泥泵水力性能动态特征的数值模拟分析

在使用滑移网格模拟分析新设计的HDP-263-50-130-4型泥泵时,发现叶轮处于不同位置时,同一转速和流量下,泥泵的扬程、扭矩、效率均呈周期性的波动,该波动近似于正弦函数,各量波动幅度较大,波动周期等于叶轮转过两相邻叶片的夹角所需的时间 对于该型号泵,扬程的波动要领先力矩约0.21个波动周期,效率的波动领先力矩约0.34个波动周期;当叶轮的一个叶片转过蜗壳的第Ⅰ断面,且与此断面呈16.左右夹角时,泥泵达到最高效率,约为92％;当叶轮的一个叶片转向蜗壳的第Ⅰ断面且与其夹角约为29°时,泥泵效率最低,约为77％.经分析认为,泥泵水力性能波动的主因是运动叶轮与静止蜗壳之间的动静干扰,该干扰主要体现在叶轮相对涡舌的位置的变化引起涡舌周围流态的变化.     

槽型舱壁极限强度的数值分析

通过采用ANSYS软件,在考虑几何和材料非线性的基础上,对系列槽型舱壁在线性静水压下的极限强度进行了有限元数值分析。讨论了不同槽型角度、板厚、边界约束形式及用钢量等对槽型舱壁极限承载力的影响。经过计算分析发现,槽型角度及板厚的增加均对槽体极限强度和单位用钢量有影响,但前者的增加对槽体极限强度的提高更有效;舱壁约束对结构的极限承载力有较大影响;合理的边界条件能较大提高其结构承载能力。     

杭州湾潮流能资源储量估算

采用二维数值模拟方法对杭州湾海域的潮流进行了模拟,得到了杭州湾海域潮流流速的分布特征。在此基础上对杭州湾海域的潮流能储量进行估算,得到杭州湾海域潮流能储量约3.59 GW。从数值模拟的结果可以看出,杭州湾口的金塘水道、龟山航门等通道内水深、流急,潮流能密度较大,是潮流能开发的理想海域,通过对这几个通道进行计算,预计可开发量约700 MW。     

整体式桥台后土压力累积效应反分析

为了确定整体式桥台后土体在水平方向往复位移作用下的最终土压力,针对5组整体式桥台模型试验进行了有限差分数值模拟反分析;采用能够反映土体在小应变区间上高模量和高度非线性刚度特性的土体本构模型,考虑土体与桥台之间的界面特性,通过在桥台顶部施加水平位移,反分析模型试验中经过不同循环次数的台后土压力测量结果,获得了相应的土体小应变刚度参数,揭示每组试验中桥台后土体小应变刚度在往复加载过程中的演化规律;在此基础上,针对铰支座和扩展基础这2种不同的桥台底部约束条件,分别提出了估算整体式桥台后土体小应变刚度增大倍数的公式,进而提出了考虑桥台与土相互作用的整体式桥台后最终土压力的设计计算方法。研究结果表明：当桥台底部为铰支座时,往复加载前后土体小应变刚度增大倍数随桥台顶部相对位移的增大而增大,随桥台后砂土相对密度的增大而减少;当桥台底部为扩展基础时,土体小应变刚度增大倍数虽然也随桥台顶部相对位移的增大而增大,但增幅明显小于桥台底部为铰支座的工况,并且受桥台后砂土相对密度的影响不大;相比英国设计指南PD 6694-1,提出的公式能够考虑上述多个因素的影响,并能较好地预测出不同模型试验反分析得到的土体小应变刚度增大倍数,可为整体式桥台设计提供依据。     

上下臂杆直径对高速受电弓气动抬升力的影响

建立了7种不同直径上臂杆和7种不同直径下臂杆的受电弓模型,对受电弓进行空气动力学数值模拟计算,采用多体动力学方法计算了受电弓的气动抬升力,从气动力及流场特性的角度研究了受电弓上下臂杆直径对受电弓气动性能、气动抬升力的影响规律。研究结果表明：开口运行工况上臂杆气动升力和受电弓气动抬升力都随着上臂杆直径增加而增大,随着下臂杆直径增大而减小,但下臂杆直径对受电弓气动抬升力的影响较小;闭口运行工况上臂杆气动升力和受电弓气动抬升力都随着上臂杆直径增大而减小,随着下臂杆直径增加而增大;开闭口运行工况上臂杆主体杆件气动阻力仅为上臂杆气动阻力的3%~10%,气动升力为上臂杆气动升力的26%~55%,下臂杆主体杆件气动阻力为下臂杆气动阻力的10%~25%,气动升力为下臂杆气动升力的43%~68%,直径的改变对上下臂杆气动升力的影响较大,对气动阻力的影响较小;闭口运行工况上下臂杆气动阻力的绝对值都大于开口运行工况。     

复杂形体转动惯量计算方法的研究

提出用有限网格剖分法求解复杂形体转动惯量的计算方法，给出了三角形和弓形两种单元计算公式，该法简捷，精度高，适用性强，便于程序计算。     

基于高次最小二乘原理的连续刚构桥挠曲线拟合分析

为充分利用连续刚构桥桥梁健康监测系统中有限数量位移传感器,提出一种基于高次最小二乘原理的数值拟合方法,用有限测点信息有效拟合全桥的挠曲线方程。以某连续刚构桥为实际算例,全桥挠曲线拟合分析结果表明:该方法拟合连续刚构桥挠曲线方法简单、思路清晰,有利于工程实践;在边跨和中跨的拟合值与实测值的最大相对误差均小于5%,用高次最小二乘原理拟合连续刚构桥挠曲线具有足够精度。     

浅埋铁路隧道下穿公路控制地表沉降的数值分析

隧道施工引起的地表沉降机制复杂,很难定量预测隧道施工引起的地表沉降及发展过程。结合某浅埋铁路隧道施工,应用有限元软件对分部开挖进行非线性数值模拟,分析隧道开挖过程中的地表沉降变形。分析结果表明:该隧道采用拱部φ159mm大管棚、间距25cm、长度30m,掌子面帷幕注浆等超前支护措施,在确保注浆效果和管棚施工质量的条件下,地表沉降可得到较好的控制。     

布置错位通道的微混合器内流体热混合特性

基于常规平面微混合器内流体混合特性的研究,对布置错位通道的微混合器进行了三维数值模拟,分析了指定Reynolds数范围内微通道内流体的热混合特性.计算模型采用有限体积法离散、SIMPLEC算法进行层流计算.结果表明,温度在指定范围变化时,其对混合性能的扰动作用较小.此外,由于错位通道结构所产生的漩涡在促进混合的同时降低了流体工质的温度.     

某城市老旧隧道衬砌结构安全性评估

综合分析重庆市朝天门隧道施工竣工图、检测结果,结合实地考察,对该隧道进行安全性评级。采用有限元软件ANSYS建立合理的计算模型,分析衬砌结构目前的受力状况,验算隧道衬砌强度。由此,得出该隧道目前的承载能力状况,为后续加固整治提供理论依据。同时亦可为其他城市老旧隧道的检测维修提供参考。