高拱坝泄洪振动水弹性模型

以小湾工程为背景，通过水弹性模型实验，判断高拱坝泄洪所引起的振动和影响，采用自己研制的物理和力学性能优良的加重橡胶材料，在计算机的辅助下，建成了１：１５０比尺的水弹性实物模型，完善了对库水－地基－坝体－脉动荷载相互作用的模拟；采用先进的测试手段和分析软件包，对该模型的模态和多种工况泄水响应进行了全面的测试与分析，并采用计算机数值模拟与实验成果相结合的方法对坝身泄洪振动进行了结构动力分析及反分析和反     

高拱坝坝身泄洪流激振动水弹性模拟研究

研制了对混凝土坝及基岩进行水弹性模拟的新配方和材料，并用此材料成功地对黄河拉西瓦高拱坝坝身泄漏的流激振动进行水弹性模拟试验。在比尺为１：１５０的拱坝－地基－库水耦合系统的水弹性整体模型上，进行了实验模态分析，给出系统的空、满库的模态特性并与理论模态相比较；测定了拱坝坝身泄洪水舌跌落水垫塘消能时，紊流流振动的动力响应，定量地给出响应的强度和频谱；论证了高拱坝坝身泄洪的安全性。     

高拱坝泄洪振动水弹性模拟的研究

结合溪洛渡拱坝泄洪振动水弹性模型，详细分析了坝基，上，下游，坝肩的基础模拟范围及弹性材料物理特性及水弹性模型研究的影响，全面模拟了“相体－基础－库水－动荷载”四位一体流固耦联的振动系统，将数字模型与物理模型结合起来，实现了既满足水动力学相似又满足结构动力学相似的全仿真模拟，为高拱坝，大流量泄洪振动的研究开辟了一条新路。     

高拱坝泄洪振动水弹性模型研究

 以构皮滩双曲拱坝为对象,采用水弹性模型研究坝身集中泄洪、水垫塘消能所诱发的坝体振动及其影响。采用加重橡胶材料,建立了1/150的水力学和结构动力学协调相似的水弹性模型,完善了对库水、地基、坝体、水流脉动荷载相互作用的模拟。试验中采用了先进的测试手段和数据分析处理软件包,对该模型的模态和多种泄洪工况下坝体的振动响应和脉动压力进行了系统的测试和分析,并对泄洪诱发的坝体振动影响作出了评估。     

水工结构混凝土质量检测冲击弹性波技术的研发和应用

针对我国水工建筑物的老化病害状况和耐久性问题,介绍了水工混凝土建筑物混凝土质量与老化性状的常规检测方法和手段,并分析了各种方法的优缺点和研究应用进展。针对现场检测和安全评估中存在的突出问题和难题,研发了基于冲击弹性波的水工混凝土结构无损检测技术体系,包括弹性波层析成像技术、表面波法、冲击回波法及冲击弹性波测试混凝土动弹性模量技术。工程实践证明,该技术可为各类水工混凝土工程的健康诊断、修补加固及安全运行提供技术支撑。     

水工混凝土微观结构与水渗透性的关系探究

文章利用稳定渗流法测定了5种不同配合比的水工混凝土水渗透系数,并对混凝土孔隙分布、总孔隙率等微观结构利用MIP法进行了测试。试验结果表明：在水胶比较大的情况下混凝土水渗透性明显增大;总孔隙率与混凝土的水渗透性具有较好相关性,而孔径分布对其影响占主导作用;100-1000nm的孔径贡献率与混凝土水渗透性密切相关,两者的相关系数>0.95,混凝土渗透性评价以该区间的孔径贡献率为主。     

基于冲击弹性波的CT技术的原理及在水工混凝土结构无损检测中的应用

本文阐述了基于冲击弹性波的弹性波层析扫描（CT）技术的基本原理和在两个典型水工混凝土结构内部质量无损检测中的实际应用情况。冲击弹性波一般由激振锤激发,能量大且集中,测试深度显著提高,现场操作简便,对工作面要求低,与传统的超声波方法相比具有明显的优越性;检测设备自身先进的接收、采集、滤波、分析手段使测试结果受介质内杂散波的影响很小,保证了检测的精度,大大缩短了检测、数据采集、分析、形成结果的时间;检测得出的弹性波（P波）波速能够与混凝土的力学性能（动弹性模量和强度）建立直接的物理相关关系。以上优点将会使本项技术在水工混凝土结构无损检测领域得到更为广泛的应用。     

高拱坝表中孔泄洪水垫塘水力设计研究与应用述评

本文论述了高拱坝下水垫塘设计目标，科研及应用现状，水垫塘消能控制工况。表、中孔各自单独泄洪与表、中孔联合泄洪的水流流态及动水压力。论述了水势塘允许动水压力，水垫塘的长度与二道坝的位置。在高拱坝大流量，大功率条件下．采用集中泄洪，集中消能的原则及体型优化措施后，获得较好的消能效果。     

基于Monte-Carlo模拟的水工混凝土结构劣化过程分析

水工混凝土结构在工程运行时会发生劣化现象,在未及时修补的情况下将会对工程的功能及正常使用造成不利影响。通过Monte-Carlo模拟的方法可针对不同维修措施的运用随机演化混凝土结构的劣化过程,在经过足够的模拟计算后形成的劣化过程具有一定的精确性和预见性,据此可合理安排结构维修计划,调整维修周期,以实现工程安全运行、节省维修费用的目的。     

水工结构可靠度设计方法

由于目前水工结构日渐复杂,人们认识事物角度不断发生变化,传统水工结构设计与水工结构可靠度设计发展的需要不相适应。水工结构可靠度设计方法正转变为概率设计方法。笔者结合自身的工作实际和有关论著,对水工结构可靠度设计方法、方法的应用推广等进行分析。     

高耸、薄壁水工建筑物流激振动数值模拟分析方法初探

目前水工建筑物流激振动的研究方法主要有原型观测、模型试验及数值分析法,笔者应用流固耦合理论采用三维有限元法对流激振动进行了数值模拟研究,分析成果与原型观测成果相统一,验证了研究方法的可行性,可为后续类似工程分析提供参考。     

独立覆盖流形法在水工结构分析中的应用前景

针对水工结构有限元分析中存在的网格剖分困难、计算精度不易控制、成果整理工作量大等问题,采用笔者前期提出的独立覆盖流形法,发展了一系列新的分析技术:基于任意形状、任意连接和任意加密的覆盖网格,在保持结构精确几何外形的条件下进行网格自动剖分,结合计算精度控制和成果自动整理,尝试了无需人工参与的自动计算,并为水工结构工程设计与工程分析的融合打下基础;采用解析解与数值解的联合计算方式,提出了坝踵、裂缝尖端等应力奇异区的求解新思路;基于独立覆盖的梁板壳分析,为精确几何的拱坝分析与体形优化、水工薄壁结构分析开辟了新的路径。将来可在模拟水工结构施工、运行过程及考虑多种非线性的仿真分析中实现自动计算,并借助新方法提供稳定可靠的数值分析成果,以实现水工结构分析的标准化、规范化和自动化。     

锯齿形尾部结构的水力机械叶片特性的仿真研究

借鉴空气动力学领域的锯齿形尾部结构,将其引入到水力机械领域中。为了验证这一结构是否有改善水力机械水力性能(稳定流场,降低压力脉动,减少流场内漩涡)的作用,使用NACA0012型叶片作为算例,建立了NACA0012型叶片在带锯齿与不带锯齿下的三维模型,取流速,是否带锯齿,攻角为3个变量,计算得到了在各个计算工况下的非稳态流场与压力脉动数据。经分析,在5 m/s、10 m/s、15 m/s的流速下,锯齿形尾部结构能够起到改善水力机械叶片水力性能,稳定流场,减小水力振动的作用,是一种很有发展前景的水力机械优化措施。     

基于FDEM-flow的多孔水力压裂模拟

为指导水力压裂施工,用FDEM-flow方法对多孔水力压裂问题进行了研究。研究结果显示:当H2孔的水压较小时,由H1孔出发的裂缝几乎不朝H2孔偏转;当H2孔的水压较大时,H1孔出发朝下扩展的裂缝,向H2孔偏转明显;当H1,H3孔同步增大水压时,H1出发向下扩展的裂缝朝H3孔偏转,H3孔出发向上扩展的裂缝朝H1孔偏转,最终在H1孔和H3孔间形成2条相向扩展的裂缝。上述研究结果表明:水力压裂裂缝的走向会受到相邻孔的干涉,可以通过相邻孔应力干扰控制压裂裂缝的走向;同时相邻孔的干涉,可以降低注水孔的起裂水压力,这也从侧面说明了同步压裂技术的合理性。     

计算机辅助设计在水工建筑专业工程设计中的应用

本文通过对CAD软件的引进和开发,系统地论述了开发的不同的软件功能对建筑专业CAD辅助设计在水工建筑物设计方面的应用现状和应用效益。     

随机边界元法及其在水工结构可靠度分析中的应用研究

对于一些计算精度要求比较高、计算量比较小、结构比较复杂的施工结构,通常会使用边界元法进行计算,基于此,本文对随机边界元法及其在水工结构可靠度的分析运用进行了研究。     

数值模拟在水工模型试验中的应用

利用计算流体力学方法对水工模型试验中需要获取的泄流能力、流速、压力等水力学参数进行数值计算,结果与实测数据符合较好,表明可以利用数值模拟解决水工模型试验中的部分水力学问题,并可以作为水工模型试验的一个补充,为对泄水建筑物体型合理性的判断和优化提供依据。     

水工CAD开发模式探讨

微型计算机在水工设计中应用越来越广泛，设计人员根据自己的爱好及工作需要开发出了许多CAD软件，开发模式各不相同，本人根据开发中的经验，总结了常见的水工CAD开发模式，以供爱好者参考。