基于Flood Area模型的模袋混凝土衬砌渠道糙率系数优化方案初探

本文以河套灌区建设一分干模袋混凝土衬砌渠道为研究对象,引用Flood Area模型,将糙率系数的设置做区分化处理;对渠道区域进行划分和赋值,在经验参数的基础上,结合建设一分干模袋混凝土衬砌渠道实际情况,设置栅格糙率系数,增加糙率系数的精度。结果表明:考虑模拟中糙率系数的动态性以及渠道糙率系数较坡面糙率系数更为复杂的特点,将糙率系数的设置做区分化处理,改进后的方法简化了率定流程,以解决模拟流速普遍偏低的问题。利用高程与糙率系数的函数关系,以较全面、真实地仿真模拟模袋混凝土衬砌渠道的流场。     

非恒定流桩墩等效糙率

在考虑桩墩对流场影响的数值模拟中,等效糙率法是桩墩概化所采用的主要方法之一,其等效糙率的计算对模拟效果产生直接影响。文中以单个桩墩为例,通过理论推导得出桩墩等效糙率的公式形式及其主要影响因素,结合数学模型确定非恒定流下不同工况条件下的等效糙率,采用量纲分析法和全潮均方根流速的方法,研究非恒定流下网格面积,水深,流速,桩径对等效糙率的影响并拟合出桩墩等效糙率的计算公式,拟合效果较优、结构更为简单,同时也为多个桩墩(包括横向排列、纵向排列、横纵向排列的多个桩墩)等效糙率在近岸海域的应用奠定了基础。     

架空直立式码头结构三维数值塑性破坏分析

利用有限元法对性质复杂的混凝土结构——架空直立式码头进行塑性破坏分析,其中包括根据室内模型试验得到的混凝土参数,利用有限元软件进行数值模拟分析;结合重庆市寸滩码头模型试验资料,对数值模拟结果进行对比分析。结果表明：码头结构在受到顶层撞击力后最先破坏的是结构底层的联系梁;随着撞击荷载的增大,结构上部的纵撑、横撑两端均出现不同程度的开裂区,但整个结构未出现较大位移,表明此种结构具有较强的塑性变形能力,符合框架结构的设计原则,与试验数据比较吻合。     

考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土模型界面研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的界面力学特征,开发了考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土界面模型。在分析钢筋混凝土结构受力机理的基础上,对钢护筒和混凝土在三维尺度上的相对运动进行分解,进而建立钢护筒-混凝土界面模型的三维本构关系。选取混凝土的压缩应变作表征混凝土损伤程度的定量指标,并提出量化的计算方法来考虑混凝土的局部受压和滑移的耦合效应对界面荷载传递性能的影响。进行钢护筒-钢筋混凝土组合构件的受压性能试验,通过对比试验结果和模拟结果验证模型的适用性。     

海洋环境下港口工程混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型

通过现场暴露物理试验,实测得到了港口工程混凝土及相对应的水泥砂浆试件中氯离子的浓度分布结果,经回归分析分别得到了这两种试件的氯离子扩散系数。以此为基础,定量评估了粗骨料的稀释、曲折和界面过渡区效应对混凝土中氯离子扩散系数的影响,并建立了混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型。基于混凝土中氯离子扩散的细观数值模拟方法,验证了所建立的混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型的正确性。对细观数值模拟结果的分析可知:界面过渡区对混凝土中仅考虑粗骨料的稀释和曲折效应的氯离子扩散系数的提升效应不可忽略,应充分考虑界面过渡区的存在对混凝土中氯离子浓度分布和扩散特性的影响。     

河道二维数值模拟糙率横向分布研究

糙率是河道对水流阻力大小的描述。文中系统地总结了推求糙率的各种常用方法,分析了糙率沿河道横断面分布的非统一性。采用横断面各个垂线能坡相同的假定原理,利用谢才—曼宁公式,推导出了断面糙率再分配函数。通过点绘多条河流不同河型的不同断面形态的实测水文资料,建立了可应用于平面二维水流数值模拟中阻力沿河宽分布的经验公式,将得到的断面糙率再分配函数应用到对应的河段的平面二维流场数值计算中,计算结果与实测结果吻合良好,解决了计算流速与天然实测流速断面分布不一致的问题,提高了水流二维数值模拟的精度。     

河漫滩景观植物上轻物质附积对水力糙率的影响研究

在河道漫滩景观植物是河道环境建设的需要,但在洪水期,由于垃圾、杂草、树枝等漂浮物附着积聚在漫滩植物上导致水流阻力增加对河道防洪带来消极的影响。试验采用塑料植株来模拟灌木,以柔性的天然水草模拟洪水期的漂浮物,采用概化水槽试验研究植物分布特征及水流因素对水力糙率的影响,建立河道漫滩景观植物水草附积后糙率增长率与植物分布系数、水深、流速之间的关系式。试验结果表明:水槽在未布置植物时,糙率系数约为0.009,布置植物以后,糙率系数值在0.01~0.07之间;当植物上附着水草后,糙率系数值在0.023~0.079之间,糙率增长率为11%~130%;糙率及糙率增长率与植物分布系数、淹没深度、流速等因素相关,且呈现一定的规律性。     

基于混凝土三维球形随机骨料模型的氯离子扩散细观数值模拟

当前对于海洋环境下混凝土结构中氯离子的扩散问题的数值模拟研究大多停留在宏观层面,没有考虑混凝土细观结构的影响。针对这一问题,建立了混凝土三维球形随机骨料细观模型,并基于该模型提出了混凝土中氯离子扩散细观数值模拟方法。混凝土三维球形随机骨料模型以随机过程理论为依据,考虑了骨料粒径大小和位置分布的随机性,更接近实际情况;基于该模型的氯离子扩散细观数值模拟方法能够从细观层面反应混凝土中氯离子扩散规律,可以作为混凝土中氯离子扩散研究的重要手段。在此基础上研究了混凝土细观结构对氯离子扩散的影响,结果表明:界面过渡区厚度和扩散系数越大时,经扩散进入混凝土中的总体氯离子含量越多,但混凝土浅层区域内的氯离子含量越少;随着粗骨料体积分数的增加,混凝土中相同深度处的氯离子浓度降低。     

胶结剪力键抗剪承载力试验与数值分析

为了研究新型装配式钢-混凝土组合梁界面的力学性能,对采用不同厚度环氧砂浆作为钢与混凝土界面粘结材料的标准试件进行推出试验,得到试件的破坏模式与荷载-滑移曲线,分析了环氧砂浆层厚度对抗剪承载力的影响.引入弹簧单元对混凝土和胶结层界面粘结的力学行为进行模拟,建立了三维非线性有限元模型.基于模拟结果,得到了混凝土与胶结层剥离规律,研究结果表明:试件破坏均未发生在胶结层,数值模拟结果与推出试验结果基本吻合,环氧砂浆黏结层剥离过程是典型的脆性破坏.     

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟

为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响，导出了二维潮流桩基数模控制方程组，建立了桩基的二维潮流数值水槽，利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率，并经水溶修正后，对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算，数值模拟结果与水槽试验结果非常一致，为桩基二维潮流数值模拟技术提供了应用基础和可操作方法。     

VR、仿真与BIM技术在水运工程设计中的融合应用

针对目前水运工程复杂性高、涉及专业众多、标准化程度较低等问题,进行VR(virtual reality)、仿真与BIM(building information modeling)技术在水运工程设计中的融合应用,通过VR强大的交互功能、仿真的科学管控能力和BIM技术为实际工程提供的完整、精确的数据环境,实现工程设计中各专业的协同、信息模型的可视化和优化,为水运工程设计及管理提供科学、有效的手段。     

土与结构物半模直剪试验的颗粒流数值模拟*

使用自主改造的半模直剪仪进行土与钢板、石板的半模直剪试验,竖向荷载分级施加,分别为50kPa,100kPa,150 kPa,200 kPa。应用颗粒流离散元程序——PFC2D对土与结构物在不同法向应力条件下相互作用的半模直剪试验进行数值模拟,研究土与结构物相互作用时接触面土体变形及剪应力的变化情况。分析得出土与结构物相互作用时,土体会呈现出硬化现象。随着法向应力的增加,土的剪应力会升高。在土与结构物的接触面上,形成了一定厚度的剪切带,说明土与结构物的相互作用并不只局限于接触面,而对接触面以上一定厚度内的土体也有影响,但影响范围不大,约为5倍的粒径。土与结构物相互作用时,结构物的性质对土体剪应力的变化影响不大。     

RTA48-T型主机气动操纵系统仿真及应用

主机气动操纵系统的主要功能是完成主机的起动、换向和调速。因其包含的气动元器件多,逻辑关系复杂,一旦发生故障,难于判断,因此加强船员对气动操纵系统方面的训练和培训是轮机管理中的一项重点和难点内容。在现有轮机仿真训练系统中,主机气动操纵系统仿真模型为MAN公司的 MC型气动操纵系统,为了扩展现有轮机仿真系统的训练功能,满足不同机型气动操纵系统的训练要求,本文采用逻辑建模方法,同时又考虑到部件的延时特性,建立了瓦锡兰公司的RTA48-T型主机气动操纵系统仿真模型;利用VC++编程软件完成了模型计算;开发了主机气动操纵系统的二维可视化仿真界面;仿真结果表明,模型可以对常见故障进行仿真并与实际现象相吻合。二维界面既能展现实际系统的逻辑关系,又能对延时过程实现可视化动态展示,更好地满足了教学与培训的使用要求。     

海面粗糙度分析及其与ENSO的关系

海面粗糙度对于海洋工程、海气相互作用和军事海洋研究来讲非常重要,但由于海面粗糙度难以直接测量,因此只能通过间接计算得到。随着卫星微波遥感技术的发展,卫星高度计、散射计等为研究海面粗糙度提供了新的研究方法和研究渠道。作者利用T/P星1997-2000年的高度计反演得出的海面风场数据实现了对海面粗糙度的反演,并对太平洋海域（15°-30°N,135°-150°E）海面粗糙度进行研究,同时研究发现太平洋海面粗糙度在El-Nino、La-Nina期间有明显变化。     

船模阻力评估模块开发

依托数值水池创新专项,文章借助商业软件STARCCM+方便的可视化界面以及工程应用的经验,探索出了一套船舶阻力计算策略,然后通过策略移植和转化,开发出了基于Open FOAM的船模阻力评估模块。为了达到工业化应用的要求,在开发船模阻力评估模块时不仅力求精确性而且还要兼顾鲁棒性。最后在12艘不同类型单桨商船25个工况点的测试计算中,所有样本点的计算精度都达到了3%以内,船模阻力评估模块的工程实用性得到了验证。     

轮机故障模拟及仿真训练系统

轮机故障仿真训练是提升轮机管理人员业务能力的重要手段。以轮机系统故障机理仿真模型为基础,利用以太网通信技术构建计算机仿真训练系统。结合动态仿真操作屏、人机交互仿真软件及声光模拟等方式,全面、真实、系统地展示船舶机舱动力系统的故障机理及故障现象。所开发的实训系统在实际应用中取得了良好的效果。     

岸边集装箱起重机的数字化样机设计系统研究

基于知识工程理论和专家系统,综合运用多领域仿真、交互式用户界面、虚拟现实和数据库等技术,构建岸边集装箱起重机的数字化设计研发系统。该系统主要包括参数化驱动的三维设计模型、有限元分析模型、动力学分析模型和吊装分析模型等,通过运行结构的分析与优化、动力学分析、现场安装仿真等模块,可以实现虚拟样机的参数化驱动设计,大大减少了重复建模的工作量,该系统还可用于岸边集装箱起重机的创新设计、测试和评估。     

位置随动控制系统设计与实现

计算机控制系统是保证位置随动系统功能和性能的重要部分,文中结合船用仿真转台阐述了多机集散控制结构形式的位置随动转台的计算机控制系统方案,并以某位置随动转台为背景,对系统工程实现中的接口电路设计、电机、伺服放大器以及采样频率选取、程序设计等一系列问题进行了讨论,设计结果在位置随动试验样机中应用取得了良好效果.     

基于全过程控制的沥青混凝土路面施工工艺

根据公路沥青路面施工的工程实践,从沥青混凝土路面设计原理出发,基于沥青混凝土路面分层及结构类型,分析了沥青混合料配合比设计要点。结合沥青路面平整度的形成机理,从材料的管理、拌和、运输、摊铺、碾压等施工环节,提出了确保沥青路面平整度的技术措施。     

哈大铁路客运专线站前与站后接口设计研究

分析了客运专线站前与站后接口设计中存在的问题,系统梳理了接口设计的工作内容和设计专业,并结合哈大铁路客运专线接口设计实例,明确了站前与站后接口设计的具体内容、预埋位置、设置标准和要求,对接口设计中存在的问题提出了解决的建议。