插入式钢圆筒筒内侧土压力分布规律及计算方法

针对插入式钢圆筒筒内土压力计算理论多样性、计算结果差别大的问题,分析筒内土压力分布规律及计算方法。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛X37#钢圆筒,采用有限元软件PLAXIS 3D和多种理论计算方法对比分析筒内土压力。结果表明：筒内土压力不是随深度增加一直增大,库拉依宁法计算筒内土压力结果与三维有限元软件分析结果比较吻合,在工程设计中可以采用库拉依宁法计算筒内土压力。分析成果可以为钢圆筒筒壁水平张力计算提供依据,从而合理确定钢圆筒筒壁厚度。     

连续排列大圆筒筒后静止土压力的空间计算方法

通过理论分析指出了连续排列大圆筒筒外壁曲面对土压力分布的影响,在土压力计算中应用空间计算理论,并引入了平衡拱体积、形状系数与圆筒直径关系的经验计算式。指出了筒外壁的静止土压力的分布的机理与筒外径及平衡拱的体积大小有关。     

沉入式大圆筒筒内填料静止压力计算方法研究

指出了以往用填料的内摩擦角这个参数描述无底筒内填料压力分布是不合适的，填料的内摩擦角是材料特性，它不直接反映筒有无底所产生力学特性的区别。通过力学分析，将地基土作业无底筒内、外土压力的传力介质，建立了以筒内、外土体高差产生的压力通过地基土进行传递的计算模型，结合不同地基土，不同沉入深度的圆筒试验数据分析，提出了沉入式大圆筒筒内填料压力新的经验计算式。     

沉入式大圆筒内土压力及其计算

采用模型试验实测圆筒结构筒内土压力,并对圆筒在覆过程中筒内土压力的变化规律进行探讨。最后依据实测土压力图形提出筒内土压力计算公式。     

沉入式无底圆筒结构基底压力试验研究

采用模型试验,以实测筒内、外土压力和筒底压力为依据,探讨内填料和地基土与圆筒筒壁间摩阻力的调整及其变化规律。在此基础上,提出了沉入式无底圆筒结构基底压力的计算方法。     

沉入式大圆筒外壁静止土压力计算方法的研究

通过理论分析指出了筒外壁曲面对土压力分布的影响，在土压力计算中引入形状系数的概念，并提出了圆筒的形状系数与筒径关系的经验计算式。指出了边筒的存在影响圆筒外壁土压力分布的机理为筒与筒连接部位凹入部分土体形成的土拱，土拱影响的范围与筒外径大小有关。提出了筒外壁轴向及环向土压力计算的新方法。     

深埋式大直径钢圆筒结构与土的共同作用

土压力是钢圆筒结构的主要外荷载之一,是分析钢圆筒与土共同作用机理的最重要一环。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛项目实例,以有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,建立深埋式大直径钢圆筒岛壁结构整体空间弹塑性有限元模型。分析钢圆筒结构的筒前被动土压力分布曲线与筒底竖向土压力分布曲线,并与同工况下二维平面等效理论计算方法得到的土压力曲线以及经典朗肯、库仑土压力进行对比。结果表明,三维数值模拟钢圆筒结构筒前被动土压力最小,随深度增长的趋势与经典土压力相吻合;三维数值模拟筒底竖向土压力与二维平面等效计算结果在分布趋势和数值方面都基本吻合。     

大圆筒结构与粘土相互作用的模型试验研究

以沉入式大圆筒为研究对象,进行了大圆筒结构与粘性土相互作用的室内模型试验,初步搞清了大圆筒结构在粘性土中的工作机理、筒内、外土压力分布特性、大圆筒的抗倾性能、筒底地基反力分布及结构变位情况等。     

筒型基础负压沉贯后筒内水膜现象的试验研究

筒型基础负压沉贯过程中将产生土塞现象,松散的土塞回落后会在筒内上部形成一层水膜。在筒型基础的使用阶段,水膜高度将在荷载作用下发生变化,造成筒基竖向位移,严重时将影响上部结构的正常使用。试验通过向沉贯后的筒基内灌入不同配合比的泥浆来解决水膜现象。试验选取了三种典型土体(砂土、粉土和粉质粘土),通过观测和数据分析,砂土情况的灌浆效果最为明显,其次是粉质粘土和粉土。     

沉入式圆筒结构土与筒壁间竖向应力分布及圆筒变位计算

采用模型试验分析了沉入式圆筒结构在倾覆过程中土与筒壁间摩阻力调整机理,并基于试验资料建立了土与筒壁间坚向应力的数学表达式,同时利用已建立的有关公式求解圆筒结构的变位。     

救生艇用柴油机气缸套温度场的计算与分析

针对柴油机气缸套的热负荷问题,以救生艇用2105柴油机的气缸套为研究对象,建立了气缸套温度场的计算模型,讨论了边界条件,在Fluent软件平台上开展了标准工况下2105柴油机气缸套三维温度场的计算.计算结果表明,等温线的分布是轴对称的,整个温度场分布是由上至下逐渐变低,其中顶面最高,中间冷却水处最低,上部温差沿轴向方向较大,下部温度分布比较均匀;整个缸套温度最高点位于缸套顶部内侧.从计算结果看,该气缸套温度分布合理,最高温度为511 K,热负荷不大.     

Experimental and numerical study of the shielding effect of two tandem rough cylinders in flow-induce oscillation

The shielding effect of the downstream cylinder in flow induced oscillation (FIO) of two cylinders arranged in tandem is studied experimentally and numerically at Reynolds number 30,000 to 120,000. Both cylinders are in one degree-of-freedom, transverse-oscillations, and have turbulence stimulation in the form of selective surface roughness to expand FIO beyond vortex-induced vibration (VIV) into galloping. Shielding of the downstream cylinder has a negative effect on harnessing hydrokinetic energy. To study its effect and mechanics, selective cases are studied both numerically and experimentally and discussed to demonstrate the shielding effect on the downstream cylinder and understand its cause. The main conclusions are: (1) The shielding effect for the downstream cylinder shows a strong relation to the damping ratio. As the damping ratio increases, the shielding effect is mitigated. Additionally, the oscillation of the rear cylinder becomes stable and shows stable frequency. (2) In the VIV region, as the stiffness and natural frequency increase, the shielding effect decreases substantially. (3) In the VIV region, the vorticity of the vortices shedding from both the upper and the lower sides of the downstream cylinder does not accumulate enough due to the attraction by the vortices shed from the upstream cylinder, thus resulting in partial suppression of the oscillation on the downstream cylinder. (4) In the galloping region, the shielding effect for the downstream cylinder depends on whether the vorticity near the downstream cylinder is strengthened by the vortices generated by the shear layers of the upstream cylinder or weakened.     

大圆筒结构整体稳定性和水平变位三维数值模拟

大圆筒结构作为水运工程新型结构形式,受力机理复杂,行业内对其认识较为有限。为研究大圆筒结构整体稳定性和水平变位的影响因素,采用PLAXIS 3D软件模拟大圆筒结构在不同地基土密度、强度、刚度,不同筒内回填料密度、强度以及不同埋深工况下整体稳定性和水平变位。结果表明,大圆筒结构整体稳定性随地基土密度、摩擦角和埋深的增大而增加,随回填料密度增大而降低,与回填料摩擦角和地基土弹性模量无关;大圆筒结构水平变位随地基土密度、摩擦角、弹性模量和埋深的增大而减小,随回填料密度的增大而增大,与回填料摩擦角无关。该成果可为大圆筒结构设计提供参考依据。     

不同设计变量情况下圆柱筒结构疲劳断裂寿命的灵敏性分析

首先提出了疲劳寿命的各因素灵敏梯度和灵敏度因子计算新方法,接着对确定性设计变量情况下的圆柱筒结构和含不确定性随机变量情况下的圆柱筒结构的疲劳寿命进行了灵敏性分析,得到了在影响耐压厚壁筒概率疲劳断裂寿命的诸多因素中,材料特性常数c,n的总影响比其它因素的影响大得多,c,n的精确性是计算或评估厚壁筒结构疲劳寿命的关键因素,所得结果对圆柱筒结构的设计、制造与使用提供理论依据.     

振动半圆柱尾流中的二维摆动水翼推进性能研究

文章研究了粘性流场中半圆柱振动产生的旋涡对二维摆动水翼推进性能的影响。利用数值方法计算了振动半圆柱尾流中二维摆动水翼的水动力性能。计算结果表明,半圆柱涡和水翼涡之间存在4种相互作用模式。相反旋向的半圆柱涡和水翼涡相互作用时,摆动水翼的平均推力系数最大。相同旋向的半圆柱涡和水翼首缘涡相互作用并且最终融入到水翼尾缘涡时,摆动水翼能够从半圆柱涡中吸收能量。     

结合亚格子模型的Lattice-Boltzmann算法

介绍一种亚格子模型与LB(Lattic-Boltzmann)方法相结合的算法,并用其对亚临界雷诺数情况下的圆柱绕流问题进行数值模拟,得到流场的流线图以及圆柱表面的压力系数。通过与实验值相比较,发现数值结果与实验值是比较吻合的,证明该算法可以用于计算雷诺数较大的流体问题,同时具有LB方法计算效率高的优点。     

上游静止柱体对圆柱体结构尾激振动的影响

文章运用半隐式特征线分裂算子有限元算法对串列布置的静止上游柱体和下游圆柱的尾激振动问题进行了数值模拟研究。数值结果表明:上游柱体结构的形状、尺寸比(d/D)和折减速度(Ur)三个参数对下游圆柱体结构的动力响应、运动轨迹与涡脱落模态有着显著的影响,且与单圆柱工况相比存在明显区别;随着尺寸比的增大,上/下游柱体结构之间的互扰作用会由流致效应逐渐转变为尾流效应,使得频率特性发生变化,并会导致下游圆柱体结构的振动响应增强;当d/D=0.5和1.0时,下游圆柱体结构的运动轨迹主要为“8”字形;当d/D=1.5时,除了“8”字形外,运动轨迹还会呈现双弯刀形、“双8”字形和不规则形状。通过对流体力系数与位移时程曲线及位移PSD曲线特性进行分析,揭示了其相互作用的内在机理。另外,下游圆柱体结构的尾流场特性也会随参数的变化而变化,其涡脱落模态主要为2S、P+S和2P三种。     

高速船用汽油机缸盖水套CFD分析及优化

本文以某高速船用汽油机气缸盖做为研究对象,利用CFD软件对气缸盖内冷却液流动及传热过程进行流固耦合模拟,分析并评价了该汽油机气缸盖的冷却性能,并针对冷却水套缸垫上水孔提出优化方案。结果表明：气缸盖温度分布不均匀,最高温差约137K,缸盖水腔局部区域流动分布较差,鉴于此,本文依据正交设计方法提出了9种对缸垫上水孔尺寸及位置的优化方案,对比改进后的气缸盖温度场、流场结果,选择出最佳改进方案;改进后,水套内冷却液流动更好,冷却性能得到了改善,有效的降低了气缸盖壁面的温度。     

Detection of cylinder pressure in diesel engines using cylinder head vibration and time series methods

This paper investigates the vibration characteristics of diesel engine cylinder heads by means of the time series method. With the concept of "Assumed System",the vibration transfer function of real cylinder head structures is established using the autoregressive-moving average models(ARMA models) of cylinder head surface vibration signals. Then this transfer function is successfully used to reconstruct the gas pressure trace inside the cylinder from measured cylinder head vibration signals. This offers an effective means for diesel engine cylinder pressure detection and condition monitoring.