颗粒阻尼抑制水下航行器轴系纵振模拟试验

在简谐激励条件下，应用轴系颗粒阻尼纵振抑制模拟试验装置研究了旋转工况下的颗粒阻尼减振比；探讨了单腔体多颗粒和多腔体多颗粒时的轴系模拟系统加速度变化，讨论了颗粒的材料、粒径、质量填充比、腔体数量、转速、激励频率与位移等参数对系统减振比的影响规律。研究结果表明:在单腔体多颗粒条件下，填充有铜、钢、橡胶包钢颗粒的系统减振比处于7.83%~8.91%，橡胶颗粒的系统减振比接近于0；铜、钢、橡胶包钢颗粒有明显的抑振效果，颗粒的材料密度和阻尼比越大，抑振效果越好；当颗粒质量填充比为15%时，系统减振比最高为13.77%，但当质量填充比超过15%时，减振比有所降低，故质量填充比一般应根据实际情况控制在15%左右；粒径、转速、激励频率与位移幅值的变化对系统减振比的影响分别为1.76%~8.68%、6.77%~12.50%、4.41%~10.12%与2.19%~7.05%；在多腔体多颗粒工况下，当颗粒总质量填充比和转速一定时，腔体数量对系统减振比有明显影响；当腔体数量为3时，转速为100 r·min-1和质量填充比为25%的最佳系统减振比为22.5%；在多腔体多粒径颗粒工况下，当总质量填充比为10%，转速为50~150 r·min-1的系统减振比波动不大，平均为14.18%，这表明多腔体多粒径组合对转速不十分敏感，具有较好的减振效果，可拓宽转速使用范围。      

轴向板条对海洋立管涡激振动抑振的数值研究

涡激振动是一种在海洋工程领域普遍存在的流固耦合物理现象,易导致海洋立管等结构物发生疲劳损伤或失稳。本文为抑制涡激振动而提出一种附加轴向板条的方案,采用非定常流体数值计算方法求解分析不同分布形式下的轴向板条对海洋立管涡激振动特性的影响。首先定义轴向板条的分布形式;采用Newmark-β法求解立管双自由度振动方程并编写UDF,计算采用k-ω/SST湍流模型,并结合动网格技术模拟立管的振动过程。研究结果表明,轴向板条对海洋立管具有较好的抑振效果;当轴向板条数目n=20时,流向振动幅度减小78.57%,横向振动幅度减小58.10%。本文研究结果可为海洋结构物涡激振动的抑振提供参考。     

复式断面明渠湍流的统计特征和拟序结构

应用直接数值模拟(DNS)方法，研究了复式断面明渠湍流的一阶和二阶统计特征，分析了湍流拟序结构在复式断面明渠内的分布规律。首先，针对平板边界层湍流问题对数值模拟方法的精度进行了验证；随后，分析了复式断面明渠的主流流速分布、二次环流强度和分布，以及二次环流对主流流速分布的影响，讨论了紊动强度和雷诺剪切应力极值大小和分布特征；最后，再现了复式断面明渠湍流的三维拟序结构，阐述了滩槽结合处典型“发卡”涡结构的特征及其诱发二次环流的机制。     

抗扰动复合外加剂对水泥水化产物的影响

为了研究抗扰动复合外加剂对抗扰动混凝土中水泥水化产物形貌结构和化学组分的影响,该文采用扫描电镜和X射线衍射技术手段,根据水泥水化放热速率曲线,研究复合外加剂对水泥水化动力学影响。结果表明:加入抗扰动复合外加剂,体系内部部分钙矾石呈柱状交错分布,提升了结构密实度。水泥浆体中铝离子和硫酸根离子浓度增加,加快了钙离子的消耗;水泥水化放热速率峰值时间提前且大幅上升,缩短了体系凝结时间,提升了早期强度。     

基于LES的跨海桥梁施工期围堰波流力数值模拟

跨海大桥基础施工可能面临水深、浪大和流急等恶劣海况，波流力甚至可能成为围堰施工的主要控制荷载. 为研究跨海桥梁施工期围堰波流力，采用垂向多层σ坐标变换模型追踪三维波流自由液面，添加浸没边界法（IBM）处理不规则结构物界面，建立了基于LES的三维波流与结构物相互作用的数值模型，利用所建立并验证的三维数值模型模拟不同长宽比的矩形围堰与斜向波流的相互作用. 分析结果表明:所建立的三维数值模型能够较好地模拟矩形结构波流力；长宽比为1.0时，由于结构的对称性，波流入射角对围堰总波流力影响很小，增幅均在5%以内；随着长宽比的增加，波流入射角对围堰总波流力的影响增大；如长宽比为2.0时，波流沿纵桥向入射时（90°）结构的总波流力约为沿横桥向入射时（0°）总波流力的2.48倍. 与纯波情况相比，矩形围堰波流力普遍比纯波力偏大，但入射角对结构纯波力或波流力的影响系数较为接近.      

降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理, 自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统, 对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测, 揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式; 基于裂土边坡的渐进破坏模式, 提出了土体饱和比概念, 将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层; 以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律, 并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明: 对于未形成裂隙的边坡, 连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制; 裂隙形成后, 雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区, 导致基质吸力降幅达82.50%~87.14%, 而由其贡献的抗剪强度迅速损失, 从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形, 降雨停止后坡体仍处于蠕变过程, 坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模; 土体经历胀缩、蠕变而变得松散, 裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下, 初始裂隙深度愈深, 稳定系数愈低, 破坏愈快; 对具有同一裂隙深度的边坡, 其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降低, 土体饱和比增长愈快, 表征边坡内部出现大面积连通型饱和区, 这是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。      

抛石基床振夯工艺在重力式码头施工中的应用

针对重力式码头基床抛石中传统的重锤夯实及爆破夯实工艺效率较低、对周边环境影响较大等问题，进行振动夯实的试验和研究。通过典型试验确定振夯基床厚度、夯锤转速、单点振夯时间等施工参数，并分析和检验振夯效果，验证了抛石基床振夯施工工艺的可行性。该工艺可大幅度提高作业效率和夯实质量，为类似工程提供借鉴。     

半刚性基层沥青路面反射裂缝足尺试验研究

通过反射裂缝足尺试验来评价纤维增强沥青混合料和玻璃纤维土工格栅对抑制反射裂缝的效果，对抑制机理作了分析。试验证明，在普通沥青混合料中加入聚酯纤维以及使用改性沥青可使脆化点温度降低，增强低温抗裂性，加入聚酯纤维和在基层与面层之间铺设玻璃纤维格栅可有效抑制反射裂缝。