墙体周期性非稳态传热研究方法的探讨

通过对两种墙体传热数值计算方法的分析比较，并应用它们分析普通粘土墙体的周期性非稳态传热，通过分析它们的计算结果，最终得出使用有限元法分析墙体非稳态传热，更直观，更精确地反映出实际情况下的传热。并提出可以运用有限元法来对各种墙体的传热实际情况进行模拟，并用它来指导实际操作，这样就可以省掉很大一笔精力和财力。     

建筑物绕流的非稳态数值模拟研究

建筑物绕流是一种典型的钝体绕流形式,而钝体绕流通常具有非稳态流动特征,本文主要工作是对建筑物绕流的非稳态流场进行数值模拟研究。首先采用了RNG k-ε模型对方柱绕流进行非稳态数值模拟研究,通过与实验以及大涡模拟结果进行比较,发现RNG k-ε模型可以获得满意结果;接着又对一种典型的建筑物绕流形式进行数值模拟研究,分别采用了稳态和非稳态模拟方法,模拟结果表明了采用非稳态数值模拟方法可以获得与实验以及大涡模拟更为接近的结果。     

考虑非达西效应的多孔介质与自由流体多层泊松流求解问题

对多孔介质内部,以及多孔介质与自由流体界面间的复杂质量、动量传递问题进行分析研究。提出含有多孔介质层和流体层复杂结构下,考虑非达西效应的量纲一化的通用数学方程式,指出以往文献得不到解析解是由于处理超大指数的数学原因,设定物理参数的制约条件是不合理的。提出将多孔介质层分为核心区域与边界影响区,以多孔介质和流体层同时存在的多层结构水平泊松流为例,采用Runge-Kutta-Gill方法进行基础稳定流解的数值求解,与以往模型进行对比验证。研究结果表明:在Da数与孔隙度ε不变情况下,单独改变Re数对流型结构并未有多大改变,但改变Da数与孔隙度均对流型有较大影响。     

爆炸荷载下混凝土构件动力方程的差分解

爆炸荷载下混凝土构件的动力方程为非齐次偏微分方程,通常采用数值法迭代求解,迭代过程需同时考虑材料非线性和应变率效应。采用差分法求解爆炸荷载下构件的动力方程,同时考虑弯曲变形和剪切变形,将材料非线性和应变率效应融入差分迭代过程,应用分层法模型计算节点弯矩,考虑混凝土开裂引起的截面弯曲刚度退化和变形的非线性变化,这些改进步骤,提高了分析的严密性和精确度。差分结果与他人实验数据吻合良好,与LS-DYNA有限元分析具有相当的精度。     

考虑井周堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型

针对传统定水头井流模型无法反映井周含水层堵塞对含水层渗流响应影响的问题,在假设井周含水层渗透系数在堵塞作用下随时间呈指数形式衰减的基础上,建立了考虑堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型。通过对模型进行变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换及其逆变换,推导了定解问题在Laplace空间的解,并采用Stehfest数值逆变换方法得到了实时空间内的半解析解。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数K_r,∞会减小回灌过程中回灌流量和水头抬升,并降低含水层的拟稳态渗流响应,而较大的渗透系数衰减指数λ仅降低了渗透系数衰减过程中水头抬升和回灌流量,并不影响含水层达到拟稳态时的渗流状态;因K_r,∞和λ不同引起的水头差沿径向距离先增大后减小,在井周堵塞区与主含水层交界面达到最大值;回灌堵塞使得水头抬升分布在井周堵塞区与主含水层交界面上存在明显的折点,并造成含水层水头在抬升过程中存在显著的下降阶段,上述特征可为回灌堵塞评估与预测提供参考。     

考虑承压含水层间越流的地下水回灌现场试验研究

当场地存在多层层间有一定水力联系的承压含水层时,基坑内降水可引发基坑止水帷幕墙底以下的承压含水层的水头下降,并相应引起坑外多个含水层水位降低,若对所有层进行回灌则将导致成本大幅提高,此时可对某一层回灌,通过越流对其他含水层进行水位补给。通过在天津地铁某车站基坑所在场地开展抽水试验、单井回灌试验、先抽后灌试验对基坑内外的水力联系、不同含水层间的水力联系和隔层回灌的效果进行了研究。结果表明,由于各含水层间之间有一定水力联系导致竖向越流补给较强,基坑内疏干降水可引起坑外承压含水层水头下降并引起坑外地层沉降。对基坑外第Ⅰ微承压含水层进行回灌可有效对其上部潜水层和下部第Ⅱ-1承压层的水头起到抬升作用,通过隔层回灌从而控制其水位下降导致的坑外沉降。对第Ⅰ承压含水层进行回灌对基坑外第Ⅱ-2承压层水位抬升也有一定的作用,但是尚不足以使其因基坑内降水引起的坑外水位下降值完全恢复,建议结合设置此层的备用回灌井以控制其水位下降。     

均质箱梁在分布动载作用下考虑剪力滞效应的稳态解

动力响应计算是薄壁箱梁设计中需要考虑的重要问题之一。本文基于Hamilton原理,考虑薄壁截面翼缘的剪力滞效应,推出了均质箱梁在分布动载作用下的控制微分方程和边界条件,采用分离变量法求出了简支均质薄壁箱梁在均布简谐动载下的稳态解。通过数字算例,研究了不同频率动载作用下,结构的动挠度、动应力、剪力滞系数、挠度放大系数和应力放大系数在共振区和非共振区的变化情况,以及与简谐动载相位的关系,分析了剪力滞效应对薄壁箱梁动力响应的影响,为薄壁箱梁的动力设计与计算提供了依据。     

基于颗粒流的抗滑桩土拱效应研究

抗滑桩土拱效应的研究目前主要是建立在连续介质理论基础上,难以考虑土体颗粒粒度组成等重要影响因素,因此有必要进一步深入揭示土体这种非连续、非均匀散粒体的成拱机理。利用颗粒流方法,研究了抗滑桩截面大小、间距、桩土相对变形速度和土体颗粒粒度组成对土拱效应的形成、发展、破坏和再形成过程的影响,并揭示了这些因素对土拱的极限承载能力、残余承载能力和桩土荷载分担比的影响规律。结果表明：以上因素对抗滑桩土拱效应影响显著。土拱的极限承载能力随桩间距与桩宽的相对比例增大而减小,随桩土间的相对运动速度和土颗粒的分布宽度增大而增大;残余承载能力和桩体荷载分担比随桩间距与桩宽的相对比例和土颗粒的分布宽度增大而减小,随桩土间的相对运动速度增大而增大。因此在抗滑桩设计及布桩位置选择时,应尽可能考虑相关影响因素,以优化设计,节省投资。     

天然气管道脉动流、气锤效应的影响及解决措施

介绍了在工业生产天然气管路中由于脉动流引起的气锤效应及解决办法。对气锤效应的影响和破坏力加以分析。     

对桥梁立柱明渠拟非均匀流计算方法的探讨

在满足恒定流、正坡、长而直的棱柱体、粗糙度不变化4个条件时才会有均匀水流出现,水工建筑物(桥涵)干扰均会产生非均匀流。其总水头线、水面线、底坡线沿程很难相等,工程设计人员往往采用明渠均匀流的近似值来计算过水断面的流量能力,未考虑局部过水断面的较小突变引起附加阻力消耗的机械能。考虑到河道防洪能力、汛期排涝等安全因素的重要性,采用拟非均匀流计算方法更逼近现实情况。     

承压含水层非稳定流有限层分析

利用伽辽金法,推导了以傅立叶函数为基础的层状非均质各向异性承压含水层非稳定流有限层方程,编制了相应的计算程序。通过算例的有限层解与解析解的对比分析,在验证有限层法正确性的基础上,深入探讨了计算区域、计算项数等因素对计算结果的影响,得到了计算区域尺寸影响有限层解的收敛速度等结论,最后给出了一定精度条件下计算项数选用的近似估算公式。     

径向双层各向异性的承压层井流模型及渗流分析

考虑了抽水井表皮层的非均质、各向异性和上覆弱透水层的越流作用,建立径向双层各向异性非稳定承压井流模型。对竖向空间变量采用有限差分法将三维渗流偏微分方程初边值问题转化为矩阵偏微分方程初边值问题。应用拉普拉斯变换和矩阵理论求得径向扰动层(表皮层)和非扰动层各自水头降的半解析解。应用所求解对表皮层径向渗透系数沿抽水井线性变化和随机变化两种情形进行实例计算和分析,结果表明,负表皮效应使承压含水层的水头降增幅变大,导致水头降曲线在径向交界处出现上折;而正表皮效应使承压含水层的水头降增幅变小,导致水头降曲线在径向交界处出现下折;某一层位处的承压含水层水头降,既受同水平层的表皮层渗透系数影响,又受到相邻上下层的表皮层渗透系数的影响。     

承压-潜水含水层完整反滤回灌井的稳定流计算

反滤回灌井是地下水库中一种有效的回灌设施,它由回灌井和井口的反滤层组成。完整反滤回灌井井流运动由反滤层的竖向流和完整井的水平流组合而成,文中提出了承压-潜水含水层中完整反滤回灌井稳定流的计算方法,结合实例说明了反滤回灌井的回灌量大大低于普通回灌井的回灌量,并分析了反滤层、井损、回灌堵塞和影响半径等因素对回灌量的影响。     

未穿透覆盖层的自流井渗流模型与解析解

针对未打穿覆盖层的泉水井抽水引起下卧承压地下水渗流问题建立了数学模型,应用Laplace-Hankel变换及其逆变换求解得到定水头边界条件下承压层水头降的解析解。通过算例分析了承压含水层水头降发展和分布规律以及影响因素,结果表明:阻越流系数对承压含水层的水头降速率和幅度均有明显的影响,阻越流系数越小,承压水头下降的速率和幅度值都越小,且水头降越快达到最大值和稳定流状态;靠近承压含水层顶面水头降最大,随着深度增加而减小,距井越近水头降沿厚度分布越不均匀;承压含水层各向异性对抽水引起的水头降影响较大,K_r/K_v越小承压水头下降的速率和幅度均越大;承压含水层的宽度和厚度均对水头降有很大影响,宽度越大,水头降越明显,而厚度越大,水头降越小。