三峡水电站坝内埋管大比尺结构模型试验研究

结合三峡工程实际,对坝内埋管结构进行了１∶５大比尺仿真材料结构模型试验,着重研究了大直径、高水头坝内埋管结构在运行期温度荷载、坝体荷载和内水压力共同作用下的应力和强度问题试验结果表明：该埋管结构具有较高的抗裂能力和极限承载力,可保证三峡水电站的安全运行．     

三峡水电站坝内埋管非线性有限元分析

结合三峡工程实际,对坝内埋管结构进行了非线性有限元分析,着重研究了不同管顶混凝土厚度和配筋对管道结构应力和强度的影响．计算结果表明,增大管顶混凝土厚度,可以明显提高坝内埋管的抗裂安全,确保混凝土大坝的整体稳定性,但是配筋多少对管周混凝土的抗裂能力影响较小．     

三峡水电站坝内埋管非线性有限元分析

结合三峡工程实际,对坝内埋管结构进行了非线性有限元分析,着重研究了不同管顶混凝土厚度和配筋对管道结构应力和强度的影响。计算结果表明,增大管顶混凝土厚度,可以明显提高坝内埋管的抗裂安全,确保混凝土大坝的整体稳定性,但是配筋多少对管周混凝土的抗裂能力影响较小。     

混凝土内压力钢管承受内水压力的计算

本文以理论推导、工程实例和模型试验为依据,分析和比较了国内外几种混凝土内埋藏式钢管的计算办法,推荐了计算方法和提出了布置坝内埋管的限制条件,并探讨了坝内埋管的发展趋势。     

设垫层坝内埋管结构分析

通过对设垫层坝内埋管结构的计算分析，论证了在钢管外周设置垫层可以有效降低钢管外围混凝土的拉应力，提高混凝土抗裂安全，并充分发挥钢管的作用     

土壤源热泵地埋管换热实验研究

在不同的钻井和埋管结构中,利用实验装置及测试系统运行不同地埋管进水温度、进水流速等数种工况,根据土壤源热泵地埋管实际运行的测试结果讨论地埋管进水温度、流量、埋管类型、钻井深度以及运行方式对单位井深换热量的影响。实验表明,提高进水温度、流量、钻井深度以及选择合适的埋管类型可增强地埋管换热能力,间歇运行方式能够最大程度利用土壤蓄能特性,使地埋管始终能够高效换热,相比连续运行提高了33．9％,但进水温度、流量和钻井深度不能无限增大,其大小的选择需要考虑土壤源热泵主机运行性能和经济性。     

设垫层坝内埋管结构分析

通过对设垫层坝内埋管结构的计算分析，论证了在钢管外周设置垫层可以有效降低钢管外围混凝土的拉应力，提高混凝土抗裂安全，并充分发挥钢管的作用。     

地下连续墙内埋管换热器传热性能的试验研究

采用现场试验的方法对上海自然博物馆地下连续墙内埋管的传热性能进行了试验研究,分析了埋管布置形式、循环水流速、进水温度和运行模式对换热效果的影响.试验结果表明:地下连续墙内埋管的布置形式和传热性能都与传统的地埋管有较大的不同;混凝土水化热对地下连续墙体的温度有较大影响;增大埋管的支管间距可以提高其换热效果;在试验工况下的单组埋管合理流速为0.6～0.9m/s,;地下连续墙内埋管的换热量随进水温度呈线性变化;采用间歇运行的模式,可以提高热交换系统的换热量.     

双U型地埋管换热器模型的建立及实验验证

地埋管换热器与土壤的换热状况,直接影响到土壤源热泵系统的运行性能.因而建立恰当的地埋管换热器模型,对埋管与土壤的传热研究至关重要.根据钻孔内外传热的不同特点,建立了钻孔内准三维稳态导热数学模型和钻孔外二维非稳态导热数学模型;并以钻孔壁为纽带,将内、外模型组建成完整的地埋管换热器模型.进而利用Ansys有限元法建立其物理模型并进行求解.通过热响应实验,充分验证了该模型的可靠性.这为建立土壤源热泵系统模型,模拟系统长期变负荷工况运行下土壤热堆积情况奠定了坚实基础.     

坝后预应力混凝土压力背管的受力性能

结合三峡水电站坝后浅埋式压力背管的布置,研究了采用钢衬预应力混凝土结构替代原设计钢衬钢筋混凝土结构的可行性.通过分析坝管连接侧面设置与不设置软垫层对钢衬预应力混凝土压力管道本身的受力性能及管道对坝体的影响,提出了取消软垫层的设计与施工建议.研究了钢衬预应力混凝土压力管道在施工和使用阶段的受力性能     

矩形直肋地埋管换热器换热特性模拟分析

为强化地源热泵系统竖直地埋管换热器换热性能,设计了一种矩形直肋地埋管换热器,建立了矩形直肋地埋管换热器地下传热模型,利用Matlab软件模拟分析了直肋地埋管结构参数、运行参数对单U型和双U型地埋管换热器换热性能的影响。结果表明:当入口水温32℃,流速0.6 m/s,埋深100 m时,8片直肋单U型与双U型PE地埋管的单位埋深换热量与光滑管相比,分别提高了19.12%和18.28%。根据矩形直肋地埋管各参数与单位埋深换热量的相关性分析,肋片高度和肋片个数对换热性能的影响最为显著。     

地下水渗流作用下地埋管间歇散热特性

为了探求地下水渗流对地埋管换热器间歇运行性能所产生的影响,基于移动的有限长线热源理论模型解析解,利用MATLAB软件编程计算,分析渗流对单钻孔地埋管换热器的影响。同时对比分析了连续和间歇运行情况下其周围土壤的温度响应特征和过余温度场分布特点。研究表明：埋管周围土壤的温度变化是由热流密度、土壤本身的热物性和实际渗流速度耦合作用影响的,而在间歇运行下其因素影响更加明显。     

寒冷地区坝内垫层管运行期温度效应及保温措施研究(研究生论坛）

为研究寒冷地区温度变化及保温措施对坝内垫层管外包混凝土开裂状况的影响,本文基于混凝土塑性损伤模型,考虑运行期的温度作用,对某水电站坝内垫层管进行了非线性有限元分析。结果表明：由于垫层的铺设,正常运行工况下管道混凝土几乎无损伤,管道表面不会出现宏观裂缝;但在温降工况下管道顶部混凝土损伤较严重,而在温升工况下管道底部混凝土损伤更明显,相应损伤区域的钢筋应力也明显增加;坝面保温板的铺设能够有效降低结构所承担的温度荷载,改善混凝土损伤状况,降低钢筋应力,且随着保温板厚度的增加其作用效果逐渐显著,但当增加到一定程度后,其作用效果趋于稳定,同时考虑投资等工程实际情况,不宜过度增加保温板厚度,建议保温板厚度由裂缝宽度控制。     

全埋式钢衬钢筋混凝土管道与坝内垫层管比较分析

结合某坝后式水电站工程实例,对全埋式钢衬钢筋混凝土管道方案进行了平面非线性有限元分析,比较了不同管坝接缝面连接形式(垫层、冷缝、固结)对结构受力特性的影响.计算结果表明:垫层接缝方案可以有效地减少内水压力传至坝体,冷缝连接方案次之,固结方案最为不利,因此从坝体安全性角度考虑,建议在工程中使用垫层接缝方案.在坝址区域地震烈度较高或者对管、坝混凝土开裂有严格控制的工程中,建议使用坝内垫层管方案,这样不仅可以保证坝体及管道抗震安全,又能使钢管承担更多的内水压力,减少或避免管道及坝体混凝土开裂.     

垂直U型管换热器周围土壤温度场的数值模拟

目的 分析地下U型埋管周围土壤的温度分布情况,了解埋管周围土壤温度随时间的变化规律.方法 在夏季制冷工况下,对地埋管换热器中的单U型管建立了非稳态数学模型,应用数学软件MATLAB中的PDETOOL进行求解,对地埋管周围土壤的温度分布状况进行了模拟.结果 随着热泵的不断运行,埋管周围的温度越来越高,热作用半径越来越大,热泵运行10 h后,热作用半径为0.5m,埋管周围土壤温度最高达26℃.热泵运行2190 h(90 d)后,热作用半径为10 m,埋管周围土壤温度最高达45℃.结论 通过数值模拟,得出了埋管周围土壤温度随着时间的变化规律,热泵不能连续运行,要间歇运行.     

不同方式地下埋管换热器的实验研究

埋地换热器换热性能是地源热泵设计基础,针对不同埋管方式埋地换热器建立了砂石回填单 U 型、双 U 型井埋管和混凝土回填单 U 型井埋管的单井实验系统,开展埋地换热器单井的换热性能实验研究。研究了不同的土壤物性、回填材料、埋管数量和运行工况下单井换热器换热性能。     

制冷工况下水平埋管换热器运行试验研究

通过夏季工况的地源热泵运行试验,对运行过程中水平埋管的换热性能参数、试验场地周围气象因素和换热过程中土体的温湿度变化等因素进行实时监测,探讨了地源热泵运行过程中水平埋管换热器热交换性能及其周围土壤的温、湿度场变化规律。研究结果表明,地源热泵间隙运行有利于土壤温度场的恢复,随着停机时间的增加,水平埋管与周围土壤的热交换能力明显提高;气候变化对水平埋管周围土壤的温度场分布具有显著影响,随着埋深的递减,土壤温度受气候变化的影响越明显;水平埋管周围土壤温度的变化幅度随着与埋管距离的增加呈递减趋势,其影响半径为1.0m左右;热交换对水平埋管周围土壤湿度场的影响不明显,但大气降雨引起的地表水入渗对土壤湿度场的分布具有显著影响。     

压力钢管可靠度分析基本变量的统计特性

通过对有关资料的统计分析 ,提出了钢管静水压力、水锤压力、地下埋管围岩承载率、坝后背管抗力计算模式等的统计参数和概率分布类型 ,可供水电站压力钢管可靠度分析和确定分项系数时参考     

基于多极理论传热模型的垂直U型地埋管传热特性研究

地埋管循环介质出口温度不仅仅反映了地埋管的换热能力,同时极大地影响着热泵主机的运行效率,是地埋管换热过程的一个重要能效特性参数,可通过引入能效系数来反映。文基于地埋管轴向流动多极理论传热模型对不同的回填材料物性、支管间距、地埋管埋设深度、土壤物性、管内循环介质流速条件下地埋管传热过程进行动态模拟和分析,得出了各重要特性参数的变化对U型地埋管传热能效的影响规律,可为土壤源热泵地埋管换热器的设计提供参考。     

压力钢管可靠度分析基本变量的统计特性

通过对有关资料的统计分析,提出了钢管静水压力、水锤压力,地下埋管围岩承载率、坝后背管抗力计算模式等的统计参数和概率分布类型,可供水电站压力钢管可靠度分析的确定分项系数时参考。