泄水建筑物中突扩突跌体型侧墙上的水力特性

为保证池水建筑物侧墙的稳定与安全,通过模型试验研究了突扩突跌体型的侧墙上的水力特性。采用比尺为1¨30的水工模型,在高流速条件下观测了侧墙水流流态、通气量、掺气浓度及时均压力分布。试验细部结构特征,发现侧空腔内的反射回漩流和突扩弧形面上的白色蚀带。侧墙等压线分析发现:侧墙水流冲击带是引发或影响各种侧墙水力特性的主导因素,冲击带水流向上游反射,缩小了侧空腔的有效通气面积;冲击带水流的折冲作用,可能诱发侧墙空化空蚀破坏。     

突扩突跌布置侧墙及底板脉动压力特征分析

为进一步研究突扩突跌体型的脉动压力和空蚀破坏,用三峡泄洪深孔突扩突跌掺气水工模型对侧墙和底板的水流脉动压力进行了详细量测,建立了压力脉动强度σ与壁面剪切应力的关系式。给出了侧墙和底板脉动压力强度系数K的表达式;侧墙冲击点处脉动压强偏离正态分布,底板脉压幅值是时均压力的35%~50%。通过时间积分比尺TE和空间积分比尺Lf的分析,发现侧墙冲击点处的TE值较大,相应的Lf值也较大,冲击点下游TE和Lf很快变小,其规律与频谱分析一致。水流冲击底板处,主频带窄,脉动压力强度大,时间积分比尺值和纵向积分长度比尺也较大。     

矿井突水路径搜索算法及突水范围预测

为对矿井突水方向和速度以及突水范围等进行预测分析,采用无向图宽度优先搜索路径方法,以巷道节点标高为权重,给出矿井突水路径算法;通过对矿井突水方向和速度等进行预测分析,提出水灾影响范围预测方法.研究结果表明:利用宽度优先搜索算法进行水灾影响范围预测方法,可以通过突水范围和突水时间计算出突水流量,并根据突水流量计算出下一步突水范围.     

浅谈矿井突水原因及其防治

矿井突水现象在我国煤矿生产部门是普遍存在的,特别是在华北、东北、华南尤为严重。因此我们不断分析研究各种突水现象的原因、机理,总结矿井突水规律,进行突水预测,这对下一步煤矿安全生产具有重要的意义。     

煤与瓦斯突出后对防突风门破坏的数值模拟

采用数值模拟的方法对煤与瓦斯突出后对防突风门的破坏特性进行研究,阐明突出时作用在门上的反射超压,给出其计算式;并以相似模拟实验所获得的风门压力数据为基础,运用ANSYS软件对防突风门的破坏特性进行了模拟,模拟结果表明:门垛最薄弱的地方就是风筒所在位置;同时表明,最先到达防突风门的冲击波压力并不呈现最大值,由于反射超压作用的,几百毫秒后防突风门所受压力会突然上升达到最大值,这与实验结果相近.     

侧向折流器对侧空腔和底空腔掺气参数的影响

为深入研究突扩突跌掺气设施的掺气特性,在三峡工程深孔水工模型上对时均压强分布、掺气量、掺气浓度等进行了观测与分析。试验结果表明在侧墙形成4个区域,即:侧空腔区、压强骤变区、低压区和稳定区,侧空腔长度和侧墙时均压强均与折流器高度有关。在侧墙低压区有负压存在,其发生位置一般距孔口出口(等高程)约15m左右。在侧墙有少量掺气,掺气浓度在1.3%左右,掺气的主要原因是侧墙冲击点处产生的立轴漩滚对空气的卷吸作用。侧向折流器对掺气量有明显影响。侧、底空腔贯通时,侧空腔是一个重要的通气通道,是保证底空腔充分掺气的重要条件。此研究成果和结论可供突扩突跌掺气坎的设计和科研参考。     

GM-L65电控柴油机突加减速特性试验研究

介绍了GM-L65电控柴油机的性能及控制参数,阐述了柴油机的特性与车辆性能及变速器换档之间的联系.通过柴油机突加减速特性试验,分析了柴油机突加减速特性及相应的加速踏板位置传感器信号变化特性,为动力传动系统的一体化控制以及换档规律设计提供了依据.     

矿井特大突水巷道截流封堵技术

煤矿发生陷落柱突水灾害后,利用独头过水巷道的有利条件,在高水压动水条件下,通过灌注骨料和综合注浆施工建造阻水墙实现巷道截流,堵水率100%,成功封堵了特大突水。     

深部开采巷道滞后突水防治技术

针对深部矿井巷道受承压水威胁在巷道服务期间易产生滞后突水问题.采用理论分析方法,研究了巷道滞后突水防治技术.分析结果表明:随着时间的延续,巷道围岩有效隔水层在矿压及水压长期作用下,围岩破坏范围逐渐扩大,裂隙进一步扩展,有效隔水层受到破坏,裂隙与高承压水连通,形成突水通道;分析了突水时间效应及防突水措施机理,提出了通过优化支护参数达到增强防突潜能的目的.基于悬吊理论和Ansys软件,对巷道支护参数及安装载荷进行了优化.结果表明:断层破碎带附近巷道顶底板最大位移量为132 mm,两帮移近量最大为123 mm,顶板离层量为8～15 mm,巷道围岩得到了有效控制,在服务期间,没有发生淋水等现象.该成果对预防巷道滞后突水有一定指导意义.     

突扩管道中密相两相湍流的数值研究

利用颗粒动力学理论,建立了密相两相双流体湍流模型,给出了其封闭方程组,提出了一个简单而精确的颗粒径向分布函数的计算公式,运用所建的数学模型,系统地研究了竖直向下突扩管道中气固两相湍流的流动计算发现：两相突扩的流动特性与流动突扩比、两相间密度差、颗粒大小、颗粒的平均体积分数等有因素有关;颗粒相的流动特性在某一个颗粒直径下会发生突跃,这个直径的大小是与流动突扩比及两相的密度及粘度有关的。     

大型空泡水洞试验设施结构有限元分析

大型空泡水洞试验设施是目前中国规模最大的水洞系统,为评估其整体结构强度和抗震设计安全性,对空泡水洞结构进行三维有限元数值分析,考虑正常工作工况和地震载荷作用极限工况下的结构刚强度,基于振型分解反应谱法计算了地震惯性加速度载荷,并对结构地震位移响应进行校核。结果表明：空泡水洞的结构变形在正常工作工况主要表现为水洞内壁的膨胀变形,在极限工况下主要表现为由地震载荷引起的水洞顶部水平位移;空泡水洞高应力区域主要位于结构角隅处的筒壁和加强筋。这对中国自主研发大型空泡水洞具有重要的借鉴意义。     

暗挖车站洞内地下连续墙施工地层效应分析

地下水资源对经济社会的可持续发展具有十分重要的作用。为了拥护国家对水资源的保护政策,北京地铁16号线在施暗挖车站——看丹站首次尝试以导洞内地下连续墙替换传统边桩施工的方式,以期达到承载和止水的双重目的。虽然施作的试验段取得了较好的效果,但北京地区地层复杂,局促低矮空间内的洞内地连墙施工能否大范围顺利推广实施仍存在争议。以北京地铁16号线看丹站、首都机场西沿线北新桥站和北京地铁7号线广渠门外站为代表,采用Midas软件对边导洞内地下连续墙施工过程进行数值模拟,揭示北京地区砂卵石、粉质黏土和砂卵石-粉质黏土互层三种典型地层条件下洞内地下连续墙施工诱发的环境响应。结果表明：(1)在其他条件相同的情况下,砂卵石地层中地下连续墙施工引起的地表沉降值最小,粉质黏土地层地下连续墙施工引起的地表沉降值最大;(2)洞内地下连续墙施工引起导洞拱顶沉降值大小排序为：砂卵石地层<砂卵石-粉质黏土互层地层<粉质黏土地层;(3)相比于砂卵石-粉质黏土互层地层及粉质黏土地层,砂卵石地层条件下,洞内地下连续墙施工引起的围岩塑性应变值及应变范围最小,对周围土体扰动较小。     

风琴管空化清洗喷嘴结构改进及数值分析

空化水射流是一种运用水机械"汽蚀"的原理来增强射流冲蚀效果的高效水射流技术,风琴管喷嘴由于具有良好的空化初生和空化打击效果而在该领域广泛使用。该喷嘴流场中收缩段入口壁面附近会由于压力的降低而产生较强空化现象,如果将喷嘴收缩段壁面边界向外部扩展,增大低压产生区域的作用范围,设计了圆弧段扩张口径的空化喷嘴,同时引入脉冲结构进行改进。采用CFD软件对相同参数下普通风琴管喷嘴和新型喷嘴进行流场分析。结果表明,新型喷嘴圆弧段内部的大漩涡流场更有利于空化产生,具有脉冲结构的新型喷嘴中漩涡区域的空化气泡能够较容易地随脉动水体喷出,且水射流具有较强的瞬时冲击力,因而喷嘴的空化清洗效果将会更显著提升。     

复杂无压隧洞输水过程三维数值模拟与方案优选

运用基于流体体积（VOF）法的三维缸占双方程紊流模型模拟了无压引水隧洞水气两相流紊流流场,近壁面采用考虑糙率影响的壁函数法进行处理．以某复杂长距离无压引水隧洞的输水过程为例,模拟了3种方案的断面平均过水面积、流量、流速和气压的变化,实现了多方案的比选结果表明,3种方案水流均能顺利通过隧洞;方案二水流到达隧洞出口的时间最短：方案二的断面平均过水面积、流量、流速和气压均优于方案一;方案三与方案二差别较小,综合考虑过流能力及成本因素,方案二为最优方案．通过与某水库放水兼放空洞水深实测数据及采用传统水力学方法计算的经验值的对比分析,平均相对误差分别为5．01％和0．96％,验证了模型的可靠性．     

浸水条件对浅埋湿陷黄土隧道受力性状影响的大型模型试验研究

黄土隧道基底岩含水率发生变化会导致拱脚和墙脚失稳甚至坍塌,因此,黄土隧道尤其是整体处于湿陷性黄土地层中的隧道受力性状特性研究已经引起工程技术人员高度重视。为了研究湿陷性黄土地层隧道基底承载力及其湿陷变形问题,通过室内大型模型试验方法,研究了天然基底浸水和不浸水工况下基底受力变形性状。研究结果表明：隧道基底压力径向表现为非均匀分布,在仰拱中间位置处最小,墙脚位置处最大;隧道周边切向应力变化规律与径向应力变化规律基本类似,但变化幅度较小;隧道切向压力与径向压力基本一致,浸水完成后各测点应力值都有所增大。     

通气参数影响超空泡形态的研究

为获得低速段水下航行体形成通气超空泡的规律,设计了在可连续通气水洞中对航行体缩比模型的通气超空泡试验,研究了通气超空泡形态与通气参数之间的关系.通过改变水洞工作段的来流速度和压力、通气压力和通气流量等因素,获得了一系列不同形态的通气超空泡,分析了空泡的形态与通气系数之间的关系,研究表明通气空泡直径和长度均随通气系数的增大而增大,但是它们都是有一个极限值的.随着速度的增大,自然空化的影响逐渐增强,通气超空泡对通气的依赖性逐渐减弱.     

入水角度对高速射弹入水过程的影响

研究入水角度对高速射弹入水过程的空泡形态、弹道特性及流体动力特性的变化规律,计算中使用VOF(volume of fluid)多相流模型,Schnerr and Sauer空化模型,同时结合重叠网格和6DOF(degrees of freedom)技术对射弹的入水过程开展数值模拟.结果表明:射弹两侧空泡形态不对称,与左侧空泡相比,右侧空泡尺寸较大;射弹入水以后,入水角越小,射弹质心处的速度越大;入水角为45°时,俯仰角、偏航角、滚转角的波动范围更小;射弹在撞击水面时,阻力和升力岀现了一个峰值,但侧向力没有岀现峰值,而是一段微小的波动;入水角度对射弹流动稳定阶段的滚转力矩、偏航力矩及俯仰力矩影响非常小.     

高速公路隧道边墙开裂下沉机理分析及处治措施

针对某运营高速公路隧道边墙下沉开裂破坏病害,通过现场调研、专项检测和数值模拟手段分析基岩遇水软化导致的病害发生机理,提出综合处治措施并现场实施。研究表明:①衬砌边墙纵向裂缝和结构下沉主要由基岩软化、承载力降低引起的水平作用力增加以及不均匀沉降导致;②地下水敏感围岩的隧道衬砌结构设计应设置仰拱。本案例采用的综合处治措施有效控制并成功处治了隧道边墙下沉开裂病害,可为类似工程病害整治提供参考和借鉴。     

中洞法连拱隧道施工稳定性分析及优化

针对中洞法连拱隧道暗挖施工的稳定性问题,依托广州大道中站工程实例,综合分析了开挖过程拱顶沉降、底部变形、洞周收敛、初支结构应力、中隔墙应力以及地表沉降等指标的动态响应特征,总结了不同工艺参数下隧道变形规律,结果表明:拱顶沉降最大值和最大沉降速率以及底部隆起最大值均在后行洞,而先行洞洞周收敛值最大,为1.59 mm;侧洞靠近中洞上台阶支护结构受拉而远离中洞上台阶受压;中隔墙中部主要承受压应力,而顶纵梁和底纵梁则同时承受拉应力和压应力;地表沉降最大值位于隧道中心,为7.20 mm,隧道施工影响区域半径约为25 m;隧道稳定性随中洞上下台阶错距及侧洞相邻台阶错距的增大而减弱,随侧洞拉开距离增大而增强。     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。