波流作用下双体组合式网箱水动力特性研究

运用刚体运动学原理及集中质量方法,建立了双体组合式网箱浮架、网衣、锚绳及浮子的受力运动方程数学模型,利用物理模型试验对数学模型进行了验证。结果表明,所建立的数学模型具有较好的可靠性及准确性。在此基础上运用数学模型,计算了在不同波流工况下,双体组合式网箱的锚绳受力、浮架运动及网衣变形。计算结果表明:在相同工况下,三类锚绳相比,连接锚绳受力最大,锚碇锚绳受力次之,网格锚绳受力最小;各种工况下,三类锚绳的受力随流速、波高的增加有不同程度的增加,随周期的增加有一定程度的减小;浮架中心点水平方向运动幅度总体表现为随流速的增加有一定程度的增加,竖直方向运动幅度总体表现为随流速的增加略有减小,浮架中心点水平、竖直方向运动幅度随波高、周期的增加均有一定程度的增加;浮架倾角随流速的变化不明显,随波高的增加有一定程度的增加,随周期的增加有一定程度的减小;网衣体积损失率总体上表现为随流速的增加有一定程度的增加,波高、周期变化对网衣变形影响较小。     

复杂水流下沉管管节浮运阻力的数值模拟

沉管管节的浮运阻力是确定工程施工方案的关键。笔者分析了管节在浮运时的运动及阻力状态,建立了管节浮运的数值分析模型,利用CFD软件STAR-CCM+对佛山沉管隧道管节在不同干舷、航向与不同流速水流作用下的浮运阻力进行了数值模拟分析,探讨了沉管在不同水流环境下浮运的阻力特性。研究表明,建立的数值分析模型适用于复杂水流作用下沉管管节浮运阻力的模拟分析;管节的浮运阻力随流向角的增加而增大;随着浮运速度的增加,管节浮运阻力快速增大;随干舷值增大,管节的浮运阻力减小。本研究成果将为佛山沉管隧道管节的浮运施工提供理论指导。     

螺旋槽强化表面结垢影响因素的模拟分析

本文通过模型模拟了螺旋槽强化表面的结垢过程,分析了多种影响因素条件下污垢热阻随时间的变化.结果表明:污垢热阻随流速的增加而减小,随溶液入口温度和热流体入口温度的增加而增大;污垢热阻随初始溶液硬度的增加呈现先增大后减小的变化趋势;螺旋槽管几何尺寸对表面热阻形成有较大影响,污垢热阻随螺旋槽管槽深的增加而减小,随螺距的增加而增大.同时,本文从污垢形成机理方面分析了各因素对结垢过程的影响.     

基于FLUENT天然气集输管道直角弯管磨损分析

应用Fluent软件对直角弯管磨损情况进行数值模拟,研究天然气集输过程中有浮升力和无浮升力条件下不同颗粒直径、不同气流流速条件对弯管磨损的影响,研究结果表明:无浮升力和有浮升力条件下,随着粒径增大,弯管壁面的1.5 s累计最大冲蚀量先减小后逐渐增大,粒径小于50μm的微小颗粒对管壁的冲蚀磨损程度较小。有浮升力条件下,管道壁面的1.5 s累计冲蚀量有所增大,这是由于颗粒在浮升力作用下更多地碰撞弯管壁面。无浮升力和有浮升力条件下,随着粒径增大,弯管壁面的1.5s累计最大沉积量先快速下降而后缓慢增加。有浮升力的条件下,颗粒运动对壁面的沉积效应有所缓解,随着粒径的不断增大,浮升力对管壁的沉积影响逐渐变小。较小粒径的颗粒受浮升力影响在管道沉积方面表现更为敏感。无浮升力和有浮升力条件下,随着气流入口流速的不断增大,弯管壁面的1.5 s累计最大冲蚀量逐渐增大。有浮升力条件下,当入口流速增大时,增大的浮升力导致颗粒跳跃增多,浮升力作用增强了颗粒对弯管壁面的冲蚀破坏。无浮升力和有浮升力条件下,随着气流入口流速的不断增大,弯管壁面的1.5 s累计最大沉积量呈现先减小后逐渐增大的趋势。有浮升力条件下,入口流速增大时,边界层内速度梯度使颗粒旋转而产生更大的浮升力,致使颗粒的沉积量减少。但随着入口流速的继续增大,边界层厚度逐渐变薄,,浮升力的影响作用减小,颗粒沉积量增大。合理控制入口流速能够有效减少管道磨损。     

盾构隧道管片施工期上浮影响因素的现场试验研究

针对盾构掘进施工时常面临的管片局部或整体性上浮问题，依托宁波地区2例施工期发生较大上浮的地铁盾构隧道工程实例，选择地层特性、埋深等外部条件相似的区段建立掘进速度、总推力反力的竖向分力、同步注浆压力等盾构施工参数以及同步注浆浆液配比的现场试验段，并结合试验段管片上浮的现场监测数据分析上述不同单一因素对施工期管片上浮的影响规律。研究结果表明：管片下半侧注浆压力高于上半侧注浆压力时，管片上浮量增大，当压力差达0.3 MPa时，管片上浮量增加约20 mm；总推力反力变化不大的基础上，其竖直向上的分力增大时，管片上浮量相应增大，当分力增加260 kN，管片上浮量增加约15 mm；在同步注浆胶凝材料总量不变、且非胶凝材料掺量不变的基础上，随着粉灰比、水灰比的减小，浆液抗压强度、黏聚力提高，初凝时间缩短，管片上浮量减小，当每3 m3浆液中水泥的相对掺量增加100 kg，管片上浮能减小19.8 mm；掘进速度单因素对施工期管片上浮无明显影响。     

超临界CO2在水平螺旋凹槽管中传热和压降特性的数值研究

采用RNG K-ε模型对超临界CO₂在水平螺旋凹槽管和光管管内的冷却换热特性进行了数值模拟，并对速度场、温度场及涡量进行了对比分析，证明了螺旋凹槽管比光管具有更好的换热性能。探究了在不同入口雷诺数、入口压力及有无浮升力条件下，螺旋凹槽管整体换热性能的变化。结果显示：螺旋凹槽管的换热系数随着入口雷诺数的增大而增大，而在不同入口压力下，换热系数与比热容的变化趋势一致；在不同入口压力和入口雷诺数条件下，螺旋凹槽管的换热系数都在拟临界温度附近达到最大值；有浮升力可以增强换热强度，且主要表现在拟临界温度附近，随着雷诺数增大，重力引起的浮升力效应更明显；压降随着入口压力和入口雷诺数的增大而增大，随温度单调降低，随着超临界CO₂温度的升高，低温状态下压降急剧降低，在拟临界温度后开始缓慢变化。     

螺旋隧道最佳线形曲率研究

基于四川省九寨沟–绵阳公路螺旋隧道的工程背景,采用有限元方法研究了螺旋隧道的线性曲率,主要研究结论如下。(1)从围岩应力特征的角度来看,螺旋隧道外部的围岩应力大小与变形情况都随螺旋隧道的曲率半径的减小而增大,并且增加速度随曲率半径减小而加快。(2)螺旋隧道外部围岩的塑性区大小随曲率半径减小从无到有,塑性区的面积伴随螺旋隧道曲率半径减小而增大。(3)从螺旋隧道初次支护受力的方面来看,随螺旋隧道曲率半径的减小,螺旋隧道初次支护的最大拉应力不断增大,而且增加的速度随着曲率半径的减小而加快。     

混凝土泵送阻力影响规律试验研究

应用混凝土泵送压力测定试验台开展泵送机构倾角、推送速度和加速度对混凝土泵送阻力影响的试验。结果表明：空载工况下,泵送机构倾角对泵送阻力的影响不大;仅推送直管混凝土时,随着泵送机构倾角增大,泵送阻力增加;泵送压力与推送速度并不是正相关的关系;加速推送全管（直管+锥管）混凝土时,推送加速度越大,泵送阻力越大;而推送直管混凝土时,推送加速度越大,泵送阻力越小。此外,直管混凝土工况下随着推送减加速度增大,平均推送压力减小。     

水泥砂浆表层溶蚀-冲刷腐蚀失效过程的试验研究

先利用1 mol/L NH4Cl溶液对水泥砂浆环形试件进行静水溶蚀，通过酚酞滴定法和扫描电子显微镜（SEM/EDS）测试溶蚀过程中水泥砂浆试件的溶蚀深度和表层钙硅比，用于表征试件表层的静水溶蚀损伤程度；然后采用自行设计制作的水中水泥砂浆环形试件自旋转冲刷腐蚀装置开展经静水溶蚀的环形试件在不同流速条件下的冲刷试验，以质量损失速率表征水泥砂浆表层冲刷腐蚀性能，分析静水溶蚀损伤程度和流速对试件损伤失效过程及冲刷腐蚀性能的影响。结果表明，在静水溶蚀过程中，试件的溶蚀深度与浸泡时间的平方根成线性关系，表层钙硅比随浸泡时间的增加而减小；在水流冲刷过程中，试件表面剪应力与流速的1.8次方呈线性关系，试件的质量损失速率随流速和表层静水溶蚀损伤程度的增加而增大，且静水溶蚀损伤程度越大，质量损失速率增加越显著。     

低温地板辐射采暖传热分析

建立低温地板辐射采暖二维稳态导热数学模型,利用CFD模拟分析供回水平均温度、室内温度、盘管间距、埋管厚度、热水流速及盘管管径对热流密度和温度分布的影响。结果表明热流密度随盘管管径、供回水平均温度增大而增大,随室内温度、盘管间距、埋管厚度增加而减小;温差随盘管管径、供回水平均温度、盘管间距增大而增大,随室内温度、埋管厚度增加而减小,而热水流速影响较小。