驻点法在桩群模拟中的运用

采用有限元方法建立了二维平面水流模型,并引入驻点的概念模拟水中桩柱对水流的影响,即在计算中将网格节点设置于桩柱处,并在该节点设置滞流边界条件,即流速为0 m/s.以长寿朱家坝码头的高桩码头方案为算例进行了模拟计算,结果表明该方法可以较好地模拟桩群对水流流速、流态的影响.     

引桥式高桩码头对弯道河流流态影响的数值模拟

为研究引桥式高桩码头对弯道河流流场的影响,建立平面二维数学模型,基于弯道水流的运动机理,首先对数学模型进行了典型试验验证,然后模拟广东西江一引桥式高桩码头对该河弯道段流场的影响,指出码头建设使弯道河道流速发生了独特变化,关于此方面的数值计算有待进一步研究.     

桩群阻力测试的研究

为解决工程实际桩基码头与桥墩的水流绕流阻力计算问题,通过测力设备对桩柱进行了阻力测试研究,完善和发展了桩柱水流绕流阻力特性及其计算方面的理论,并指出了由于试验条件的限制所导致的研究余漏与有待完善之处及以后科研努力的方向.     

修建辛安渡大桥对河道防洪影响的数值模拟

由于沪汉蓉铁路交通要道需要进行提速，铁路部门拟在湖北汉丹线跨沦河处新建辛安渡大桥．沦河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响，为了分析辛安渡大桥对沦河的防洪影响情况，建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型，并应用该模型对沦河修建辛安渡大桥前后的水流情况进行了模拟．模型计算结果表明，桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小，基本上不会对沦河防洪产生不利影响．     

水浮莲型生态河道水流纵向流速垂线分布规律

通过物理模型试验、理论分析和数值模拟的方法,研究了有水浮莲覆盖水流的纵向流速垂线分布规律.在水浮莲全覆盖条件下,初步对比分析了3种不同工况下水流纵向时均流速的变化趋势和垂线分布特点.通过"双层边壁"假设,以最大流速线(点)为界将流动沿水深方向分成两层等效明渠流流动层:植被下层和床面上层,并假定上下两层互不影响,即分别只受植被底部和床面粗糙程度影响;利用混合长度模型简化时均动量方程,推导出有水浮莲覆盖水流在恒定均匀流下的纵向时均流速对数分布公式;根据实测数据对公式进行了验证分析.水浮莲对水流影响的数值模拟主要利用计算流体力学软件FLUENT,结合可实现双方程紊流模型,对有水浮莲覆盖的水槽二维两相流场作了数值模拟,并采用多孔介质域模拟水浮莲覆盖区域,将数值计算得到的流速分布与试验实测结果进行了比对,两者吻合较好.     

结构的概念设计与创新

目的 通过运用概念设计的方法，指出了钢管混凝土核心柱、异型钢筋混凝土柱、门式刚架节点在设计上的不足，提出了改善其不足的办法．方法 通过对结构基本概念的阐述。运用简单的力学原理和概念设计的方法，分析了钢管混凝土核心柱、异型钢筋混凝土柱、门式刚架节点的受力状态，指出其受力不合理之处．结果 通过分析表明钢管混凝土核心柱和异型钢筋混凝土柱及门式刚架节点存在着受力不合理之处，影响了结构的发展和使用．结论 在指出钢管混凝土核心柱和异型钢筋混凝土柱及门式刚架节点设计的缺陷后，提出了新的结构形式，经过初步分析，该新形式更为合理，为工程的应用奠定了基础．     

冰对水工结构物作用力的物理模拟—Ⅲ.冰对结构物撞击作用力模拟实例

当流冰质量小,运动速度低时,具有的动能也小,其对结构物的作用形式是撞击,而不是挤压.为了合理设计渤海近岸码头排桩承受的冰力,利用DUT-1模型冰和实验室设备物理模拟水流带动模型冰块以一定速度撞击码头排桩模型,获得作用于一榀码头排桩上单桩或同时作用于群桩上的试验冰力.系列试验结果表明上限冰力值随流冰压缩强度和动能增加而增加,并趋向一定值.通过数学统计拟合,得到作用在单桩上的上限冰力同流冰动能和压缩强度之间的试验关系.该关系将流冰的面积、厚度、密度、运动速度、压缩强度同单桩上的上限冰力结合起来,能够作为流冰对单桩设计冰撞击力的基础,具有普适性意义.此外,结合渤海具体码头工程,用该试验成果评估作用在一榀码头排架单桩上和整体排架结构上的原型冰力.     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能，通过一系列模型桩试验，分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响，以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响．此外，运用三维有限元的方法，考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能，以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂，对模型桩进行了模拟计算分析．试验及模拟分析均表明，竖向荷载对水平承载桩的影响较小，而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的．     

地震作用下高桩码头安全性评价

为了研究高桩码头在使用过程中遭受地震灾害的影响,结合工程实际,基于数值模拟分析技术,采用瞬态动力学时程分析法对地震下高桩码头上部结构裂纹扩展情况进行分析。提出基于裂纹扩展深度和裂纹分布范围两个指标的高桩码头地震灾害下上部结构4级安全性评价方法,并通过不同地震等级下裂纹扩展分析进行验证。结果表明:不同地震等级下采用4级安全评价方法对高桩码头进行安全评估是合理可行的。可以为不同地震等级下码头的受损进行评估,为提前预测地震灾害对码头的损伤程度,改进设计提供科学依据。     

高海拔寒区隧道洞外排水管道出水口临界流速分析

高海拔寒区隧道排水管道出口防冻设计是隧道排水系统设计的重要组成部分,为保证寒区排水沟出口冬季不堵、排水通畅,有必要对其排水管道水流临界流速进行预测。考虑埋地深度、水的热量损失,建立了排水管道热流量理论计算模型,得到了洞外排水管道水流临界流速的计算公式,得到水流临界流速并分析了外界环境温度对临界流速的影响。结果表明：理论计算得到的水流临界流速比较接近模拟得到的水流临界流速;外界环境温度对排水管道出水口临界流速的在一定温度范围内呈正相关。     

人员群集流动自适应元胞自动机模型研究

目的建立人员群集流动的自适应二维元胞自动机模型，分析出口附近人员流动的瓶颈现象，以及群集流动灾变的临界状态．方法对国内外人员流动行为规律的研究现状和发展趋势进行分析，利用自适应网格生成器，建立人员流动二维元胞自动机模型，实现对人员群集流动的计算机模拟．结果可以清晰地观察到人员流动过程中的群集滞留与成拱现象．在同样的人员负荷、人员密度和人员初始期望速度情况下。空间几何尺寸对人员流动安全性有一定的影响．结论与社会力模型相比，大大提高了运算速度．然而，当空间结构比较复杂，并且人员密度较大的时候，网格的局部加密和调整常常会造成冲突和死循环现象．因此，今后的研究方向应该在网格技术上进一步实现优化。     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

LF精炼工艺中钢包底吹氩过程数值模拟

精炼过程中进行钢包吹氩是一种去除钢中夹杂,提升其洁净度的重要手段。为快速且低成本地捕获最佳吹氩流量,通过流体分析软件FLUENT对钢包偏心底吹氩过程进行数值模拟。结果表明:在合适的吹气量下,气流会随着吹气时间的延长,在钢液中形成一个闭合的循环区域;吹气量从10 Nm3/h增大到30 Nm3/h,气流的平均动能和平均速度显著增大,死区比例则从21%下降到6%;当吹气量超过临界值30 Nm3/h时,进一步加大吹气量,死区比例趋于稳定,氩气利用率降低;吹气量为30 Nm3/h时达到最佳吹气量,此时钢液中的流体能够获得较大的平均湍动能和平均速度,且钢液中死区比例也达到最小,钢液获得较大的搅拌强度和搅拌区域。     

FHP-2格子气模型仿真管道流体流动

在工程应用中，管道内流体流动的速度对管道的影响是一个很重要的因素，引进格子气模型，即实数型FHP-2模型[1]来仿真一个二维管道中流体的流动，给出流体流动的速度分布，为用格子气方法解决问题开拓了新途径。     

基于桩侧虚土桩模型的桩-桩芯土竖向动力响应

考虑桩芯水泥土与桩身的较强黏结性,提出桩侧虚土桩模型来模拟桩与桩芯土塞的相互作用,建立含水泥土土塞的竹节桩纵向动力模型. 通过阻抗函数递推方法得到简谐激振下桩顶动力响应频域解析解和时域半解析解,与三维有限元数值模型进行拟合对比,验证理论模型的合理性;通过参数分析研究水泥土相关参数对桩顶动力特性的影响;通过室内水泥土试验以及现场桩基试验,研究竹节桩桩芯水泥土对桩身低应变测试曲线的影响;根据实测曲线对模型中的关键参数进行拟合反演. 结果表明：竹节桩桩芯土塞高度增加会引起桩底反射信号减弱以及桩身综合波速减小,土塞模量增加会引起桩底反射信号减弱和轻微提前;拟合得到的虚土桩尺寸系数较为稳定;桩芯水泥土的阻尼系数与经验公式计算结果差异较大;在参数拟合过程中,理论模型计算得到的结果与实测曲线较符合,本研究理论模型可以较好地模拟桩与水泥土的动力相互作用.     

Analysis of chamber effect on intermittent pulsation

A numerical study was conducted to seek an optimized dimension of jet chamber in the pulsating impinging flow.The flow and heat transfer effect of the pulsation flow through a jet chamber was investigated.The numerical results indicate that heat transfer effective enhances near the stagnation region for the intermittent pulsed flow with jet chamber compared to that without jet chamber.Simulations of the flow through a jet chamber show that the heat transfer rate on the impingement surface is highly dependent on the velocity at the position which is really close to target surface.Examination of the velocity field suggests that the velocity exists a maximum value as the axis distance increases.In addition,the velocity at the jet hole is enlarged by the jet chamber due to the entrainment effect,and the velocity is amplified even greater as the size of the jet chamber becomes bigger.Nevertheless,the velocity declines quickly while the flow axis distance is more than a certain range,leading to poor heat transfer.Thus,intermittent pulsed flow with jet chamber is suggested as a method of improving heat transfer by employing larger dimensions of jet chamber for appropriate jet-to-surface spacing.     

砂土中考虑群桩间距影响的桩端土极限承载力计算

本文是文献[1]的深入研究和发展。文中给出可反映群桩间距影响的砂土地基破坏模式理论判据和承载力系数N_q、N_r的计算式,可考虑桩端为楔形或非光滑的更一般情形。最后根据本文理论编制了可用于IBM-PC微机的计算和绘图软件,绘制了承载力系数与桩距、桩底楔角和基土内摩擦角等关系曲线。利用这些曲线能较方便确定群桩桩端土极限承载力。     

土层界面倾斜条件下的群桩垂直性状分析

运用三维非线性有限元计算方法,将分层土土层面倾斜下的群桩承载性状与土层面不倾斜的群桩承载性状进行对比,研究土层面倾斜对群桩承载差异性的影响,得出一些有益的结论.同时也说明该方法能较好地模拟土层分界面的倾斜,并对工程设计中不考虑分层土中土层倾斜而采取简化设计的方法的合理性进行分析.     

考虑桩-土接触面及桩底土非线性的单桩Q-s曲线分析

假定桩周围的土体为半空间无限体,桩由一系列受压单元组成,在桩土之间有一层无限薄的非线性接触面,传递桩土之间的剪力。认为接触面的剪切位移之间的关系是非线性的。此外,还考虑了桩底土反力的非线性,认为桩底反力与位移之间的关系亦为非线性。根据体系中结点力的平衡条件,建立了求解方程,并给出了两个算例,表明了本分析算法的适用性。