考虑较大边坡影响的漫顶溢流过程模拟

堤防漫顶后的水流运动是一种含间断的非恒定过程,常见的数学模型使用的控制方程基于静压假定推导得出,没有考虑堤防较大边坡角度引起的水流垂向运动带来的影响.基于以上不足建立了一维漫顶水流数学模型,用于模拟漫顶后的流动过程.所建立的有限体积法数学模型以HLLC近似黎曼算子为基础,使用MUSCL-Hancock格式重构界面变量以获得时空2阶精度;并利用一定的经典算例证明本方法具有较为良好的数值稳定性及复杂流态模拟能力.最后堤顶溢流的数值计算结果表明,若不考虑堤防较大的边坡角度对控制方程的影响,计算所得的漫顶流量值将明显偏大.     

非恒定摩阻对管道水力过渡过程的影响

以引入了非恒定摩阻项的圆柱环数学模型为基础 ,从横向微观的流速分布和切应力分布角度 ,分别对管道中的瞬变层流和瞬变湍流进行了拟二维数值分析 ,明确了非恒定摩阻项对流动瞬变过程的影响 .说明非恒定摩阻的存在导致了水击压力波波幅衰减和波形畸变现象 ,而采用恒定状态下的摩阻关系式无法反映这个现象 .非恒定摩阻项对层流的影响很大 ,对湍流的影响相对较小 .     

Numerical Simulation for Two-Phase Water Hammer Flows in Pipe by Quasi-Two-Dimensional Model

The features of a quasi-two-dimensional (quasi-2D) model for simulating two-phase water hammer flows with vaporous cavity in a pipe are investigated. The quasi-2D model with discrete vaporous cavity in the pipe is proposed in this paper. This model uses the quasi-2D model for pure liquid zone and one-dimensional (1D) discrete vapor cavity model for vaporous cavity zone. The quasi-2D model solves two-dimensional equations for both axial and radial velocities and 1D equations for both pressure head and discharge by the method of characteristics. The 1D discrete vapor cavity model is used to simulate the vaporous cavity occurred when the pressure in the local pipe is lower than the vapor pressure of the liquid. The proposed model is used to simulate two-phase water flows caused by the rapid downstream valve closure in a reservoir-pipe-valve system. The results obtained by the proposed model are compared with those by the corresponding 1D model and the experimental ones provided by the literature, respectively. The comparison shows that the maximum pressure heads simulated by the proposed model are more accurate than those by the corresponding 1D model.     

黏弹性管道中气液两相瞬变流实验及模型

为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.     

开挖卸荷桩土界面荷载传递模型的修正与验证

为了准确预测深开挖条件下桩基的承载变形性状,在桩土界面荷载传递计算模型中考虑了卸荷效应．基于快速拉格朗日法(FLAC3D),将线弹性-完全塑性的桩土界面荷载传递模型修正为双曲线计算模型,修正后的模型可以考虑开挖卸荷后桩周土体法向应力减小对桩土界面剪切刚度的影响,也可以考虑开挖深度、面积和桩长对桩端阻力的影响．利用修正模型对开挖条件下砂土地基中的单桩进行了足尺数值试验,分析计算了开挖后桩基的承载性能,并将修正后模型的计算值与软件内嵌的线弹性-完全塑性模型的计算值及试验值进行对比分析．结果表明:修正后计算模型和传统计算模型都能够较准确地预测开挖条件下桩基总极限承载力,但是,修正计算模型考虑了支护结构外围土体对桩端承载力的贡献,能更准确地预测桩身下部侧摩阻力与桩端阻力．因此,修正计算模型更适合开挖条件下的桩基承载力计算．     

一种基于摩擦吸能原理的气动灭火炮用缓冲系统

针对气动灭火炮的后坐缓冲问题,给出了一种新型摩擦吸能缓冲系统的解决方案,设计了摩擦吸能缓冲装置的结构.分别运用ADMAS和ANSYS软件进行了气动灭火炮动力学仿真分析和应力应变计算,并与传统弹簧缓冲方案的分析结果进行了对比.结果表明：采用摩擦吸能缓冲方案的气动灭火炮后坐缓冲特性明显优于采用弹簧复进机缓冲方案的传统气动灭火炮,摩擦吸能缓冲方案能够更有效地减小后坐力峰值和位移峰值,并能使气动灭火炮的后坐运动过程更为平稳.     

裂缝性气水两相地层井筒组合数值模拟

气水井试井对天然气开发具有重大意义。借助数值模拟方法了解地下气流和水流的变化，对于提高采收率是极为重要的。通常的数值模拟中仅考虑了储层的渗流动态，而把井筒视为线汇处理，这不能准确的反映出井筒和储层之间的相互影响。建立了气水两相组合模型，借助有限体积法导出了组合模型的离散方程，并讨论了求解的边界条件。实算表明了这种方法能更有效地反映出试井过程中的各种现象。