Hydraulic characteristics of multi-stage orifice plate

Energy dissipater of multi-stage orifice plate, as a kind of effective energy dissipater with characteristics of high energy dissipation ratio and low cavitations risk, has become welcomed more and more by hydraulics researchers. The relationship between the contraction ratio of upper stage orifice plate and the lower one＇s under the principle of equal-cavitation characteristics, and the reasonable distance between upper stage orifice plate and the lower one under the condition of complying with this principle, are two important factors to be considered for multi~stage energy dissipater design. In the present paper, these two factors were analyzed by theoretical consideration and numerical simulations, and solving methods were put forward. The conclusion in this paper was proved to be reasonable by model experiment.     

高水头船闸闸室消能工消能效果实验研究

利用ADV等先进的量测仪器,通过物理模型实验对高水头船闸闸室明沟和盖板消能工的消能效果进行比较。在相同实验条件下,通过对流速分布、剩余比能和水面波动等参数的对比和消能特性的分析表明:明沟消能效果优于盖板消能。明沟消能工结构简单,在我国应用不多,建议对其加强进行研究及应用。     

高水头船闸闸室消能工消能效果实验研究

利用ADV等先进的量测仪器,通过物理模型实验对高水头船闸闸室明沟和盖板消能工的消能效果进行比较。在相同实验条件下,通过对流速分布、剩余比能和水面波动等参数的对比和消能特性的分析表明:明沟消能效果优于盖板消能。明沟消能工结构简单,在我国应用不多,建议对其加强进行研究及应用。     

船闸输水系统水动力学研究综述

基于国内外大量研究资料,从船闸输水系统水动力学研究方法、船闸输水系统消能设施、船闸输水系统空蚀空化和闸室船舶系缆力研究等方面对船闸输水系统水动力学的研究进行了系统论述和评析,并对船闸输水系流水动力系的研究前景进行了探讨。     

Effects of Blade Loading Distribution on the Cavitation and Excitation Forces of a Tunnel Thruster

Compared with open propellers, the impeller of a tunnel thruster is more vulnerable to cavitation and structural vibration problems because the impeller is typically subject to severe non-uniformity of inflow produced by the blunt gearbox. Model tests and numerical simulations are carried out in the cavitation tunnel of Shanghai Jiao Tong University for a tunnel thruster using a "flat plate" impeller and a tip-unloaded one. The characteristics of fluctuating pressures on the tunnel wall and the resultant excitation forces are investigated. It is found that although unloading the blade tips of an impeller is effective in reducing the fluctuating pressures in a local tunnel wall area near the tips, the same trend does not apply to the case of the excitation forces. The results show that care should be taken when the experimentally measured fluctuating pressures are utilized as the input to the analysis of structural vibrations.     

近场地震作用下密肋耗能复合墙结构地震响应分析

通过非弹性动态方法,改变控制参数的结构,输入不同近场地震波,进行地震响应分析．利用非线性有限元程序IDARC,建立密肋耗能复合墙结构简化分析模型,对同等条件下的密肋耗能复合墙结构与框架剪力墙结构,在近场地震作用下的典型层滞回曲线及结构耗能分布系数,进行对比分析．结果表明：在近场地震作用下密肋耗能复合墙结构,表现出良好的耗能减震能力,是一种较理想的新型抗震结构体系．     

Experimental Investigation of a Single-Stage Four-Valve Pulse Tube Refrigerator

In order to simplify the structure of the cold end of the pulse tube refrigerator (PTR) and have a better utilization of the cold energy of the system, a one-stage four-valve pulse tube refrigerator (FVPTR) with an "L" type pulse tube structure and two orifice valves at the hot end of pulse tube has been constructed. Verification experiments show that the two orifice valve structure performs better than one orifice valve structure. A lowest temperature of 67.5 K was obtained at a frequency of 2.5 Hz under a system average pressure of 1.5 MPa with 200 mesh bronze screens as regenerator material, 80 mesh copper screens as stuffing material of heat exchanger. Due to the difficulty in manufacturing the thin "L" type pulse tube, the wall thickness of the pulse tube in the experiment was relatively difficult for us to reach 0.5 mm as that of the ordinary pulse tube, which resulted in relatively big system loss and affected the minimum temperature of the system to some degree.     

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能，以门洞位置为变化参数，设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件，进行了低周往复加载试验. 首先，通过对比、总结的方法，得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能；其次，采用切线刚度计算方法，对比分析了各试件刚度退化规律；然后，通过图解法确定屈服位移，并利用公式计算位移延性系数，从而分析判断各试件的延性性能；最后，采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明:在低周往复加载下，配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏，其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段；墙体试件的滞回曲线形状较为饱满，能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能；中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓，比偏开洞墙体的抗震性能更好；开洞位置越接近墙体的中间部位，墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大，其变形能力也会越强；6个试件的延性系数均大于3，满足抗震规范要求，开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好，其等效粘滞阻尼系数也越大，其耗能性能也越好；确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值，为设计该类墙体提供理论基础.      

吸喷结合式水翼水动力及空泡性能的数值分析

以NACA0012为研究对象,采用2种湍流模型对翼型绕流进行模拟,通过与实验值对比,确定了合理的湍流模型.分别计算分析了船用水翼添加前缘抽吸作用、后缘喷水作用、吸喷结合作用后,升力系数、阻力系数和升阻比的变化情况,结果表明,船用水翼在微吸水、喷水或吸喷结合作用下均提升了翼型的升阻比,起到了增效的作用.开展了翼型在无吸喷、单吸口、单喷口及吸喷结合形式下的定常与非定常空泡流动的数值模拟,计算结果表明,前缘吸水可以抑制空泡的发展,尾部喷水却会使翼型空泡分布扩大化,吸喷结合形式较为适中;针对翼型的3种改进均使空泡周期增长,可抑制单位时间内空泡云的脱落,减少对水翼表面的剥蚀.     

车辆通风式制动盘内部通道对流换热研究综述

总结了通风式制动盘内部通道对流换热的研究成果,从内部通道的质量流量、对流换热系数和有效散热表面积三方面,分析了不同结构设计对制动盘内部通道换热的影响;从解析法、数值分析法和试验测试法三方面,综述了国内外在对流换热分析和检测方法的研究概况。研究结果表明:在径向叶片制动盘通道内,主要存在2种流动方式,由紧邻叶片吸力侧气流分离引起的回流和在径向通道内部旋转的二次流,抑制回流区的形成可以提高泵送空气质量流量,使通道内的温度分布更加均匀,二次流将促进通道间的空气混合流动和湍流的发展,加强局部剪切应力,改善制动盘散热性能;综合应用射流冲击强化方式(多束流、旋流和多方向射流等)、高孔隙率和类柱状结构优化设计也能够改变流体在通道中的流动状态,这些措施都会使得通道内流体扰动增大,热边界层变薄,壁面附近的速度梯度增大,有效提高了制动盘的对流换热系数,增强了散热能力;采用解析法和数值分析法得到的结果具有很强的理论参考价值,而采用试验测试法所获得的结果更加接近制动盘实际内部温度和气体流速的变化,因此,若能将三者无缝结合,实现优势互补,则最具有科学研究价值;在对高速车辆制动盘结构进行优化设计时,为了获得最大的散热效率,往往忽略了通道内摩擦压降和流动阻力,因此,如何平衡散热与摩擦压降、流动阻力之间的关系,还需进一步深入探索与研究。      

夏热冬冷地区高速公路服务区建筑空调能耗与影响因素定量关系研究 ——以安徽省高速公路服务区为例

为研究夏热冬冷地区高速公路服务区建筑空调能耗的影响因素,以安徽省为例,通过问卷 调查和现场调研的方法收集了大量数据,归纳了服务区空调能耗的相关影响因素,并应用多元回 归分析法研究了各因素与空调使用时间之间的关系。研究结果表明：服务区客流量、建筑面积、 窗墙比、植被覆盖率、是否采用保温材料与空调使用时间相关性显著。其中,服务区客流量、建 筑面积、窗墙比与空调使用时间正相关,相关系数分别为0.3、0.01 和0.26;植被覆盖率、是否采 用保温材料与空调使用时间负相关,相关系数分别为-0.38 和-0.16。同等条件下,在影响服务区 空调使用时间的建筑物影响因子中,植被覆盖率、窗墙比的影响较大,因此在服务区设计中,可 以通过提高植被覆盖率、减少窗墙比的措施来减少空调使用时间。     

暗支撑型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究不同数量暗支撑对型钢混凝土剪力墙的抗震性能影响,选取4个剪跨比为1.75的矩形截面型钢混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载下的试验研究（其中1个为普通剪力墙对比试件,3个为工字钢暗支撑剪力墙试件）,对比分析了不同数量暗支撑条件下型钢混凝土剪力墙试件的破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性及耗能能力.试验研究表明:带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的裂缝细密且分布区域较大,塑性铰发展充分,滞回曲线饱满,耗能能力明显提高;带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的屈服荷载和极限荷载相比普通剪力墙分别提高了88.76%和91.97%,极限位移角提高26.67%,抗震能力比对比试件显著提高.      

低坝枢纽宽尾墩消能效果研究

结合鱼剑口电站坝下消能防冲试验研究成果,对低坝枢纽宽尾墩的水流特点、掺气特性、宽尾墩对大坝泄流能力和坝面压力的影响以及宽尾墩的消能效果等问题进行了初步探讨,提出了合理地使用宽尾墩结合辅助消能设施可有效地解决坝下覆盖层深,地质条件差,抗冲能力弱的低坝枢纽的消能防冲问题,从而为具有低水头,大单宽流量,低佛氏数特点的低坝枢纽泄洪消能开辟了一条新途径,可供有关低坝枢纽设计与试验工作者借鉴与参考     

尾部隔板影响圆柱绕流场的二维层流数值模拟

为了探讨尾部隔板对圆柱绕流场的影响,采用有限体积法、非结构化网格和层流模型求解二维不可压缩N-S方程.在雷诺数为200的条件下,对背流面沿流动方向的对称线上,带薄板的圆柱绕流场进行了数值模拟,得到了流场速度云图、斯特劳哈尔数及平均阻力系数随隔板长度的变化情况.研究结果表明:在圆柱尾部加入的隔板能有效改善旋涡的脱落情况,削弱尾迹区的能量耗散,同时降低绕流的斯特劳哈尔数.在板长与圆柱直径比为L/D≥7的情况下,加入的隔板使圆柱尾部的旋涡被拉伸为扁平结构并限定在隔板两侧,在扁平对涡的外侧形成类似流线型的流场结构;尾部的隔板也使绕流的阻力系数呈现下降的趋势,当L/D=7时,平均阻力系数下降了约40%.      

某三跨斜拉桥纵向设置液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

以某跨海大桥为例，采用有限元软件MIDAS建立三维空间有限元模型，考虑桩-土效应，研究在地震荷载作用下，阻尼器的阻尼比与阻尼指数之间的关系。根据能量等效原理，推导出非 线性阻尼器最优阻尼系数，提出一种阻尼器参数优化的新方法。研究发现：当桥梁设置线性黏滞阻尼器时，体系的最优阻尼比近似等于0.5，与不设置黏滞阻尼器且阻尼比为0.05 时的耗能能力近似相等；当阻尼器为非线性时，随着阻尼指数的增大，最优阻尼系数逐渐减小，结构位移逐渐增大；非线性阻尼器的减震效果优于线性阻尼器。这种阻尼器参数优化的新方法不仅可以大大减少计算时间，而且可以直接得到最优阻尼系数和最优阻尼比。     

门式刚架柱滞回性能研究

根据门式刚架楔形H型钢柱失稳时局部和整体相关屈曲的特点,提出能考虑其相关屈曲特征和滞回性能的数值模拟方法.通过8根大宽厚比楔形钢柱的试验结果与数值模拟和理论数值解的比较表明,数值模拟方法是一种研究大宽厚比楔形构件滞回性能的有效方法.选取一组工程常用构件进行往复荷载作用下的数值模拟分析,比较腹板宽厚比的影响,认为此类构件具有一定的延性和耗能性能,证明《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中的相关规定偏于不安全.     

并联结构液压波形发生器的动态特性研究

基于液压节流耗能原理,提出一种并联结构的液压冲击波形发生器,其设计思想是采用缝隙和小孔节流产生的阻尼来吸收消耗高速运动负载的动能,并对其紧急制动以获得设定的加速度波形;通过对波形发生器各部件的运动和内部流体动态特性的分析,建立了波形器工作机理的数学模型,其数值仿真结果表明发生器的设计在原理上是可行的,可方便地通过调节节流口的等效直径来改变制动过程中冲击波形的脉宽和幅值,从而满足不同的冲击试验要求.     

外置可更换耗能装置的节段拼装CFST桥墩抗震性能分析

为顺应桥墩震后使用功能快速修复的新要求,提高预制拼装桥墩在中、高烈度地震区的适用性能,提出了一种外置可更换耗能装置的节段拼装钢管混凝土（CFST）桥墩. 基于ABAQUS有限元分析软件建立了三节段后张预应力预制拼装CFST桥墩分析模型,对外置3种不同控制参数（截面贡献率、耗能钢棒长细比及其布置方式）耗能装置的桥墩模型在往复加载作用下的抗震性能进行了分析. 研究结果表明:外置耗能装置的节段拼装CFST桥墩墩身损伤可控,能够通过更换耗能装置等措施实现震后的快速修复;与未设置耗能装置的桥墩相比,该类桥墩的侧向承载力、初始刚度和耗能能力分别提升了11%~88%、2.86%~6.87%和2.3倍~12.9倍;为保证震后修复的可行性,建议耗能装置的截面贡献率宜低于1.9%;中部接缝处设置的耗能钢棒直径过小将阻碍墩底处耗能钢棒充分发挥耗能作用,耗能装置沿墩高方向布置的折减系数大于0.5;耗能钢棒长细比的改变会影响墩柱的抗侧强度和延性,长细比减小,桥墩耗能能力逐渐提升,但残余位移也逐渐增大,建议耗能钢棒长细比的取值宜大于4.5.      

基于刚度等效模型的减重孔板结构快速分析方法

为了能够更有效率地对减重孔板结构进行计算分析, 提出一种快速分析方法; 研究了减重孔板结构模型与平面板结构模型间的一般刚度等效关系, 建立了减重孔板孔径、孔距与相应平面板等效杨氏模量、等效板厚间的关系表达式, 以等效平面板结构模型代替原孔板结构模型进行变形分析; 将局部节点位移施加到相应目标孔位模型上, 计算了目标孔位区域的应力分布; 结合试验与仿真验证了方法的准确性; 通过对某实际减重孔板结构施加不同载荷, 对刚度等效关系的稳定性进行了验证; 通过某车体底架带孔板结构实例, 对方法应用于实际工程中的有效性进行了验证。分析结果表明: 与试验结果相比, 快速分析方法仿真变形最大误差约为3%, 应变的最大误差约为5%;不同载荷下的等效杨氏模量偏差约为2.5%, 等效板厚的偏差约为1.3%;快速分析方法对变形与局部应力的平均计算误差小于6.7%, 计算时间缩短了约50%。可见, 快速分析方法可以替代传统方法对减重孔板结构进行性能分析。      

拉索式电涡流阻尼器力学模型及性能试验研究

提出一种新型的拉索式旋转电涡流减震系统，该系统由惯容器、弹簧和阻尼单元组成. 为验证该减震系统的减震机理，建立了装配阻尼器的单层框架力学模型，分别进行了单层框架、导体盘为5 mm铜板、10 mm铜板、5 mm铁板、5 mm铜板与5 mm铁板复合时的惯容器和不同材质的导体盘在10、20、30、40 mm气隙下带电涡流阻尼器的振动测试，以分析导体盘与永磁体间的气隙大小、导体盘材质和导体盘厚度对阻尼器附加阻尼比的影响. 试验结果表明:在铜板后附加铁板，阻尼增加至铜板的1.9倍、铁板的1.4倍，可最大化增加阻尼；气隙是影响电涡流阻尼的关键因素，当气隙增大时，阻尼比会迅速减小，调节气隙大小是改变结构附加阻尼比最有效和最容易的方法；阻尼器提供的阻尼比最大可达15.40%，证实了该阻尼器具有较强的耗能能力.