Numerical simulation of water-air two-phase flow in soil slope under water level rise condition

In order to simulate the unsteady seepage in soil slopes under water level rise condition, including water seepage and air seepage, and to investigate the influence of the capillary pressure on the slope safety coefficient, the water-air two-phase flow model was used and its solving method and definition condition were given. By the two-phase flow model, the pore air and pore water seepage of a soil slope under steady seepage and water level rise conditions were shown, and the slope stability in different cases was analyzed from the simulation results. We find that under water level rise condition, the pore air pressure in the unsaturated zone increased evidently and the capillary pressure should be considered while the pore air pressure can be neglected in slope stability analysis.     

退化两相Stefan动边界控制及其在非饱和土入渗中应用

结合孔隙水和孔隙气体在气液交界面上的力学条件,给出了一个退化的两相Stefan问题的最优控制模型;以交界面上的动边界为控制变量,描述了非饱和土中孔隙水的入渗和孔隙气体的排出过程,为水流入渗问题的求解提供了一种新的方法.数值结果表明,对导气率不同的土类,孔隙气体的排出过程对孔隙水入渗运动有不同的影响,对导气率低的土类影响很大,且不可忽略.     

地基中结构物动力响应的一维解析方法

提出了一种用于浅埋式地下结构物抗震设计的简化方法。采用任意侧向位移下地震土压力理论 ,推得在土 -结构相对位移较小的情况下 ,结构物所受的土作用力与它们的相对位移近似成线性关系 ,并提出了确定解析解中需要的地基结构动力相互作用系数的方法。在将土体和结构物均简化为只发生水平位移的粘弹性剪切梁及地震输入为竖直向上传播的剪切波等假设条件下提出了一种分析水平地基中结构物在地震荷载作用下的响应的一维解析方法 ,并用该方法对地震时结构物的位移和土压力及其变化过程进行了计算分析     

某沉管隧道场地土地震响应研究

采用一维剪切波理论分析了广州洲头咀隧道场地土水平地震波作用下的响应.计算结果表明:①洲头咀隧道场地土在不同超越概率的基岩加速度作用下的地震响应放大系数基本相同;②土表加速度响应谱的卓越周期比基岩加速度的卓越周期稍有左移,但幅度很小;③不同钻孔土体对于同一基岩加速度的地震响应放大系数差异较大,因此对于土层构造变化较大的场地,应适当增加钻孔密度.     

基于两阶段响应面方法的结合梁斜拉桥多尺度有限元模型修正

以灌河大桥为工程背景,建立了结构精细有限元模型和多尺度有限元模型,并进行全桥环境振动试验,以获取结构的实测动力特性.基于两阶段响应面方法,分别对多尺度模型与精确有限元模型之间的误差和初步修正后多尺度模型与实际结构之间的误差进行修正,并将修正后结果与实测值进行比较.结果表明:经过两阶段响应面模型修正后的计算结果与实测结果吻合较好,最大频率相对误差不超过8%,模态保证准则MAC值基本在90%以上,说明两阶段响应面方法能够较好地进行多尺度模型修正,保证修正后的模型参数仍然具有其物理意义;修正后的有限元模型可以进一步应用于多尺度损伤识别及损伤预后,服务于桥梁健康监测及安全评估.     

响应面设计优化双水相法测定食品中铁的量

利用响应面设计对双水相法测定食品中铁的量工艺条件进行优化.以含铁量为指标,采用响应曲面分析法,对萃取温度、聚乙二醇体积分数和硫酸铵质量进行三因素三水平的优化试验,并建立了相应的回归模型.最佳提取工艺条件为,萃取温度为37.31℃,聚乙二醇体积分数为14.42%,硫酸铵的质量为7.92 g.在优化条件下,铁的量理论值为71.48 mg/kg,试验值为(71.48±3.6)mg/kg.试验值与理论预测值基本吻合,说明采用响应面法优化的工艺参数是准确可靠的,具有一定的实用价值.为证明实验的合理性,测定回收率,结果介于95%~106%之间,在回收率的误差范围之内,说明双水相法在铁含量测定中是一种较好的方法.     

非均质地基振动特性及地震反应分析

基于改进的一维剪切梁模型，对于成层非均质场地推导了确定自振频 率、振型函数、参与系数及稳态动力响应的封闭型解析表达式，进而提出了场 地地震反应简化分析方法。在本模型中考虑了土壤特性（如密度与剪切模量） 沿深度的非均匀变化，通过对典型场地剖面的数值计算探讨了有关因素对场 地地震反应的影响。     

半椭圆形河谷上沉积层地震响应研究

利用有限元－边界元－无限边界元耦合模型（ＦＥ－ＢＥ－ＩＢＥ），分析了在ＥｌＣｅｎｔｒｏ地震分别作为 Ｐ、 ＳＶ 波入射条件下，半椭圆形河谷上沉积层的地震响应。还研究了有限元和边界元网格尺寸对计算精度的影响。计算结果表明：在给定河谷形态、尺寸和材料性质条件下，沉积层表面各点的响应显著放大。     

土层随机地震反应的动力可靠度计算

研究了土层的随机地震反应分析方法，建立了基岩输入地震动加速度功率谱函数为白噪声和过滤白噪声时土层的动力可靠度计算理论。结果表明，首次超越破坏机制比疲劳破坏机制计算简单，它既能给出土层在时间t内首次超出某一限值b的破坏概率，也能给出在某一限值时的破坏时间，是进行土层地震动力可靠性分析的有效方法。     

正交各向异性旋转壳的极限分析

提出了一种轴对称壳极限分析的数值方法。该方法首先用拟协调元构造弹性应力场,然后用温度参数法构造残余应力场,将极限分析转化为一个数学规划问题,最后用序列二次规划(SQP)算法进行求解,得到了基于H ill屈服准则的正交各向异性旋转壳的下限值。同时由于von M ises屈服准则是H ill屈服准则的一个特例,因此该方法也可以用于各向同性轴对称壳的极限分析。分别计算了服从H ill屈服准则和von M ises屈服准则的受内压的组合壳的下限,计算结果可为各向异性压力容器的设计提供参考。     

分层饱和土中横向受荷桩动力响应分析

考虑饱和土的成层性和孔隙流体与土骨架变形的相互作用,用积分变换方法构建盘面和柱面荷载作用下土体与结构动力相互作用影响函数,用边界元方法建立相应的考虑饱和土成层性的地基与桩基础动力相互作用分析方法.以层状饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析表明分析方法的可行性.算例分析孔隙流体对分层饱和土中横向受荷桩动力响应影响.     

正则地稳定环和模的稳定同构

设R是一个含幺结合环。如果任意两个稳定同构的有限生成投射R－模均是同构的，则称R是强Hermitian环；如果对任意正则元a,b∈R且aR bR=R,均存在y∈R使得a by可逆，则称R是正则地稳定环。本文证明了环R是强Hermitian环，当且仅当对任意自然数n有Mn(R)是正则地稳定环。还给出了正则地稳定环的一些性质和刻画。     

可压缩轴对称冲击射流流场的数值模拟

数值模拟一种可压缩轴对称冲击射流。所构造的数值模拟方法是:直接求解柱坐标系下的二维可压缩Navier-Stokes方程的差分离散方程,其中对流项采用基于非等距网格上的五阶精度迎风紧致型差分格式,黏性项采用基于非等距网格上的六阶精度对称紧致型差分格式,时间项采用3步三阶精度Runge-Kutta方法。模拟不同雷诺数、马赫数条件下冲击射流大尺度涡结构的演化过程。结果表明:流体从喷嘴射出后卷起形成一个独立的大尺度负涡,即初生漩涡,它会在壁面处逐渐激发出一个具有正涡量的壁面二次生成涡;初生漩涡和二次生成涡互相旋转挤压,壁面二次生成涡的力量很快占优势,带动初生漩涡向流场内部发展;随马赫数的增大,初生漩涡具有更强的力量,抑制了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展;随雷诺数的增大,初生漩涡的力量有所减弱,促进了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展。     

幂次型表面的轴对称弹性体之间的吸附接触

关于微纳米尺度下的接触行为,已有几种模型.考虑到原子力显微镜针尖、纳米压头、生物附着体的表面形状,将建立在近球形表面基础上的完全自洽模型,推广到具有幂次型表面的轴对称弹性体,并化简为关于形状指数n和广义Tabor数μ这2个参数的无量纲形式.采用表面中心间距控制法、Newton-Raphson迭代方法和Riemann-Stieltjes积分,改进了完全自洽的数值方法.对于Lennard-Jones作用势,数值计算了形状指数n为1,1.5,2和3时,若干不同广义Tabor数的完整载荷-位移曲线.结果表明,对于任意有效的形状指数,在广义Tabor数较大时,完整载荷-位移曲线都具有S形特征,对应于位移控制模式下的突跳和滞后现象.对于任意有效的形状指数,拔出力从扩展Bradley极限过渡到扩展JKR极限,称为扩展MYD转变.     

不同厚度砂卵石土场地地震反应特征研究

为了研究土层厚度对砂卵石土场地地震反应的影响,结合振动台模型试验与一维等效线性化分析方法,对砂卵石土场地地震反应特征进行了研究,分析了不同土层厚度砂卵石土场地在不同地震激励下的地震反应规律.结果表明:随土层厚度的增大,砂卵石土场地地表加速度峰值放大系数呈现出先增大后减小再增大,最后趋于稳定的规律.地表水平位移峰值随土层...     

轴对称回转体绕流场数值模拟

采用κ-ε方程湍流模型和有限体积法,对轴对称回转体绕流场和表面压力分布进行了数值模拟,并与有关文献给出的计算结果和实测值进行了比较和验证．结果表明,表面压力沿船长的分布与文献给出的计算结果趋势基本一致,而且在首尾两端的压力分布与实测结果更加接近,从而为下一步水滴型潜艇的流场计算和阻力预报提供了一种有效的计算方法。     

移动荷载下各向同性饱和土动力响应分析

通过自编程序并结合IFFT技术,得到了移动荷载作用下饱和两相介质的竖向最大位移与荷载移动速度变化关系、荷载振动频率与竖向最大位移变化关系、饱和介质竖向最大位移随土体深度变化关系以及孔隙水压和深度的变化关系。     

地震作用下复合土钉支护边坡动力响应分析

采用大型有限元软件ADINA对复合土钉支护边坡进行地震响应分析.地震波输入选用常用的EL-Centro波,分析内容包括支护边坡位移、加速度、土钉、锚杆的轴力时程响应.在建立有限元模型时,考虑土体和支护结构相互作用;应用非线性静动力性能的弹塑性M-C模型模拟土体;采用双线形强化模型模拟支护结构;土与支护结构相互作用由接触单元模拟.结果表明复合土钉边坡支护结构比纯土钉边坡支护结构有更好的抗震性能;普通土钉支护最大水平位移发生在边坡顶部,而复合型土钉支护发生在边坡的中上部,尤其是在施加了预应力之后,边坡在地震作用下位移明显减小;土钉和锚杆轴力在地震作用下放大显著,在滑移面附近轴力最大;位移和加速度沿着坡高逐渐增大.     

内混式两相流喷嘴的雾化特性

利用水和石蜡为介质分别研究内混式两相流喷嘴的流量和雾化特性.两相流喷嘴用水为液相工质研究内混式两相流雾化喷嘴的流量特性,得到内混式两相流喷嘴内气液两相压力、流量的相互影响关系.并利用石蜡和燃料油在温度180℃下性质的相近性,用溶蜡法研究雾化效果的影响因素,通过改变气压、气液质量比研究雾化效果和喷雾场粒径分布的影响规律,为喷嘴的设计和应用提供重要的指导意义.通过研究发现当气液质量比超过0.12时,其对雾化效果的影响趋于稳定,当气相压力达到0.35 MPa后,雾化粒径基本稳定在75～80μm.     

水力旋流器单相和两相流实验研究

在实验室,对水力旋流器进行了清水实验,得出进口压力与进口流量、溢流流量、底流流量及分流比的关系曲线,预测了水力旋流器的生产能力,为确定旋流器操作参数的最佳配比提供了依据。同时对水力旋流器进行固液分离实验,得出进口压力与溢流和底流质量浓度及分离效率的关系曲线,并进行了分析。数值模拟与实验的分离效率比较,结果吻合。