盾构隧道壁后注浆中“定时浆”试验研究

我国盾构隧道广泛使用凝结时间较长的单液浆,但由于注入后不能及时凝结常常引发管片上浮、浆液流失等工程问题。针对这些问题提出“定时浆”的概念。通过在单液硬性浆中添加氯化铝溶液与水玻璃,基于浆液的胶结时间、流动度、28 d强度等指标研究了“定时浆”的配方。结果表明： 1）通过先加入氯化铝溶液再加入水玻璃的方法,可以实现浆液“定时”凝结; 2）在硬性浆中掺加0.50%~0.75%的氯化铝溶液、1.00%~1.25%的水玻璃,可以达到良好的定时效果; 3）通过简单的注浆设备改造可以形成“双液单注”的定时注浆工艺。     

基于宾汉姆流体的土压平衡盾构螺旋输送机排土量研究

为确保土压平衡盾构掘进过程中有效控制排土量,须考虑螺旋输送机构造特征和渣土性质对其影响。将改良后流塑性状态的渣土假设为宾汉姆流体,并基于螺旋输送机构造沿其螺旋排土方向展开成一长条形的长方体排土模型的基础上推导盾构螺旋输送机的理论排土量计算公式。通过对排土量影响因素进行分析表明： 1）排土量受开挖面支护压力、渣土的初始剪切屈服应力影响较大,而受渣土的塑性黏度影响较小; 2）随着隧道埋深和开挖面支护压力的增加,改良渣土的流塑性降低。将该理论成果应用于指导广州地铁21号线浅覆土全断面砂土地层某区间隧道盾构掘进中的渣土改良,开挖面支护压力保持了稳定,地表沉降控制为5 mm。     

基于磁处理法的隧道永磁体排水管防结晶试验

为预防隧道排水管结晶堵塞,提出永磁体排水管关键技术指标,通过自制的永磁体排水管开展室内试验和现场试验,研究磁场强度、流量、磁体布置间距对永磁体排水管内结晶的影响,根据不同条件下结晶物的质量变化和SEM图像进行试验分析。结果表明： 1）磁场强度为0.1~0.3 T时永磁体排水管具有较好的防结晶效果,磁场强度超过0.2 T后防结晶效果逐渐降低,当磁场强度为0.4 T时永磁体排水管内结晶量反而大于普通排水管; 2）随着试验管段内溶液流量增大,永磁体排水管的防结晶效果增强,但当流量超过450 mL/s之后,防结晶效果不再随流量增大而增强; 3）经永磁体处理后,管道内的结晶物由规则的立方体形状转变为粗糙松散的不规则体,由硬质块状转变为粉末状,有从方解石向文石、球霞石转化的趋势; 4）随着管道永磁体布置间距减小,管道内最终结晶量呈下降趋势,在10、40、70 cm 3种永磁体布置间距中,最佳布置间距为40 cm。     

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。     

脱脂清洗液处理回用技术研究

采用无机陶瓷膜超滤工艺对东风商用车公司车身厂涂装生产线脱脂工序预脱脂槽中的脱脂清洗液进行了小试和中试试验研究。试验结果表明,采用无机陶瓷膜对脱脂液进行处理回用,可以长时间控制脱脂液中油污浓度保持在250mg/L以下的水平,回用的透过液对工件脱脂效果与回用前没有明显差别。采用无机陶瓷膜分离技术对脱脂液进行处理回用是较好的一种清洁生产工艺。     

汽车挡风玻璃除霜性能数值模拟分析

本文采用计算流体力学软件STAR-CCM+对某新开发汽车除霜风道进行数值模拟。通过稳态计算来预测汽车的除霜性能,对除霜效果进行了探讨,并进行了试验。对比模拟结果和试验结果总体比较接近,验证了CFD模拟的的可靠性,为汽车挡风玻璃除霜效果模拟工程提供了参考。     

FLAC3D流固耦合渗流模型探讨

FLAC3D有限元软件内置4种渗流模型,直接决定计算结果正确与否。渗流场在三维空间中分布复杂,难以根据计算公式定量选用何种模型,不同文献渗流模型选择标准也不相同。为了找到简单、快速、合理的选择方法,有必要对4种渗流模型进行受力分析。以一100 m×100 m×10 m各项同性弹性立方体为例,基于4种渗流模型设计4种工况。通过对比和分析各工况下总应力和孔隙水压分布情况,主要结论如下： 1）模型A、模型C外荷载均由土颗粒骨架承担,其余2种模型流体也参与受力; 2）流体分担外荷载的比例与刚度系数和时间有关; 3）FLAC3D流固耦合过程正是通过调整刚度比、打开和关闭力学-流体进程来实现的。目前我国流固耦合计算基本基于FLAC3D有限元软件,文中结论适用于基础、隧道、基坑等工程,可供相关从业人士借鉴参考。     

基于孔隙结构的土体未冻水含量滞回效应研究

冻结特征曲线（SFCC）是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线,是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象,采用低场核磁共振（NMR）技术,测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙结构分布图,研究土体在冻融循环作用下冻结特征曲线的变化。试验结果表明：随着循环次数的增加,土体孔隙分布发生了变化,进而导致冻结特征曲线滞回圈和特征温度点的变化,冻结特征曲线变化的本质是孔隙结构的变化;从微观结构出发得到了基于孔隙结构的SFCC表达式,指出融化过程的冻结特征曲线是主冻结特征曲线;结合试验数据的对比分析,模型有效展示了多次冻融循环下土体冻结特征曲线的滞回效应,适用于多次循环下的非饱和冻土。     

基于OpenFOAM的发动机舱回流计算方法研究

研究车辆在怠速工况下的发动机舱热空气回流问题,基于OpenFOAM 软件进行回流计算方法的开发。通过设置监控面及组分转换面来重新定义格栅新空气和舱内回流热空气等组分,可直接计算出回流在监控面上的分布及回流率和回流量。根据开发的方法对某款插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV）车型进行计算并提出不同的优化方案,使其发动机舱回流率从32.7% 分别降低至24.0%和9.3%,回流量从0.169 kg/s分别降低至0.128 kg/s和0.048 kg/s,从而降低了冷凝器等散热器的进风温度,提高了怠速工况下热管理系统的性能。     

Flow-field guided steering control for rigid autonomous ground vehicles in low-speed manoeuvring

ABSTRACT

This paper studies the low-speed manoeuvring problem for autono-mous ground vehicles operating in complex static environments. Making use of the intrinsic property of a fluid to naturally find its way to an outflow destination, a novel guidance method is proposed. In this approach, a reference flow field is calculated numerically through Computational Fluid Dynamics, based on which both the reference path topology and the steering reference to achieve the path are derived in a single process. Steering control considers three constraints: obstacle and boundary avoidance, rigidity of the vehicle, plus the non-holonomic velocity constraints due to the steering system. The influences of the parameters used during the flow field simulation and the control algorithm are discussed through numerical cases. A divergency field is defined to evaluate the quality of the flow field in guiding the vehicle. This is used to identify any problematic branching features of the flow, and control is adapted in the neighbourhood of such branching features to resolve possible ambiguities in the control reference. Results demonstrate the effectiveness of the method in finding smooth and feasible motion paths, even in complex environments.