典型风力机翼型结冰特性分析

针对风力机叶片的结冰会严重影响风电机组的功率输出、危害风电机组的安全运行的情况,采用计算流体力学方法研究了典型的风力机翼型的结冰特性。首先,对攻角分别为0°,4°,8°的NACA0012翼型水滴撞击特性进行了计算,计算结果与文献实验结果吻合良好,表明了计算方法的正确性。在此基础上,对不同风速和不同温度下的典型风力机叶片表面的覆冰进行了模拟研究,得到了水收集系数和结冰厚度随温度和速度的变化趋势。结果表明:风速增加导致叶片表面结冰厚度增加,结冰附着面积增加;温度降低导致叶片表面结冰厚度增加;S801翼型的抗冰效果明显大于S802翼型的抗冰效果。研究结果有利于在低温环境中合理选择翼型,为降低叶片结冰危害程度提供参考。     

直升机旋翼结冰后三维桨叶气动特性数值分析

针对直升机旋翼桨叶结冰问题,研究了结冰前后三维旋翼桨叶气动特性.基于多参考系模型建立了旋翼桨叶三维结冰数值模拟方法,对其中空气流场计算、水滴撞击特性计算、结冰生成计算和几何模型重构等步骤进行了介绍.以C-T旋翼为模型,计算分析了结冰对旋翼桨叶气动特性的影响.计算结果表明,结冰后旋翼桨叶升力降低、阻力增加,悬停性能下降明...     

冷却塔的防冰技术研究

冷却塔的百叶窗结冰是北方冷却塔普遍存在的问题。百叶窗结冰会影响塔的冷却效果,增加结构负荷,降低结构的使用寿命,破坏冷却塔的填料,不可避免地造成冷却效率降低,增加反转化冰的频率,造成能耗高、风机故障频繁。通过对冷却塔结冰原因的分析和防冰解决方案的可行性研究,给出了具体解决方案,并应用于实际,取得良好的效果和经济效益。利用该防冰技术可以有效解决冬季北方百叶窗结冰的难题。     

结冰风洞高度模拟能力评估

飞机结冰是飞行实践中广泛存在的一种现象,也是造成飞行安全事故的主要隐患之一.结冰风洞是开展飞机结冰研究的重要设备,通过在结冰风洞内制造结冰气象条件,对真实结冰现象进行模拟.本文针对飞机结冰主要发生在从地面到7 000 m高度的大气环境之内这一客观情况,对设计中的某型结冰风洞是否能够在地面模拟高空低压环境下的结冰问题进行了研究,以决定该风洞是否需配置调压设备.采用结冰试验相似准则对该风洞的高度模拟能力进行了评估,考查了温度、水滴直径、液态水含量及速度等参数的设计指标是否满足模拟高空结冰的试验要求.研究发现.试验模型缩比是限制结冰风洞模拟水滴直径和液态水含量能力的主要因素,高度的增加不会导致对水滴直径和液态水含量的模拟超过风洞的设计能力;只要采用不小于0.1的模型缩比进行试验,即使不增加调压设备,以现有的温度、水滴直径、液态水含量以及速度等参数的设计指标,该风洞也具备了模拟7 000m膏度飞机结冰的能力.     

风力机超声导波结冰探测方法的数值和试验研究

以结冰后的平面铝板为研究对象,开展导波结冰探测方法的数值和试验研究.采用两个压电元件粘贴于铝板表面,一个作为发生器,另一个作为接收器,并与铝板和冰层耦合,建立分析模型,采用数值模拟方法计算发生器激发出的导波在结冰平面铝板中的传播特性,分析导波的特征参数在不同频率条件下对冰层的敏感度,并建立结冰几何参数与导波传播特性之间的规律性关系.建立导波结冰探测试验平台,在不同的结冰长度和结冰厚度条件下监测导波信号在铝板中的传播规律,并与其在干净铝板中的传播特性进行对比,分析结冰参数对导波传播波形推移时间和峰值的影响规律,验证数值方法的正确性.计算和试验结果表明,导波在结冰的铝板中传播时,波包到达时间会随着结冰厚度的增加而发生推迟,且波包峰值随着结冰厚度的增加呈衰减趋势;而波包到达时间随着结冰长度的增加发生延迟,但峰值不会随之改变.     

高速列车转向架结冰特性风洞实验研究

风雪严寒环境导致转向架区域冰雪大量堆积,严重威胁高速列车行驶安全.为分析风雪严寒天气下转向架的结冰特性,采用包含简化车体和动力转向架的缩比模型,在中南大学轨道车辆积雪结冰风洞开展了高速列车转向架结冰实验研究.采用喷水系统模拟制动夹钳周围融水产生的喷水现象,以再现轮对甩水致转向架结冰过程.研究转向架区域动态结冰过程和整体结冰分布特性、各关键区域的结冰质量占比权重以及转向架结冰速率模型.研究结果表明：轮对甩出的水滴受紊乱流场作用扩散至转向架各个区域,在低温下结冰并随时间迅速发展,直至整个转向架区域被冰层覆盖;对于转向架舱,其后端板结冰严重,结冰质量占转向架舱结冰总质量的28%;对于转向架,构架和制动夹钳区域结冰分布最多,分别占转向架结冰总质量的34%和22%,空气弹簧、横梁和纵梁结冰分布较少,转向架呈现出底部结冰量大、结冰形状复杂的特性.随着结冰时间增加,各区域结冰速率不同,转向架舱、转向架的结冰总质量与结冰时间呈一次函数关系.研究获得的转向架结冰特性和结冰速率模型,可对一定运行时间内转向架结冰质量快速预测提供参考依据,对风雪环境下高速列车安全运行和转向架防除冰具有重要指导意义.     

寒区铁路运营隧道渗漏水防治技术

寒区铁路运营隧道渗漏水因冬季结冰而造成重大安全隐患,影响行车安全。文中针对东北此类隧道渗漏水病害进行了试验整治,通过运用高精度探地雷达在隧道内进行渗漏水水源探测,针对不同渗漏水原因进行分类整治,采用堵排结合的施工技术和新型的马丽散防堵水材料进行堵水试验。实际工程验证了该技术和材料的安全可靠性。     

基于微分流形理论的结冰条件下飞机鲁棒动力学边界研究

由于对飞机结冰的相关基础科学问题缺乏全面而清晰的认识，现有结冰防护手段还不能完全消除结冰的危害，因结冰导致的重大飞行事故时有发生，成为了困扰航空工业发展的难题。为了有效支撑我国高端飞行器的研制，系统地开展飞机结冰致灾与防护的基础问题研究具有紧迫的现实意义和深远的科学意义。本专栏依托国家重点基础研究发展计划（973计划）“飞机结冰致灾与防护关键基础问题研究”而设立，围绕结冰对大飞机气动特性和飞行特性的影响规律、致灾机理及安全保障方法等关键科学问题，对结冰后复杂流场的数值模拟、结冰后动力学特性分析、结冰风险量化评估、结冰安全防护理论与方法等内容展开了深入研究，集中体现了该项目取得的新成果，可为相关研究人员提供有益的参考。同时，本专栏采用视频加载等增强出版形式，读者可扫描文中二维码链接来观看论文相关实验视频资料，以加深对所研究问题的认识。限于人力、物力、时间以及研究者水平，文中所述方法及结论可能存在一定局限性。我们相信，随着国内结冰问题研究手段和方法不断取得突破，必将极大地助力新型飞机的研制，使航空工业发展跃上新的台阶！     

基于事件树理论的既有隧道冻害等级划分体系

为了便于制定隧道冻害整治措施,采用事件树理论,以隧道冻害发生为初始故障事件,以隧道冻害发展、衬砌剥落掉块、路面溢水结冰、衬砌漏水结冰为后续事件,分析每个安全隐患的内在联系,估算每个安全隐患的整改费用和损失;将既有公路隧道冻害程度划分为5级,对寒区公路隧道冻害扩展演变设计了一个通用表格,建立了公路隧道冻害等级体系,并以某公路隧道为例对该体系进行了验证。结果表明:建立的公路隧道冻害等级体系能有效指导该隧道的冻害整治工作,避免了以往依靠经验判别冻害程度的随意性,提高了冻害整治措施制定的科学性和有效性。     

飞机的结冰与防（除）冰

在现代运输机的飞行中,飞机常常会遇到结冰的情况,而这些结冰通常发生在飞机的迎风部位如风挡、机尾翼前缘、螺旋桨、发动机进气道、空速管等部位,结冰后飞机阻力增加,升力减小,并增大了失速速度,这使飞行安全裕度大幅度减小。     

高寒及高海拔地区公路螺旋隧道应用及视距评价

为了研究螺旋隧道方案在高寒及高海拔地区公路爬坡较大段落的实用性,例举了一处工程案例,对案例长大纵坡方案与螺旋隧道方案进行对比,并对案例螺旋隧道分别按照规范横净距及修正后横净距进行了视距评价;螺旋隧道方案降低了纵坡坡率,且由于隧道洞身的遮蔽避免了路面积雪及结冰,降低了运营期间安全风险;螺旋隧道具有一定的安全优势,可作为高寒及高海拔地区公路建设有价值的比选方案。     

高海拔寒区单线隧道排水系统防寒设计研究

在高海拔寒区修建隧道,极易出现冻胀破坏、道床积水结冰等病害,对列车运营安全产生巨大威胁,因此亟需对高海拔寒区的隧道工程建设开展专项防排水防寒设计研究。在调研多种寒区隧道排水系统方案的基础上,分析这些方案的排水效果和在高海拔寒区的适应性,根据塞什腾隧道的工程地质与水文地质情况,采用复合排水系统的方式进行设计。全隧道采用双侧双层盖板保温水沟,低端洞口设置防寒泄水洞,并设置环向盲沟直接引入中心水沟,避免洞外水流入洞内,产生冻害。该方案经济、有效的防寒、排水措施,为同类工程提供借鉴作用。     

结冰对风力机载荷的影响

针对风力机叶片结冰问题,以NREL Phase VI风力机为研究对象,采用Fluent和气动弹性程序FAST,研究了不对称结冰(只有1个叶片结冰)和对称结冰(2个叶片都结一致的冰)对风力机载荷的影响.结果表明:结冰会导致叶片气动性能下降,从而导致风轮转矩减小;对称结冰可使风轮转矩减小量达34.99%;不对称结冰会引起低速轴剪切力不平衡,增加低速轴疲劳载荷;对称结冰可使风轮轴向推力、叶根力矩和塔基力矩减小量分别达6.07%,40.32%和37.32%.     

基于FENSAP的冰积聚模拟分析

飞机积冰是飞机在积冰气象条件下飞行时,大气中的液态水在部件表面冻结并积聚成冰的物理过程。结冰不仅增加飞机重量,而且破坏翼型的气动外形,导致阻力增加、升力下降、失速迎角减小,严重降低飞机稳定性和操纵性。基于FENSAP-ICE,采用数值模拟的手段,对二维翼型的结冰过程进行了研究,为分析结冰对飞机性能的影响、确定防护范围,进行飞机防/除冰系统设计提供理论基础。     

隧道工程渗水原因分析及防治措施体会

我国交通运输总量的不断增加，使我国公路、铁路事业蓬勃发展，从而有效带动了隧道工程的不断发展。隧道的施工通常是在湖底、山体或者海底等位置，这就对隧道的防水结构提出了很高的要求。虽然现阶段的隧道建设事业引进了很多高新科技技术，但仍有渗水、漏水现象的发生。本文通过对我国隧道建设的整体现状进行分析，提出了隧道渗水、漏水的具体原因，并详细阐述了几项防水措施。除此之外，隧道工程建设中需要采用大量的金属设备、电力设施和信号装置等，如有渗水漏水的现象，会使空气湿度相对增加，导致各项设施受到严重损害。因此，在隧道工程设计中，其防水设计一直是相关工作人员着重关注的重点。     

基于曲面重构的飞机三维结冰数值模拟计算

在飞机结冰数值模拟中,采用多时间步长法可以准确模拟实际结冰情况。首先给出了三维结冰数值模拟方法,通过求解N-S方程计算空气流场、采用欧拉法计算水滴轨迹、求解质量和能量守恒方程计算结冰增长。对结冰后的结果数据进行重组,建立新的拓扑关系,采用非均匀双三次B样条曲面重构算法重构冰形曲面,得到几何模型,实现飞机三维结冰的多时间步长数值模拟。比较了单时间步长和多时间步长的计算结果;并与冰风洞试验数据及LEWICE预测数据进行对比,分析了不同时间步长对结冰外形的影响,得到了表面水收集系数随着时间的变化规律。结果表明,随着时间步长的不断缩小,水收集系数在机翼上表面不断增加,影响冰形的增长。时间步长越小,计算结果越接近试验数据,验证了曲面重构算法的正确性,说明多时间步长在结冰数值模拟方法中的优越性。     

对既有铁路需要运量预测的探讨

随着铁路运输业的发展,除了增加必要的新线建设外,对旧线技术改造的任务也不断增加,因此,研究既有铁路需要运量的预测工作十分重要。在研究的过程中必须注意预测的方法论研究。因为在预测既有铁路未来的需要运量时,所遇到的相关因素很多,而这些因素绝不是孤立的、杂乱无章的堆积,而是一个多因素的动态系统。它有一定的运动规律,而这个规律正是处于各个要素的相互联系,相互作用之中。本文结合参加我国某铁路运量的预测工作,对既有铁路需要运量的预测方法进行了探讨,并提出了“既有铁路运量预测的数学模型”。仅供有关方面参考。     

浅谈如何降低地铁项目的工程造价

地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。国际隧道协会将地铁定义为轴重较重、单方向输送能力在3万人次／11以上的城市轨道交通系统。为此，如何控制地铁工程投资，降低工程造价，如何确定估（概）算编制原则和依据，它的投资经济效益如何对地下工程投资的控制产生极大的影响，显得十分重要。     

冬枣结冰温度的研究

该研究通过对冬枣在不同含水量时的结冰点进行测试发现,其冰点随含水量的增加而提高,并成直线关系。文章比较了几种保护液对降低冬枣结冰点的作用。     

加强京广铁路通过能力的探讨

本文以京广铁路“八五”及“九五”期间的运量为目标值,考虑到点线能力的协调发展,通过采取不同方案的比选,探讨了从总体上提高列车重量,增加行车密度,加强通过能力,以适应各个时期运量增长的途径,提出了缓解该线运量与运能矛盾的建议