深海高强安全浮力材料的研制及其表征

高强浮力材料对提高潜器的有效载荷,减小其外形尺寸,提高其水下安全运动性能具有重要作用.以环氧树脂为基体材料,通过填充大量空心玻璃微珠研制出密度低、强度高的固体浮力材料.对选用的W SR6101环氧树脂基体材料,筛选出适宜固化剂为顺丁烯二酸酐(MPD)、4,4′-二氨基二苯砜(DDS).通过对空心玻璃微珠进行表面改性处理,提高其和聚合物的相溶性,使玻璃微珠掺加量大幅度提高,最高可达20%.通过优化试验,获得了密度0.61~0.75 g/cm3,压缩强度40~68.96 MPa,且吸水率很低的深海高强浮力材料,性能优于国产同类材料,达到国际先进水平.对浮力材料的屈服破坏进行微观机理分析,指出应选用粘结力强的基体材料和壁厚的空心玻璃微珠.     

一种有效的中性浮力下实验体姿态机动模拟控制律设计

在空间微重力环境的地面模拟技术中,中性浮力法利用水的浮力使实验体处于漂浮状态,可以提供六自由度运动模拟,并且可进行长时间的与空间十分相似的自由运动。因此可以采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证。姿态控制作为空间任务的基本操作之一,其在中性浮力实验环境下的控制模拟非常重要,需要针对复杂的水下环境进行设计。目前针对水下航行器的研究非常广泛,但是专门针对中性浮力环境下空间任务模拟的研究并不多,缺少理论验证与仿真。本文针对中性浮力环境下实验体姿态机动模拟控制律设计问题进行研究。首先根据流体力学和动量矩定理推导出实验体的姿态动力学方程,根据四元数与角速度的关系得到实验体的姿态运动学方程;然后在理想状态下基于动力学方程,使用Lyapunov方法设计实验体的姿态机动模拟控制律,并证明了闭环系统的渐进稳定性;最后通过仿真验证了控制算法的性能,为中性浮力环境下实验体姿态机动模拟提供理论基础。     

系留气球脱系状态动力学和热特性仿真研究

针对系留气球缆绳因严重损伤或遭遇强风而断裂的极端情况,建立了系留气球脱系后升空的动力学和热力学模型,并设计出了仿真软件.运用该仿真软件对系留气球脱系状态下的动力学特性和热特性进行了仿真研究,获得了阻力系数、脱系瞬间净浮力和阀门特性对气球下降速度和气囊超压的影响关系.结果表明:下降速度的主要影响因素是阻力系数,脱系瞬间净浮力和阀门特性对下降速度的影响有限;气囊超压的主要影响因素是阻力系数、脱系瞬间净浮力和阀门特性.     

永磁型无轴承电机的设计与运行分析

针对永磁型无轴承电机设计中转矩绕组和悬浮绕组设计的特殊性，提出了一种永磁体厚度优化设计新方法.该方法基于永磁型无轴承电机运行原理，进行了永磁型转子结构、悬浮绕组和永磁体厚度优化的设计.导出了计及定、转子定位偏心的永磁型无轴承电机悬浮力的解析模型，通过对磁悬浮力与悬浮绕组电流和转子偏心关系的电磁场分析，来验证该模型的精确度，并应用该模型建立了永磁型无轴承电机的控制系统.仿真结果表明，该设计方法提高了永磁型无轴承电机的转矩和悬浮性能，降低了设计的复杂性，且样机具有良好的动、静态悬浮特性.     

某地下构筑物上浮事故分析及处理

深埋于弱透水性地层中的某地埋式水泵房因受连续大雨影响,地下水位上涨,在地下水浮力作用下不均匀上浮,严重倾斜.通过现场观测及抗浮验算判断结构为整体上浮破坏,根据其所处地形地貌及工程地质和水文地质条件,通过分析其上浮原因是施工时基坑"肥槽"回填不符合要求、设计未考虑因施工不规范而造成结构所处水文地质条件变化产生的浮力,为此提出了对地下水泵房进行抗浮加固处理的措施,并针对埋置于弱透水地层中的地下建(构)筑物的抗浮问题,对设计和施工中的关键技术进行了总结.     

一种新型转子磁体永磁偏置混合磁轴承

为了克服现有混合磁轴承具有的缺陷 ,提出一种新型转子磁体永磁偏置混合磁轴承的结构设计方案 ,并用等效磁路法对该混合磁轴承的磁路进行了分析 ,讨论了最大承载力和最大起浮力的计算方法 ,给出了样机混合磁轴承的设计结果并进行了样机试验 .理论分析和样机试验表明这一新型混合磁轴承结构简单 ,性能优良 .     

水下滑翔机浮力调节系统设计及动态性能研究

通过动力学分析,确定水下滑翔机的体积变化范围达到±200 mL就可以保持滑翔运动.比较水下滑翔机经常采用的两类改变体积的方法,选用液压方式的浮力调节系统为水下滑翔机提供动力.浮力调节系统由外部油囊、内部油缸、双向泵、单向阀和电磁开关阀组成,采用AMESim软件的仿真分析结果表明,浮力调节系统工作时间稳定、排量变化均匀.实验结果表明,水下滑翔机的体积变化可以准确测量,集成于内部油缸的传感器使体积变化的分辨率达到0.76 mL,在0.2～1.5 MPa的环境压力下,浮力调节系统的排油和回油时间稳定在80 s左右,其工作性能符合水下滑翔机运动需求.     

地下结构浮力计算方法分析

本文以地下粮仓为研究对象,按照阿基米德定律进行浮力计算,通过配重法分析,得出在地下水作用下,地下粮仓浮力影响大的结论;文章结合地下粮仓的地质情况及相关规范,认为应将浮力计算的水-仓模型调整为水-土-仓算模型,为以后地下粮仓抗浮设计研究提供参考。     

深基坑降水的水位控制

目的优化深基坑降水设计,节约工程投资,加快施工进度.方法分析了含水层稳定流潜水非完整井基坑涌水量随地下水位的变化趋势,利用回归分析方法对降水试验结果进行拟合.结果根据基坑涌水量及水位下降后形成的无水区体积与地下水位之间关系,引入涌水量比例系数和体积比例系数的概念,给出了控制基坑地下水位的公式.结论部分降水井停止降水后,利用建筑物的自重与地下水的浮力相平衡,提出了水位上升速度预测和控制方法,节省了工程投资.     

深海自持式剖面浮标浮力变化规律

为了分析海水温度、盐度、压力等环境参量对深海自持式剖面浮标净浮力的影响规律,以自主研发的4 000 m水深自持式智能浮标“浮星1号”为研究对象,建立理论模型,得到浮标整体变形量随压力、温度的变化规律. 通过压载试验及海上试验,验证了仿真模型预测结果的准确性和可靠性,得到浮标运动过程中的体积及浮力变化规律. 研究结果表明：温度对浮标体积的影响主要体现在较浅深度范围内,压力对浮标体积的影响随水深基本呈线性规律变化;浮标净浮力随着水深的增加呈非线性规律增加,在较浅深度的情况下,净浮力变化量主要受温度的影响,在较大深度的情况下,净浮力变化量主要受压力的影响;至4 000 Pa,浮标体积收缩总量为818 mL,净浮力增量等效质量为463 g.     

静止环境中倾斜浮力射流

静止环境中的倾斜浮力射流是环境水力学中的基本流态之一。本文给出了一种浮力射流的积分模型,流速和密度差剖面假定为高斯分布,并导出掺入率与当地密度弗劳德数的关系以封闭控制方程。用四阶龙格—库塔法计算这类定解问题。计算结果与试验资料吻合得很好。     

静止环境中负浮力射流的特征量

对负浮力射流特征量的研究现状予以评述和总结 ,在此基础上 ,给出圆形垂直排放负浮力射流的最大上升高度的新公式 ,并对倾斜排放射流角度与射流高度的关系进行了初步探讨     

横流均匀环境中有限长线源型扩散器正浮力射流近区特性预报

应用标准ｋ－ε湍流模型和混合有限分析方法,对均匀横流中三维线源型扩散器的正浮力射流近区特性进行了预报,分析了不同工况的流速和温度在断面上的分布,得出射流轨迹线随Ｒ变化的表达式,并分析讨论了浮射流的分叉现象及浮力对射流轨迹线的影响．     

表面浮射流的临界理查逊数研究

本文对表面浮射流的近区和远区分界问题进行了系统的研究和分析。在占有大量资料和试验数据的基础上,确定了区分这种流动近区和远区的临界理查逊数,并以此为根据,提出一系列假设,同时导演出有关的近似计算公式。     

浅水横流中底部水平热水射流近区的初始稀释--(Ⅱ)特性分析

对多种不同的流速比、不同的喷口密度佛汝德数的浅水横流中水平热水浮力射流进行了大量的数值试验，对整个流场的流动特性作了详尽的分析，得出流速比和密度佛汝德数是影响流场和温度场的主要因素。在大流速比情况下，射流存在分叉现象，流速比R=0．10为附壁（底）流动现象的临界值，并给出了最大入侵深度与流速比的拟合关系式。     

静止环境中湍浮力射流的数学模型

本文应用k—ε—■湍流模型,较详尽地推导和建立了在静止环境中的湍浮力射流的数学模型。     

徐州市区岩溶塌陷机理研究

研究了徐州市区岩溶塌陷的机理：岩溶洞穴的发育为塌陷提供了先决条件，强烈开采岩溶水导致其水位持续下降，独特的土层结构增强了潜蚀作用，促进了土洞的形成与发展．水位骤降导致土体失去浮托力，火车运行和建筑施工振动，导致土洞顶板失稳，是塌陷的触发性动因．     

风向与风速对多层建筑火灾流场的作用

从理论上研究了一幢大楼不同位置的房间发生火灾时 ,外界吹来不同风速的正向或侧向风对房间内外稳态温度场与流场的作用 .特别研究了房间内热气流流出窗外向上运动的浮力和外界风力相互作用发生的现象及其对房间内流动的影响 .首次引入了关于正向风与侧向风的第一临界速度V 1 与第二临界速度V 2 ,作为外界风速与建筑物内火灾流场相互作用有标志性的重要参数 .计算结果表明 ,当外界来流风速 |V|<|V 1|时 ,建筑物内外流动主要受向上浮力的控制 ;|V 1 |<|V|<|V 2 |时 ,建筑物内外流动主要受浮力和外界风力的共同影响 ;|V|>|V 2 |时 ,建筑物内外流场特征不再随风速地增加而改变     

Numerical simulation on influence of jet angle on jets characteristics in flowing ambient fluid

Based on the stress-algebraic model,the turbulent buoyant jet with variable density was studied by the relation between density and concentration.A simple expression for buoyancy coefficient was proposed.The governing equations of turbulent buoyant jet with variable density were closed by introducing the expression of β and the relation between density and concentration.Numerical results for the jet axis with density difference agree well with experimental ones.By finite volume method,the 2-D vertical jet's flow field with different jet angles was studied.The analysis of the relation among the vortex center,the position of separation point and jet angles shows that the circumfluence field is the largest when the jet angle is 90°.The area turbulent kinetic energy kA is proposed and the relationship between mixing intensity and jet angles is analyzed based on it.Results show that the jet angle of is the optimum condition for jet water mixing with environment water;and the reduced rate of difference between the centerline density of jet and the density of ambient water is the largest at the jet angle of 90°.     

基于火灾救生椅的设计与应用

从高层建筑消防硬件设施局限性出发,设计了便于发生火灾时应急逃生的救生椅.从总体结构、起降器结构、关键构件取材数据计算、作品创新、实验验证、使用方法等方面介绍了救生椅.该救生椅结构紧凑、使用方便、安全可靠、不占用空间,能达到应急救生的目的.