隧道横截面对电磁波传播特性的影响

利用解析方法与数值分析方法重点研究了电磁波在圆形隧道、矩形隧道和拱形隧道中的传播特性,得出了当隧道横截面积越大衰减率越小,及隧道横截面形状对衰减率影响。当频率较高时,圆形隧道、矩形隧道和拱形隧道的衰减率表达式是一致的;当隧道半径或长边长的一半大于波长10倍以上时,电磁波的衰减率很小,几乎与横截面形状无关,仅仅与隧道横截面积的大小有微弱的关系。     

矩形隧道中的金属支护立柱对电磁波截止频率的影响

把矩形隧道看作矩形波导，利用有限元法分析了矩形隧道中的金属支护立柱对电磁波截止频率的影响。并得到数值结果．金属支护立柱的存在使TE波模的截止频率摩低，而使TM波模的截止频率升高，而且金属支护立柱的排数和高度对电磁波模的截止频率也有影响．     

梯形隧道中电磁波的传播特性

梯形巷道是煤矿井下常见的一种巷道，用解析法求解梯形隧道中的Maxwel方程存在很大困难，应用有限元方法研究了梯形隧道中的波导场问题，并以微扰法为基础推导了波模衰减率的计算公式，编制了计算程序，根据计算结果，随工作频率的增加，衰减率减小，随隧道壁电导率的增加，衰减率减小，在工作频率f=500-1000MHz时，梯形隧道中主次波模的衰减率很小，结合实际情况，采用900MHz作为井下移动通信的工作频率是比较理想的。     

弯管中超声导波传播特性的研究

为了利用超声导波检测弯管中的缺陷,研究了L(0,2)模态在弯管中的传播特性.通过实验得到了不同曲率半径的90°弯管中L(0,2)模态的透射系数.结果表明,L(0,2)模态在弯管中传播时会出现模态转换现象,幅度有相应的衰减,从而影响导波的传播距离和缺陷检测能力;随着曲率半径的增大,L(0,2)模态的透射系数逐渐越小,并且对于同一弯管,激励频率越大,透射系数也越小.     

截面尺寸对矩形巷道中电磁波传播的影响

矩形巷道截面尺寸对电磁波的传播特性有很大的影响．本文在矩形巷道模式匹配理论的基础上，运用软件模拟的方法，具体分析了截面尺寸对不同极化模式下的场强变化的影响．结果表明：在宽度尺寸大于高度尺寸的矩形巷道中，水平极化模式的场强明显高于垂直极化模式，高度尺寸的变化对场强的影响比宽度尺寸的变化要大，这种影响差异随频率的增高和截面尺寸的增大而变小．     

新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

相比直线线路盾构施工,新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂,且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段,结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解,考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响,计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解;第2阶段,将土体竖向位移视为位移荷载,施加在既有隧道上,基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论,构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程,运用有限差分法对方程降阶并求解。最后,与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性,并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性,最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处,与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降,弯道内侧沉降增速大于弯道外侧,一般要求R₀不小于300 m;当R₀大于600 m时,可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降,沉降增加速度也随D′的增大而增大,但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。     

弯管缺陷超声导波检测的有限元分析

为了利用有限元方法对弯管缺陷进行超声导波检测,阐述了建模、加载及后处理在有限元方法中的具体实现过程,并且对导波在带单缺陷及双缺陷的90°弯管中的传播分别进行了数值计算。计算结果与实验结果基本吻合,表明利用有限元方法可以对弯管缺陷导波检测进行有效的数值模拟。     

半圆拱形巷道中电磁波传播的等效分析方法

半圆拱形巷道中电磁波的衰减率无法通过经典波导模型理论得到精确解.采用等效分析方法,利用矩形巷道和圆形巷道的最低衰减模式等效半圆拱形巷道中的最低衰减模式,可以近似分析半圆撕开巷道中电磁波衰减率的状况.等效结果表明,使用等宽等高的矩形巷道的最低衰减模式等效半圆拱形巷道的最低衰减模式,在900 MHz频段附近的误差率很小,2条衰减曲线接近,证明这种等效方法是可行的.     

管道裂纹纵向超声导波检测仿真研究

在纵向超声导波基本原理的基础上,分析了两种纵向模式位移分量随频率的变化而变化的情况,给出了一种梳状对称换能器对管道缺陷的有效检测.数值分析和仿真结果表明,利用纵向超声导波可对有障碍物覆盖的管道,有阻碍物遮挡的管道进行长距离、有效的、省事省时的在线检测,与理论分析相吻合.     

矿井隧道中电磁场能量的损耗

运用复玻印亭定理 ,研究了圆空矿井隧道中电磁场能量衰减和转换的方式 ,证明了圆空隧道中电磁功率的流失发生在隧道壁交界面处 .进而证明了圆形隧道充满煤介质时能量损耗与其电导率有关 ,隧道中悬浮的粉尘在电磁场作用下发生瑞利散射 ,散射功率的一部分构成损耗 ,能量损耗与粉尘分布密度成正比 .     

喇叭型隧道入口的空气动力学特性的试验研究

为了研究高速列车进入隧道时在隧道内所产生的压力波和向外辐射出去的微压波的规律,开发了一套以压缩空气作为动力来驱动列车模型的缩尺模型试验装置。通过模型试验系统对高速列车突入带喇叭型入口隧道产生的复杂压力场进行模拟,通过分析模型试验结果中的压力及压力梯度曲线所表现的规律,对喇叭型入口削减隧道入口处的最大压力和最大梯度值的效果进行了研究,结果表明:喇叭型隧道入口能够有效地减小压缩波和微压波的影响,其削减效果依赖于入口长度。     

正交各向异性圆柱板中周向衰逝导波频散特性

针对复数根描述的衰逝波难以求解的问题,提出一种基于正交多项式级数法计算导波问题的改进方法,使其能够求解衰逝波问题,该方法可同时求解得到纯实数根、纯虚数根和复数根.计算了大径厚比圆柱曲面板中的周向衰逝导波频散曲线,并与已有文献计算的板频散结果进行比较,验证了提出方法的正确性.应用提出方法计算得到了不同圆柱板中周向衰逝导波频散,给出了完整的三维频散曲线,研究了不同径厚比和材料弹性参数对衰逝导波频散特性的影响.