地下工程注浆技术研究新进展

注浆是土木、水利和矿山等工程建设中重要的防渗和加固技术。文章基于国内外注浆技术研究文献,总结了水泥等颗粒性浆液的“渗滤效应”及“黏度时空变异性”等理论研究成果,论述了非水反应高聚物、CW环氧树脂和微生物菌液等注浆新材料的应用现状及发展前景,介绍了细观力学数值模拟研究的突破性进展,可为地下工程注浆技术发展提供借鉴和启发作用。     

Definition of wind blowers for vehicles testing at chassis-dyno facilities using a CFD approach

The need to increase measurement accuracy of fuel consumption and pollutant emissions in vehicles is forcing the market to develop chassis-dyno test cells that reproduce on-road conditions realistically.Air-cooling is key to vehicle performance. It is therefore critical that the design of a test cell guarantees realistic cooling of all vehicle components, as important errors in fuel consumption and emissions measurements may otherwise arise. In a test-room, a blower placed in front of the vehicle supplies the cooling air. While there are some guidelines in the literature for the selection of fans required for emissions measurements for standard driving cycles, the information for designing the air supply system for specific tests in other areas is scarce.New Real Driving Emissions (RDE) legislation will force manufacturers to perform on-road measurements of pollutants. This represents a significant challenge due to the variability of conditions coming from non-controlled parameters. In order to optimize vehicles, different tests are performed in cells equipped with a chassis-dyno where the on-road flow field around the vehicle is reproduced as closely as possible.This work provides some guidelines for the definition of the airflow supply system of chassis-dyno facilities for vehicle optimization tests, based on a CFD analysis of the flow characteristics around the vehicle. By comparison with the solution obtained for a vehicle in real road driving conditions, the exit section of the blower and the distance between the blower exit and the car that best reproduce realistic on-road flow conditions in a test room are determined.     

流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施

以某主跨390 m的独塔流线型钢箱梁斜拉桥为工程依托，采用风洞试验与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）相结合的方法对流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施进行研究。首先，采用几何缩尺比为1∶30的主梁节段模型进行主梁涡振性能与气动控制措施优化研究；其次，采用CFD方法对主梁涡振响应进行流固耦合计算，将Newmark-β算法嵌入ANSYS Fluent用户自定义函数（User Defined Functions，UDFs）实现主梁结构振动响应求解，同时结合动网格技术实现主梁断面流固耦合分析；并根据判断条件来检索箱梁壁面上的网格单元，以获得主梁断面振动过程中的表面压力，然后结合主梁结构振动响应、表面压力以及流场特征等对主梁涡激振动机理进行分析。结果表明：该桥主梁原设计方案存在涡激共振现象，将梁底检修车轨道内移120 cm可有效抑制主梁涡振响应；主梁涡激振动响应的数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好；检修车轨道内移120 cm后主要改变了箱梁下表面平均压力系数分布特性，且箱梁表面各测点脉动压力卓越频率不一致，有效减小了主梁涡激振动响应；流线型箱梁靠近迎风侧的“被动区域”对结构涡振响应贡献较小，背风侧“驱动区域”发生周期性旋涡脱落是影响流线型箱梁涡振的主要因素。     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

基于有限元及试验对舵系无键连接的可靠性分析

以舵系的实际工况和参数为依据,采用无键连接的方式来优化舵系的连接,并利用有限元分析舵系新型无键连接的可靠性,通过有限元计算在不同工况下无键连接方式的应变及应力的分布初步验证了该连接方式的可靠性;同时以舵系实际工况的弯矩、扭矩和过载为依据建立了舵系无键连接的实验平台来验证有限元分析的结果。实验数据和分析结果表明:通过液压螺母在舵系上形成的预加载荷使舵柄和舵杆之间产生适当的静摩擦力,该静摩擦力可以提供舵系所需要的弯矩、扭矩并能够保证超载条件下舵系工作状态的稳定性及可靠性。     

某万吨级货船轴系液压联轴节更新安装及相关参数分析

文章从某万吨级货船轴系的液压联轴节更新安装出发,介绍液压联轴节的原理,装配及轴上的安装方法,分析影响扭矩传递能力的安装参数的计算及相互关系。为类似船舶液压联轴节的故障分析和更新安装提供参考。     

水管路系统低噪声配置研究

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

半潜平台内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论KdV、e KdV和MCC的适用性条件为依据,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口边界条件,建立了两层流体中内孤立波对半潜平台强非线性作用的数值模拟方法。结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且在内孤立波作用下半潜平台水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合。研究同时表明,半潜平台内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;水平力的主要成分为波浪压差力和粘性压差力,粘性压差力与波浪压差力相比较小却不可忽略,流体粘性的影响较小;垂向力中粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略。此外,半潜平台对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison和傅汝德—克雷洛夫力公式计算其内孤立波载荷是可行的。     

船用高温风机电机通风冷却风道数值研究

本文以某型船用高温风机电机为研究对象,并采用计算流体力学和数值传热学手段研究其通风冷却系统,对该船用高温风机电机通风冷却风道的流场与电机外壳表面的温度场开流固耦合数值模拟,得到了通风冷却风道的流场分布和电机外壳表面的温度场分布,并对电机外壳表面的温度分布情况进行分析。数值模拟结果可以为电机通风冷却系统的合理设计和安全可靠运行提供参考。