输流管道非线性流固耦合振动的数学建模

本文利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ变分原理和变形体内流体运动的Ｎ－Ｓ方程建立了描述输流管道状态系统的非线性４－方程模型。模型全面考虑了管道中流体的喘振特性，并包括了各种耦合机理。通过对现有代表性模型的讨论和比较可以看出，本文导出的全耦合４－方程目前较完善的描述输流管道流固耦合运动的非线性动力模型。     

输流管道流固耦合振动研究进展

管道在众多的工业领域中具有十分广泛的应用，发挥着极其重要的作用，但管道在工作过程中由于流体流动状态的变化引起喘振，诱发出流体、管道间的耦合振动，其动力学行为十分复杂，一直受到学术界和工程界广大研究者的重视和研究。本文对该领域线性和非线性研究内容及进展作了综述和讨论。     

输流管道振动问题的研究

介绍了输流管道振动的机理分析，针对输流管道振动的研究历史，研究现状及使用的力学方法进行了总结和叙述，最后简述了管道振动的研究展望。     

高墩抗震的传递矩阵法

高墩是桥梁的主要承重结构,对其进行抗震性能的分析显得尤为重要。传递矩阵法是一种新型和高效的计算方法,根据高墩的弯曲、轴向变形,导出了高墩单元水平方向和竖直方向的传递矩阵。给出了用传递矩阵法计算高墩水平方向和竖直方向的振动频率、振型、地震内力和变形的计算公式和步骤。算例表明,此法简单有效。     

大型泵站的流固耦合振动分析

针对目前泵站和水电站动力时程分析中存在的不足,在有限元框架内建立泵站非定常湍流与结构相互作用的流固耦合模型,采用有限元格式对流体和结构进行离散,使用滑移网格技术实现流道内的动静干扰,并在流体和固体的交界面上采用合适的界面条件来实现流体和固体之间的能量传递。采用此方法对大型泵站单流道进行流固耦合振动分析,预测出结构各个部位的振动响应,为泵站工程抗振设计提供参考。     

超高压水射流冲击岩石的流固耦合分析

根据流固耦合理论，建立了超高压水射流冲击破岩系统的数值分析理论模型。水射流采用标准k-ε双方程模型和控制体积法，岩石采用各向同性弹性介质和有限元法，给出了水射流与岩石耦合的数值算法。并按建立的理论模型计算了岩石在水射流速度为316.2m/s、447.2m/s、547.7m/s、632.5m/s冲击下流场规律和岩石内部的应力分布，为超高压水射流破岩机理的研究提供一种新的数值方法。     

考虑流固耦合的大型预应力渡槽地震反应分析

借助大型通用有限元软件ANSYS对“渡槽槽身+槽内水体+预应力钢绞线”复杂体系进行有限元模拟研究,并编制相应程序,计算了南水北调中线洺河渡槽在同步激励作用下的地震时程响应,进行地震荷载作用下的强度和刚度校验,从而确定了渡槽的抗震性能,为实际工程提供了有价值的参考。实例计算表明,该模型及方法可为具有流—固耦合特征的大型预应力渡槽结构的抗震设计提供实用有效的方法。     

孤立闸墩流固耦合振动问题的研究

本文用分区解法求解孤立薄壁墩(悬臂板)振动诱发的三维势流场;用Rayleigh法求解板与流体的自由耦合振动角频率;最后对计算结果进行了实验验证。     

地震作用下拱坝--库水耦合振动动水压力分析

拱坝在地震作用下，受库水、基岩以及不均匀变化谷壁等的影响，动态特性十分复杂。尤其大型的高拱坝，振动频率底，径向变位大，库水对坝体振动的影响变得更加重要。本文结合小湾电站２９０米高拱坝，在考虑坝水流固耦合振动影响下，分析和计算了拱坝上游坝面承受的动水压力，并特别对自由表面重力波的影响问题、库底压力 的吸收问题、水体性的影响以及库水域的有效影响范围等进行分析。     

基于传递矩阵算法的裂隙注浆扩散机制研究

在裂隙岩体注浆工程中,由注浆压力引起的裂隙位移对注浆扩散过程影响显著.为研究浆体在裂隙岩体流动时浆液的扩散规律,克服以往假设裂隙无开度变化且仅在单一裂隙内考虑浆液扩散的情况,将传递矩阵算法引入宾汉流体本构方程,利用传递矩阵求解任意位置处的裂隙位移,同时建立考虑浆液在岩体间劈裂注浆的简化裂隙岩体模型通过加设阻力来模拟浆液...     

堤防双层地基渗流分析的传递矩阵解法

应用传递矩阵算法进行堤防工程双层地基渗流分析，其解法便于编制计算机程序，可用很少的输入数据分析强弱透水层厚度不规则分布、弱透水层表面倾斜等等实际遇到的不规则情况，可以同时绘出强弱透水层的水头、单宽流量以及覆盖层竖向渗透比降分布曲线，既满足堤防工程设计规范的要求，又便于堤防工程实际应用。     

南水北调工程部分线段应采用管道输水

对南水北调东线和中线工程现行输水方案进行了简要分析,提出中线输水总干渠将形成一条“悬河”和两条输水总干渠均属于严重淤积渠道等两个重要疑虑。继而对管道和渠道两种输水方式的优缺点进行了全面系统的剖析;回答了人们最关心的四个相关问题;认为管道输水极有可能是这两项工程的一种最具竞争力的输水方式。     

改进传递系数法在边坡稳定性分析中的应用

传递系数法是我国常用的边坡稳定性分析方法,具有适用范围广、计算方法简便的特点,但此法计算结果偏于保守.为了充分发挥传递系数法的特点与优势,使计算结果更加符合实际工程情况,在传统算法基础上,将锚索锚固力均匀分布在锚索所穿过的坡体单元上,即锚固力不视为集中力,而是锚墩处沿锚固方向以一定角度向滑动裂缝面扩散,进而得出基于改进...     

坝内埋管结构的极限状态与设计方法研究

针对以钢筋屈服为标志的承载力极限状态和以此极限状态为依据的配筋计算方法不能完全反映联合承载坝内埋管结构的实际的情况,提出了以管周混凝土拉应变值达到埋管结构临界应变极限值时的状态为埋管结构的极限状态,并据此建立了钢衬钢筋混凝土坝内埋管结构的设计计算方法,为同类结构的工程设计提供参考。     

有限线半解析法分析高层框架结构的平扭耦连振动

本文用有限线半解析法分析高层框架结构的平扭耦连振动，方法简单省时，精度高，是一种经济有效的方法。     

基于矩阵特殊运算的高阶流形单元分析

 在数值流形法的单元分析中广泛采用单纯形积分进行精确积分,然而在高阶数值流形法中采用单纯形积分并不容易,因为要求被积函数为显式多项式函数。采用Kronecker积、Hadamard积和拉直等矩阵特殊运算进行高阶流形单元分析,使得单元矩阵的推导过程简单且被积函数易表示为多项式形式。在此基础上,开发了三维弹性连续体静力分析的高阶数值流形法程序。通过实例验证了公式和程序的正确性。     

一二维耦合河网水沙模型研究

借鉴河网水流的三级解法,将二维河段概化为河网内部河段,通过河网节点流量和输沙量的平衡,建立一二维耦合河网水沙模型。模型采用全隐式方法建立二维河段以首末断面的水位和含沙量为中间变量的矩阵追赶关系,进而建立整个一二维河网的节点水位及含沙量的矩阵方程组。对方程组的求解,可实现一二维水沙模型的耦合求解。通过对长江下游大通至镇江概化河网的验证计算,表明模型具有很好的实用价值。     

基于钢管道上平段容积法导叶漏水量测量与计算

水轮机导叶漏水量的测量具有一定的复杂性和不稳定性。本文基于钢管道上平段为主要测量段的容积法导叶漏水量的测量与计算,是在钢管道布置及结构分析的基础上建立计算模型,利用高精度压力变送器采集数据,实现自动计算。该计算方法在实际测量中的应用表明：测量精度以及测量结果的稳定性均符合要求,减少了人工计算误差,可以为同类型电站水轮机导叶漏水量的测量及计算提供参考。通过导叶漏水量的精确测量,对水电厂水轮机的检修质量评价以及经济运行分析具有一定的意义。