转动圆柱对封闭腔内混合对流换热的影响研究

为研究转动部件对受限空间内对流换热的影响,数值分析了二维封闭方腔内转动圆柱引起的混合对流换热,对比了圆柱转动方向对流场、温度场和换热的影响.结果表明,随着理查森数Ri的增大,方腔内的流动逐渐由强制对流占主导地位向混合对流以及自然对流占主导地位过渡.Re=150,圆柱逆时针转动时平均Nu随Ri增大而增大,而圆柱顺时针转动时平均Nu随Ri增大先减小后增加;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动时的局部Nu峰值高于顺时针转动,且最大相差分别为1.89%和19.33%.Gr=5×10~4,圆柱逆时针转动时的平均Nu随Ri增大而减小,而顺时针转动时的平均Nu随Ri增大也呈现先减小后增加的趋势;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动与顺时针转动时的局部Nu峰值间最大相差分别为3.96%和26.17%.在Ri=2时,Nu具有最小值且圆柱转动方向对方腔内Nu的影响最大,对于固定Re和Gr两种情况下,圆柱逆时针转动时平均Nu比顺时针转动时分别提高约91.9%和93.6%.     

气水比对O/A/A三级生物滤池脱氮除磷效果影响试验研究

采用了0（好氧）/A（缺氧）/A（厌氧）三级组合式生物滤池,考察了在不同气水比（1：1、2∶1、3∶1、5∶1、7：1、10：1）的条件下COD、SS、NH＋-N、TN、TP等指标的去除效果的变化.实验结果表明：当气水比从1∶1增至5∶1时,COD、氨氮、总氮、总磷等指标的去除率随着气水比的增大而提高,SS的去除率在气水比为3∶1时达到最大值88％,随着气水比的进一步升高,SS的去除率反而略有下降;当气水比从5∶1增大到10∶1时,COD、总氮和总磷的去除率随着气水比的增大反而有所下降;当气水比为5∶1时,COD、总氮和总磷、均达到各自去除率的最大值,分别为86.7％,61％和34.2％.氨氮的去除率在7∶1时达到最大值73％;当气水比从7∶1增至10∶1时,氨氮的去除率略有下降.因此,结合以上的分析以及考虑到动力消耗等因素,选择气水比在3∶1至5∶1之间时,以上各项指标均可达到理想的处理效果.     

武汉过江隧道地震响应因素影响分析

运用ANSYS软件,以武汉过江隧道衬砌结构典型地质剖面为例,研究地基土压缩模量、衬砌模量、外径、顶板土层厚度及水深等因素对地震响应的影响,相关参数均来自工程实际,地震荷载考虑EI-centro双向地震作用,得出如下结论：（1）随着地基土压缩模量增大,衬砌同一节点竖向位移和应力最大值逐渐减小;在同一时刻,最大节点位移分布在衬砌顶部,最小节点位移分布在衬砌底部;最大节点应力主要分布在衬砌左右侧壁位置,最小节点应力则分布在左上侧壁位置区域。当土压缩模量大于20MPa后,无论是位移还是应力,其变化幅度减小。（2） 衬砌模量越大,其节点位移减小,而节点应力增大;外径越大,其节点位移较小,而节点应力除拱顶、拱底外逐渐增大,拱顶拱底应力先略微减小然后增大。（3）地基土厚度越大,其节点位移逐渐减小;节点应力则逐渐增大。（4）衬砌上部水深越大,无论是节点位移还是应力均逐渐增大。当水深在10m内时,变化幅度较小;超过10m后,变化幅度增长较快。     

环氧沥青混凝土抗疲劳层对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构的影响

开发了一种适用于道路工程的新型环氧沥青,基于拉伸试验、黏度试验和荧光显微技术评价了其抗拉强度、断裂伸长率、黏度随时间增长规律和微观固化机理;设计了AC-13C环氧沥青混凝土,评价了其路用性能和疲劳特性,分析了普通沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土与环氧沥青混凝土作为抗疲劳层材料对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构厚度与疲劳寿命的影响。试验结果表明:开发的环氧沥青抗拉强度为2.47 MPa,断裂伸长率为2.65,满足环氧沥青抗拉强度不小于1.5MPa、断裂伸长率不小于2的技术要求;环氧沥青黏度增长到1Pa·s的时间为54min,54min后,黏度迅速增大,因此,施工时环氧沥青混凝土的拌和、运输与摊铺总时间应控制在54min内;根据环氧沥青混凝土疲劳方程反推出当其疲劳寿命为10亿次时的疲劳应变极限为333με;相对于普通沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土,环氧沥青混凝土抗疲劳层路面结构的疲劳寿命分别增大了2.92×10~5、4.39×10~3倍,沥青层厚度分别减小了18、10cm;环氧沥青的微观固化机理为环氧树脂与固化剂在沥青中逐渐从点到线、由线到网形成交联的三维网状结构。     

高速铁路箱梁桥-声屏障结构振动噪声初探

声屏障是轨道交通重要的降噪措施之一,但在列车经过时声屏障同样会产生振动成为向外辐射噪声的声源.以内折型声屏障为研究对象,将其简化为适用于声学计算的板壳单元,通过建立高架线路结构的有限元模型,以中国高速铁路无砟轨道谱作用下的声屏障以及箱梁桥-声屏障的动力学响应作为声学边界条件,基于有限元-边界元理论分别求解单独声屏障和箱梁桥-声屏障的声辐射特性,初步探究了声屏障对高架路段结构声辐射的影响,在此基础上进一步考虑了地面反射的作用.研究结果表明:声屏障的振动形式主要表现为水平局部振动以及垂向整体振动,水平局部振动对自身结构噪声辐射的影响最大,其结构噪声集中在0～180 Hz的低频段,与桥梁结构噪声频率范围重合度较高;桥梁上安装声屏障后的振动分布发生明显地改变,使得声压在部分频段内降低,周围声场的分布也发生了明显变化而且总体上声压增加了1～2 dB;刚性地面的反射会使整个声场的声压增大,声压增加值最大可达5 dB.因此,声屏障对高架线路的整体结构声辐射能够产生很大的影响,考虑地面反射的作用后更加显著.     

基于边界层控制的高速列车减阻技术

为减小高速列车在运行过程中的气动阻力,提出一种基于边界层控制的减阻技术。以CRH3高速列车为研究对象,通过在车体表面加设球窝非光滑表面来控制边界层的湍流特性,实现列车运行减阻效果;通过PRO/Engineer三维软件建立了高速列车模型、参数化的球窝模型和计算域模型,在不影响研究效果的前提下,对高速列车模型进行简化处理以减少数值仿真计算周期;为使网格能够更好地贴合流线型车体和球窝非光滑表面,采用ICEM CFD软件对计算域进行非结构网格划分;在考虑列车表面粗糙度对气动阻力的影响工况下,应用商业流体软件FLUENT中的k-ε湍流模型对列车在300km·h~(-1)明线运行工况下的列车外流场进行数值仿真分析。仿真结果表明:只在尾车加设球窝非光滑表面更有利于列车减阻,且随球窝的半径、深度和阵列距离的增大,列车的气动阻力均呈先下降后上升的趋势;当球窝阵列距离为350mm,球窝半径为80mm,球窝深度为10mm时,球窝非光滑表面的减阻效果最好,此时气动阻力为2 220.4N,没有加设球窝非光滑表面的列车气动阻力为2 967.9N,减阻率可达25.19%。可见,采用球窝非光滑表面来改变边界层湍流特性是降低列车气动阻力的有效途径。     

万峰湖客船《鲁电2号》

婉蜒的南盘江从滇、桂、黔三省边界流过,天生桥水电站的建成和大坝的蓄水改变着这一地区的面貌,一个水域面积为176（km）2、回水里程约140km的大型水库已经形成,这就是滇东明珠——万峰湖。 　　万峰湖位于云贵高原的丛山峻岭之间,除发电用水之外,它还具有渔业、农田用水、航运和旅游观光等功能。沿岸绿水清山,景色十分秀丽,著名的鲁布革地下电厂、万峰林风景区和多依河风景区都在附近,旅游资源十分丰富。为了发展区域经济和开发水上旅游资源,云南鲁布革实业总公司投资140万元,建造了万峰湖上第一条钢质双体客船——《鲁电2号》。 　　《鲁电2号》航行于鲁布格码头至天生桥码头、坝达码头间的万峰湖航线,航程约130km。它可以解决湖区的客运问题,也可供游客在整个湖区游览观光。该船总长30.6m,船宽7．5m,型深1．6m,吃水1．0m,由2台X6105型柴油机驱动,主机额定功率59.6kW,航速21km／h。船舶电站由2台2105ACF——3型柴油机驱动,主电源容量24kW,载客150人。它是万峰湖上的第一条双体船舶,也是目前湖上船舶等级最高、技术最先进的钢船。 　　万峰湖水域属于珠江水系,不时有突风吹过,《鲁电2号》能克服突风的影响。它采用双体结构,甲板面积宽广,集舷稳性良好,和湖区原有船舶形成了鲜明的对照。该船在进行倾斜试验时使用了5.28t砂包,当这些砂包全部集中于一舷时,船舶横倾仅1．55°。游客信步于甲板如履平地,免除了晕船之苦。它具有两层甲板,甲板总面积350m2,乘客使用面积为247m2,其中室内部分为122m2,室外游步甲板面积为125m2。船上设有软卧客舱、KTV包间、棋牌室、大型歌舞厅和视野开阔、面积宽广的游步甲板。良好的集舷稳性、宽广的游步甲板和功能各异、旅游设施齐全的各种舱室为游客提供了舒适的环境。鉴于双体船舶对重量十分敏感,《鲁电2号》对船身自重的控制十分严格。除了船体采用轻型结构和U形梁等技术外,装饰工程设计也十分精心：室内甲板上铺设了木质地板,内墙面采用软包墙面和木板饰面,顶部采用多孔薄铝板吊顶;外围壁则全部饰以铝塑板;门、窗采用铝质结构,饰以钛金贴面板,镶着大块清玻璃。这样的装饰结构既达到了严格控制船身自重的目的,又使室内实现了光洁明亮、视野开阔、美观实用的效果。同时,它在各层甲板的吊缘上设置了各色彩灯,在艏、艉部设置了彩色投影灯,大大提高了它的夜间观赏效果。《鲁电2号》重视水域环境保护,为了防止机舱油污水污染水域,配备了优良环保设备,有效地保护了湖区水体。 　　《鲁电2号》由云南船舶经济技术开发公司设计,它的建成和投入营运,对湖区船舶技术的开发将产生深远的影响。 　　 (云南省航务管理局　黄兴鹏)