串列双圆柱涡激振动响应的数值模拟

该文利用动网格技术对雷诺数Re=100的串列双圆柱的涡激振动响应特性进行了详尽的数值研究。研究了上游圆柱固定,下游圆柱横向振动时,不同间距比(L/D=2-5)和折合流速(Ur=2.4-12)对上、下游圆柱的升阻力特性、涡激振动响应特性和圆柱间干扰效应的影响;以及下游圆柱双自由度(横向和流向振动)涡激振动响应特性。研究发现:随着间距比的增大,下游圆柱开始进入"锁定区间"的Ur减小,且下游圆柱的涡激振动对上游圆柱的影响逐渐减弱,但上游圆柱对下游圆柱的干涉效应一直存在。对于不同间距比,在折合流速Ur=7.2附近,下游圆柱的升阻力系数具有很明显的"跳跃"现象,并出现阻力峰值,且不同间距比的下游圆柱都在Ur=7.2时获得最大振幅且幅值相近,这意味着下游圆柱可能在此折合速度下被完全诱导,当下游圆柱被完全诱导振动后,间距比对圆柱振幅的影响较小。不同的折合流速下,小间距比(L/D=2)和大间距比(L/D=5)的尾流会表现出不同的流动形式和"2P"、"2S"等涡脱形式。下游圆柱双自由度振动时,流向振动相对横向振动振幅较小。     

附属螺旋导板抑制圆柱涡激振动的风洞试验

该文采用了一种口形截面三螺头螺旋导板用于抑制大质量阻尼比(*m??1.42)圆柱涡激振动,开展了风洞实验研究。针对弹性支撑的圆柱及其附属不同螺距螺旋导板模型,在雷诺数2.7?103-5.29?104范围内,测定相应约化速度下的振动瞬态位移。结果表明:螺距/直径比为5、10和17.5三种螺旋导板圆柱的横向及流向无因次均方根振幅均远小于单圆柱,螺旋导板对大质量阻尼比圆柱的涡激振动有较好的抑制效果,其无因次均方根振幅响应曲线无锁定区,且横向上的抑制效果比流向的抑制效果明显。此外,螺距/直径比为5的螺旋导板具有最佳抑制效果。     

串列条件下静止圆柱对振动圆柱的流致振动影响试验研究

利用圆柱群的流致振动进行海洋能发电是当前可再生能源研究的热点之一。由于多柱体绕流存在强烈的相互干扰作用,其流致振动与单圆柱有着明显的区别且运行过程中必然存在某些柱体损坏或停机的现象,对相邻圆柱产生巨大的影响。利用自循环水槽对串列条件下静止圆柱对振动圆柱的流致振动影响进行试验研究。考虑两种工况:(1)上游圆柱固定,下游圆柱可沿横流向自由振动;(2)下游圆柱固定,上游圆柱可沿横流向自由振动。结果表明:对于工况(1),当2.0≤L/D≤4.0时,固定上游圆柱对下游圆柱的振动响应起增强作用,当5.0≤L/D≤7.0时,固定上游圆柱对下游圆柱的振动响应起抑制作用;对于工况(2),当2.0≤L/D≤3.0时,固定下游圆柱对上游圆柱的振动响应起增强作用,当L/D=4.0时,固定下游圆柱对上游圆柱的振动响应起抑制作用。随着间距比的增大,振动圆柱的涡激振动(vortex induced vibration,VIV)上端分支范围逐渐减小。相比于工况(1),工况(2)中上游圆柱的振动响应对间距比更为敏感。     

圆柱附属刚性与柔性分离盘结构系统的涡激振动及驰振风洞实验研究

近年来该文作者针对圆柱涡激振动控制方法与机理开展了数值模拟和风洞实验研究,获得了一些具有典型意义的认识及涡激振动控制策略。与此同时,研究发现,有的典型涡激振动抑制装置如分离盘和整流罩等在一些条件下会发生比涡激振动更严重更复杂的不稳定现象—驰振,它非常不利于对圆柱涡激振动本身的控制。该文概述近期利用风洞实验开展刚性和柔性分离盘控制涡激振动研究时所观察到的典型特征,揭示了涡激振动以及驰振发生的条件和规律。总体来看,在该文实验条件(质量阻尼比0.19-0.2,约化速度2-38)和材料属性下,长度小于1.0 D(D为圆柱直径)的柔性分离盘可以有效控制涡激振动,而大于1.0D的柔性分离盘和刚性分离盘都引发了驰振。对于刚性分离盘,这种驰振比较复杂,与测试条件相关,有的为涡激振动诱发,有的是速度限制激励的,有的是纯粹的驰振且振动强而不停;而柔性分离盘的驰振大多是自发产生的且相对刚性分离盘弱而有限。     

基于CFD方法的变张力柔性圆柱涡激振动数值模拟

在实际海洋工程中,细长柔性结构物的涡激振动问题广受关注。该文基于切片模型,采用课题组基于开源CFD求解器OpenFOAM自主开发的,面向柔性立管涡激振动问题的viv-FOAM-SJTU求解器,对变张力作用下柔性圆柱涡激振动问题进行数值模拟,分别计算在恒定张力(工况1)及以一阶(工况2)和二阶(工况3)固有频率变化的轴向张力作用下,柔性圆柱涡激振动响应的变化。计算结果与试验吻合良好,验证了求解器的准确性。结果表明,变张力作用显著增大了结构位移响应,相比于工况1,工况2增幅约1倍,工况3增幅约25%。工况3的主振模态由一阶提升至三阶。变张力的作用使得圆柱出现多频率振动特性,体现出"和频"成分。从相图角度来看,圆柱的多频率周期振动特性明显。     

柔性分离盘抑制圆柱涡激振动的风洞试验

该文利用附属柔性分离盘对圆柱涡激振动(VIV)控制问题进行了风洞试验研究。针对弹性支撑的圆柱及不同长度柔性分离盘的试验模型,在雷诺数7 500-40 000情况下,测定不同约化速度(3.5-18.7)下的振动瞬态位移。结果表明:柔性分离盘长度(L)/圆柱直径(D)比为0.6、0.8和1三种圆柱的横向无因次均方根振幅远小于单圆柱,涡激振动抑制效果很好,均在77.6%以上,其中L=0.8D的圆柱抑制效果最佳,几乎无振动;而L=1.2D和1.5D的圆柱反而出现振动增强,约4.5%和9%。对比单圆柱的共振区,附属柔性分离盘的圆柱共振区在约化速度上更靠后且范围更大。     

圆柱结构顺流向第一不稳定区内涡激振动的研究

在实际工程中圆柱结构顺流向的涡激振动比较常见,其对结构的疲劳破坏影响也十分显著。该文分析了弹性支承圆柱在顺流向第一不稳定区内的涡激振动,运用Van der Pol方程描述对称旋涡脱落的尾迹特性,采用尾流振子模型计算结构响应,并研究了质量-阻尼参数和质量率对顺流向涡激振动的影响机理。数值计算结果表明,在第一不稳定区内,弹性支承圆柱顺流向涡激振动存在临界质量率。     

水下悬浮隧道锚索涡激动力响应分析

为研究涡激振动和参数振动共同作用下水下悬浮隧道锚索的振动响应,考虑锚索的几何非线性,将管体对锚索的作用简化为轴向激励,建立了悬浮隧道锚索非线性涡激振动方程,并用伽辽金法和龙格-库塔法对悬浮隧道锚索进行数值求解,分析了锚索产生涡激谐振、参数共振时跨中位移响应和轴向力的改变幅度,以及锚索倾斜角度对其振动特性的影响。研究结果表明,锚索产生涡激谐振和参数共振时跨中位移和轴向力大幅增大;垂度效应使得锚索的跨中位移关于平衡位置呈现出不对称性;随着锚索倾角的增大,锚索跨中位移偏移值、一阶固有频率、一阶频率锁定流速都逐渐减小。     

单圆柱涡激振动中的振幅不连续和相位切换现象研究

该文对雷诺数Re=100条件下两向自由单圆柱涡激振动进行了数值模拟,圆柱质量比为m*=2.0和m*=10.0,折合流速为U_r=2.0–10.0。研究发现,由于附加质量的影响显著,质量比m*=2.0工况的振动响应在折合流速U_r=3.8(有拍振)到U_r=3.9(无拍振)之间出现了明显的振幅最大值不连续现象,而质量比m*=10.0工况则没有出现。圆柱升力和位移之间的相位在下端分支的中部存在一个接近180°的跳跃,应用小波变换对圆柱升力的频谱研究发现,在相位跳跃前,升力的基频分量占主导;而相位跳跃后,升力的3倍频分量占主导,此时圆柱升力和位移的卓越频率不在相同,最终导致圆柱升力和位移之间相位差的跳跃。     

上游圆柱固定条件下串列三圆柱涡激振动响应和尾流特性

应用基于嵌入式迭代浸入边界法对雷诺数Re=100下串列三圆柱涡激振动进行了数值模拟,其中上游圆柱固定不动,中游和下游圆柱仅作横向振动。三圆柱间距相同,间距比L~*= 1.2、2.0和5.0,折合流速U_r=3.0-25.0,质量比m~*=2.0。研究发现,各间距比下,串列三圆柱存在强烈的相互作用,中游和下游圆柱的振幅明显大于单圆柱涡激振动的情况。随着L~*的增大,圆柱振幅整体上减小,除个别工况外,下游圆柱的振幅均大于中游圆柱的情况。当间距比较小(L~*=1.2、2.0)时,St数随折合流速的增加而缓慢减小;当间距比较大(L~*=5.0)时,St数几乎不再随折合流速变化,固定在St=0.15上。对尾流的研究发现,当振幅较小时,上游圆柱的剪切层将三圆柱包裹在一起,尾流与绕流时相似,表现为经典的卡门涡街;当振幅较大时,上游圆柱的旋涡/剪切层撞击/重附着于下游圆柱上,圆柱之间存在强烈的相互作用,尾流表现为并排的两列旋涡。     

外加剂减水率测量不确定度评定

随着科学技术的进步,外加剂已成为除水泥、粗细骨料、掺和料及水以外的第5种必备材料。减水率作为检测外加剂的一项重要指标,对判定外加剂品质的优劣起到重要的作用。根据检测数据的统计分析、计量器具的误差及仪器设备自身等实际情况进行类别判定,通过各因素的不确定度评定、合成、扩展,最终得出外加剂减水率不确定度,对外加剂减水率检测结果的可信度具有指导意义,为客观、公正评价外加剂的品质提供了有力保障。     

Analysis of causes of erosion-corrosion wear of the metal of internal surfaces of watered regions of tubes of heat-exchange devices

Causes of the appearance of erosion-corrosion wear (ECW) on inlet regions of tubes of heat-exchange devices are considered. Experimental data are used for determining the mechanism of the ECW process and suggesting measures for its prevention. __________ Translated from élektricheskie Stantsii, No. 11, November 2005, pp. 56–62.     

几种计算河流纵向弥散系数方法的比较

以水团示踪试验为例,介绍和比较了直线图解法、相关系数极值法和最优化计算法等不同的河流纵向弥散系数计算方法,指出:直线图解法在一定程度上克服了单站法和双站法的不足,但在分析河流水团示踪试验数据时,需用差分计算代替c-t曲线导数的计算,在这个过程中会产生一定的误差;相关系数极值法计算过程比较复杂,但与其他方法相比,可以避免图算过程,能够消除人为因素对计算结果精度的影响,而且还能够计算河流横断面面积;最优化计算方法多用于分析各种单站的实际观测资料.     

水文模型参数敏感性的区间分析

介绍SIMHYD降水径流模型的结构及计算原理,利用该模型模拟了丹江口以上汉江上游流域的月流量过程,并采用区间分析方法分析SIMHYD模型参数的敏感性。结果表明:SIMHYD模型可以较好地模拟该流域的月流量过程;根据参数敏感性大小可将SIMHYD模型参数归为3类:第1类为敏感参数,如SMSC和SUB;第2类为较敏感参数,如CRAK和K;第3类为非敏感参数,如INSC,COEFF和SQ。     

Prediction of reworking of the banks of lower reservoirs of pumped-storage stations

Conclusion The method examined above of predicting the reworking of banks of the LR of a PSS similar to the LR of the Dnestr PSS does not claim completeness and rigorousness of the solution and, naturally, should be refined by data of subsequent onsite observations and investigations, which will make it possible to perfect both the calculation method itself and its theoretical basis.Translated fromGidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 2, pp. 16–21, February, 1989.     

"十一五"期间鹤岗市水资源合理配置问题探讨

分析了鹤岗市水资源开发利用现状;预测了城市需水量;提出了"十一五"期间水资源合理配置的对策与措施。     

Evaluation of the margin of strength of concrete of the Sayano-Shushenskoe dam

Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 4, pp. 48–53, April, 1989.     

德泽水库混凝土面板堆石坝趾板混凝土裂缝处理

德泽水库大坝为混凝土面板堆石坝,大坝的趾板建在弱风化岩基上,趾板采用C30W12F200混凝土,趾板在浇筑完成后经检查共发现有62条裂缝,总长度达169.64 m。为了对裂缝进行有效地处理,详细分析了产生裂缝的原因,并针对不同类型的裂缝采取不同的处理措施,如Ⅰ类裂缝用化学粘补材料进行修补,Ⅱ类裂缝采取先环氧砂浆钻孔灌浆、再粘补表面的方法修补。所有裂缝经处理后,均达到防渗设计要求。     

桂林城市化水文效应分析

城市空间在流域内的范围很小，但城市化对降雨径流的形成影响很大，城市化对水环境改变也十分显著，造成水资源污染和供需矛盾日益突出。城市水文水资源研究对城市规划与建设有着十分重要的意义。