μm的颗粒，该结果能为粉煤旋风预燃器的优化设计提供理论依据。     

三峡库区陡高边坡落石运动特性数值模拟分析

【目的】探究三峡库区陡高边坡落石运动规律和落石灾害的影响,为工程防治提供依据。【方法】以重庆市万州区天生城危岩落石为研究对象,基于概率统计、能量损失、碰撞回弹等理论,运用Rocfall危岩落石轨迹模拟软件,建立该危岩落石的二维数值模型,通过对已经发生的单体落石的数值模拟运动路径与理论计算的运动路径进行对比分析,确定有关数值模拟参数取值的合理性。【结果】通过数值模拟获得了落石运动特性的落石弹跳高度、平移速度、总动能图及不同质量落石停积位置概率;落石对坡脚公路和学校影响概率为100%。【结论】研究结果对三峡库区危岩落石防治工程中被动防治位置的确定以及落石的拦截高度、能量大小等参数的预测提供了重要依据。     

汽车碰撞试验中碰撞过程的运动及力学性能

以汽车碰撞试验为研究对象,分析归纳了摩擦力做功及阻挡杆变形能的计算方法,根据能量守恒的原则,给出了碰撞过程的能量平衡模型,构建了对碰撞过程中滑车的运动以及阻挡杆的变形进行计算的数学模型,并提出了一种利用计算机对该模型进行计算求解的计算方法。以Matlab为计算工具,编制了计算程序,结合一个具体的算例,研究滑车质量、初始碰撞速度、内侧柱销中心距、阻挡杆截面尺寸等因素对滑车位移、冲撞力、速度、以及减速度的影响规律,得到了相应的变化曲线,并对其进行了分析,得出了有益的结论。     

江坪河水电站高陡边坡落石运动分析及防护措施

针对江坪河水电站厂房后边坡陡岩临空面倾角接近垂直、节理裂隙发育,可能发生崩塌落石灾害以至于威胁河谷部位地表厂房安全问题,在进行地质勘察的基础上,选取典型剖面建立落石运动分析模型,采用经验计算法定量分析落石运动特征,并以基于概率的运动学原理对落石进行数值仿真,探讨落石的落点分布、弹跳高度、运动速度及动能分布问题.计算结果表明,陡岩发生崩塌落石对电站厂房安全威胁巨大,需采取必要的落石防护措施.     

道路组合线形对交通安全的仿真分析

为了让车辆能够以安全速度通过弯坡组合线形路段,在仿真软件ADAMS/Car中建立车辆模型、道路模型以及车路耦合模型,分别对选取的半径、超高和坡度与安全速度阈值之间的关系进行研究,并通过正交分析的方法,结合选取的不同水平因素组合的仿真结果,建立道路线形参数与安全速度的统计模型.仿真的结果表明:弯道半径、超高与安全速度阈值之间呈正幂函数关系,坡度与安全速度阈值之间呈负幂函数关系,安全速度阈值与半径、超高以及坡度的统计模型为三元非线性.     

径流侵蚀与沟宽变化特征

进行径流冲刷实验,监测坡面细沟的动态侵蚀过程;利用视频分帧技术和Arc Map测量工具,记录相同坡度、不同流量和相同流量、不同坡度等条件下坡面沟宽变化数据;结合沟宽数据,进行线性拟合,分析沟宽的变化规律。结果发现,坡度相比于流量对细沟演变速度影响更大。沟宽与产流历时基本成3次方函数关系,其典型断面函数相关性均在0.84以上,可为坡面侵蚀计算模型提供参考依据。     

冲积扇油气管道坡面侵蚀灾害因子分析

坡面侵蚀是管道破坏的重要地质灾害之一，且其过程复杂，各指标因子相互作用。基于熵权法确定指标权重，距出水口距离所占权重最高，达24%。通过GIS沿管道两侧50 m建立缓冲区，利用空间加权叠加分析，得到缓冲区侵蚀强度。以灾害点侵蚀强度为统计指标，对坡面侵蚀的抗冲性、渗透性、植被、坡度、距出水口距离、水量6类指标进行统计分析。结果表明，坡面侵蚀强度与渗透性、坡度、水量呈现较好的正相关；抗冲性、植被与侵蚀强度具有一定程度的负相关关系；整体而言，侵蚀强度随距出水口距离的减小变高。     

强震抛射型崩塌滚石运动特征研究

宝兴县潘族组崩塌位于＂5.12＂汶川地震重灾区四川省宝兴县,地震诱发多处危岩体崩塌失稳,造成崩塌滚石地质灾害。受地震效应作用,危岩体后缘拉裂隙逐渐被贯通,形成抛射型崩塌模式。滚石运动路径主要受滚石形状、起始运动方式、坡面特征和坡体形态等因素的影响。通过调查滚石与坡面碰撞留下的地质痕迹,真实复原了滚石运动路径。依据坡度、...     

液压缓冲滑车碰撞试验力学建模及数值分析

以液压缓冲滑车碰撞试验装置为研究对象,应用有关力学和流体力学理论,对碰撞过程中滑车和液压缸活塞的受力、运动以及液压缸的压力变化进行了分析。根据能量守恒原理,构建了滑车碰撞过程的力学模型和能量守恒模型,采用离散求解方法,对所建立的模型实现了数值求解。针对某一具体算例,深入研究了滑车质量、初始碰撞速度、阻尼孔直径等参数对碰撞过程的性能影响,得到了一系列规律性的曲线。结果表明:滑车的加速度随初始碰撞速度、阻尼孔长度增大而增大,随滑车质量、阻尼孔间距的增大而减小;碰撞过程中,滑车质量越大,滑车速度降低得越慢;阻尼孔长度越大、阻尼孔直径越小,速度变化得越快;滑车位移随滑车质量、初始碰撞速度、阻尼孔间距、阻尼孔直径的增大而增大,随阻尼孔长度的增大而减小。     

扰动高沙土侵蚀规律的试验研究

为了指导施工过程中扰动高沙土堆放及其防护措施,采用人工模拟降雨试验,研究了工程扰动高沙土的水力侵蚀规律.试验结果表明:扰动高沙土坡面降雨初期径流泥沙浓度较高,而后呈逐渐下降趋势;侵蚀量与降雨量正相关,低于15°时,产生侵蚀的最小启动雨量约为5 mm;扰动高沙土在20.0°~26.5°之间存在临界坡度,与降雨量相比,坡度对侵蚀量的影响更为明显;侵蚀量与径流量正相关,单位径流的侵蚀量与坡度呈抛物线关系.坡度超过15°时,通过技术措施减少坡面径流量是控制坡面侵蚀的有效手段.     

地貌条件与土壤侵蚀关系的定量研究——以窟野河流域为例

在实地考察的基础上,运用数理统计相关分析法,对窟野河流域地貌条件与土壤侵蚀的关系进行定量分析.结果表明,窟野河流域相对高度和平均坡度与土壤侵蚀模数的关系分别为线形和幂函数正相关;平均坡长与土壤侵蚀面为幂函数负相关.     

喷气涡流纺纱捻回数的理论研究

基于喷气涡流纺纱中纤维的形态结构,借助自由端纤维旋转的平均角速度建立纤维平均捻回数的理论体系,研究纤维在纺纱过程中的运动规律.研究结果表明:纤维平均捻回数与纺纱速度、前罗拉钳口与空心锭入口距离、纤维旋转的平均角速度及纱线半径具有良好的相关性;在其他参数不变的情况下,如减小纺纱速度,或增大纤维旋转的平均角速度,或增大前罗拉钳口与空心锭入口距离,或减小纱线半径,则纤维平均捻回数增加.     

滚动轮胎结构振动噪声特征分析

考虑悬架的垂向特性,在Abaqus中建立车身-悬架-轮胎-路面系统有限元模型,实现了轮胎在路面上动态滚动,以及在Virtual.Lab中建立了轮胎声学边界元模型,仿真计算了轮胎在动态滚动过程中的结构振动噪声.结果表明:胎面花纹块与路面的周期碰撞是轮胎结构振动噪声的主要噪声源,并由整车轮胎噪声实验得到了对比验证.     

坡度对坡面降雨产流规律的影响

通过建立概化坡面模型,设置不同坡度下的单层无限深均质各向同性梯形壤土剖面,在不考虑蒸散发和土壤水分滞后效应的前提下,假定若干初始土壤含水量,借助Hydrus软件,在给定时空分布均匀降雨的条件下对Richards’方程进行数值计算以探索坡度对霍顿型降雨产流过程的影响。结果显示产流基本随坡度增加而减小,而初始土壤含水量增加将抑制坡度对产流的影响,用幂函数可以较好地近似产流和坡度之间的关系。     

黄土坡面水蚀动力与侵蚀产沙临界关系试验研究

坡面水蚀动力与侵蚀产沙关系是水蚀预报的关键问题之一.本文通过光滑水槽试验和模拟冲刷试验,对坡面水流动力学特性(径流流速、剪切力以及能耗)及其与侵蚀产沙关系进行了系统研究.结果表明,坡面薄层水流呈滚波流特征,坡面流流速沿程变化呈波动趋势,随流量和坡度的增加而增大;坡面单宽径流剪切力、单宽径流能耗和坡面径流单宽输沙率随流量的增加而增加,随坡度呈抛物线趋势变化,说明坡面土壤侵蚀过程存在临界坡度,在本试验条件下,临界坡度位于21—24°之间.坡面单宽径流输沙率和单宽径流剪切力、单宽径流能耗之间均存在良好的线性关系.     

基于Matlab的微型发动机燃烧过程仿真建模

为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的燃烧特性进行模拟,得到自由活塞初始速度对工作压力、温度、活塞运行位置的变化规律的影响以及不同初始速度下自由活塞的运动特性.结果表明气体泄漏和传热对燃烧过程影响较大,考虑传热漏气模型的微燃烧模拟结果与试验数据吻合较好,为微动力装置的性能评价和设计提供理论依据.     

对称角铺设矩形叠层复合材料板受低速冲击时的解层破坏分析

研究了低速冲击作用下复合材料结构破坏行为与冲击速度及材料属性间的关系.采用碰撞力分段模型和一阶剪切理论分析了给定初始速度的铁球与四边夹支的叠层复合材料板中心发生碰撞的动力学行为,包括碰撞力及表面沉陷随时间的变化规律;然后根据忽略厚度的界面模型假设及简化的Tsai-Wu张量破坏准则对叠层复合材料板的解层破坏进行了计算和分析.结果表明最大碰撞力与初始碰撞速度成正比,夹支矩形叠层复合材料板的解层破坏区域最先出现在应力幅值较大的中轴线及边界附近,并随初始碰撞速度的增大而扩展并改变几何形状.     

基于离散元方法斜碰落石冲击力的数值研究

落石灾害往往给交通基础设施、过往车辆、行人等造成极大威胁。落石冲击力是落石灾害防护结构设计的主要荷载,因此,对落石冲击力进行深入研究能为防护结构的设计提供理论参考。对比分析了PFC3D模型与现有落石冲击力公式计算结果差异,并采用离散元程序,对落石不同半径、不同角度地冲击作用进行了数值模拟。结果表明:PFC3D离散元程序能够用于落石冲击力的计算;在冲击能量相同的情况下,落石斜碰作用冲击力不及正碰作用,当冲击角度α50°时,斜碰作用冲击力与正碰作用冲击力相差变小;并且落石冲击力切向分量随着角度先增加后减小,角度越缓,落石冲击力主要由切向力控制。当斜碰垂直分速度与正碰速度相同的情况下,斜碰冲击角度越缓,落石冲击力反而越大,切向力占比越大。研究结果可为落石斜碰作用下防护结构的设计提供参考。