“V”形台阶溢洪道的消能特性

针对前人对台阶溢洪道的研究多集中在台阶尺寸、布置形式、流态等问题,没有涉及到对台阶本身的形式的研究,提出了台阶形状在平面上呈"V"形的台阶溢洪道的布置形式,并采用三维紊流数值模拟的方法对比研究了"V"形台阶溢洪道和传统的"一"形台阶溢洪道的消能特性,研究结果表明:"V"形台阶后的漩涡尺度较"一"形台阶小,在中轴面上,"V"形台阶无漩涡存在,台阶面上形成三元水流状态;"V"形台阶上的负压区小,中轴面上无负压;在相同的台阶高度及长度以及同样的来流情况下,"V"形台阶的消能率高于传统的"一"形台阶.所提供的台阶形式可供工程参考.     

阳升观台阶溢洪道水流数值模拟研究

采用RNG k-ε紊流模型对阳升观台阶溢洪道水力特性进行数值模拟,分析了台阶面水流流态和流场分布情况,并与模型试验对比,结果表明数值模拟的计算成果是准确可靠的。在此基础上,进一步研究了台阶面的流速分布、压力分布、消能率以及紊动能和紊动能耗散率的分布特点。研究表明,台阶面流速从台阶内部至水面逐渐增大;台阶面最大压力出现在台阶水平面上,最小压力出现在台阶竖直面上,且为负压;台阶面水流消能率与台阶级数存在良好的线性关系;紊动能和紊动能耗散率顺水流方向逐渐增大,直至形成均匀的滑移流,两者达到最大。     

高潮位作用下施工期海堤抗滑稳定性研究

为了研究高潮位作用下的海堤抗滑稳定性,通过室内试验得到海堤的物理力学参数,用极限平衡法与有限元强度折减法分析施工期海堤抗滑稳定性。研究发现:某海堤受到高潮位作用,在自重、降雨、波浪、地震等因素的影响下,通过模拟和计算,其迎水坡和背水坡均是稳定的,不存在滑动破坏,但是潮位的快速涨落使得海堤抗滑稳定性下降,潮位越高对海堤的破坏影响越大;同时,在降雨与地震的作用下海堤抗滑稳定性均降低,波浪对于堤身的影响是一个长效机制,在研究中也要着重关注。     

极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究

基于对极软突出厚煤层大采高综采工作面端面煤岩稳定性的有效控制,提出了台阶式采煤工艺,采用台阶式割煤方式;用数值模拟分析了台阶式割煤的防片帮机理.现场实测分析了大采高开采工作面在采用台阶式回采工艺条件下端面煤岩的失稳特征.研究表明:台阶式割煤工艺改善了煤壁区域的应力状态,减少了工作面煤壁片帮和端面冒顶的发生不同台阶高度比割煤所引起的围岩破坏程度不同,上下台阶高度比为1:2时煤壁塑性破坏区最小;极软厚煤层大采高开采煤壁片帮主要以剪切滑移引起的三角斜面片帮为主,超高开采是端面顶板冒落的主因.     

六棱柱冲击作用下B炸药起爆影响因素研究

在实验的基础上,采用Audotyn-3D数值模拟软件,应用点火增长模型,对六棱柱破片冲击起爆带壳B炸药进行了模拟仿真,得出B炸药压力分布图及内部观测点压力-时间曲线,仿真数据与实验结果吻合.在此基础上研究了双六棱柱破片不同时撞击炸药盒的破片,当前后间距较小时,冲击波正碰撞进行叠加,当距离较大时,冲击波斜碰撞进行叠加.同质量条件下六棱柱破片的长径比越大,阈值速度越大;撞击面积越小,阈值速度越大;长方体较圆球破片和六棱柱破片更容易起爆B炸药.     

延安黄河引水工程新舍古台阶式溢洪道水力特性数值模拟

在延安黄河引水工程新舍古倒虹溢洪道设计中,采用了台阶式溢洪道,选用改进后的RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,通过三维数值模拟手段,对其水力特性进行研究,分析了1∶1.2坡比下,不同台阶尺寸的台阶式消能工在设计工况下的时均压力分布、沿程流速分布及沿程掺气率变化规律。     

一种两栖运载机器人水陆运动性能研究

针对所设计的一种两栖运载机器人进行了水陆关键运动的分析.陆地上基于多关节履带的特点规划了机器人爬台阶的2种步态,对规划的2种步态建立攀爬台阶和翻越台阶的运动学模型,获得机器人能够爬台阶的最大高度,并基于动力学规律建立机器人行进间受强瞬态冲击的稳定方程,获得机器人行进间受强瞬态冲击时保持自身稳定性的条件,为机器人机械臂姿...     

传爆方向对炮孔周围应力场影响的动光弹探讨

本文根据气体动力学一维等熵流动的有关理伦探讨了正、反向起爆条件下炮孔内爆炸压力随时间、空间的变化,并用动光弹方法模拟了正、反向起爆时应力波传播及在台阶面上反射的全过程。根据实验结果进一行分析了这两种起爆条件下爆炸应力场的分布特征及对台阶爆破的影响。     

并行程序性能分析中的时戳同步技术

采用矩量法（MOM）对高功率微波（HPM）近地面传输进行了仿真,近地面采用理想导体（PEC）的高斯随机粗糙面进行模拟。通过数值计算结果分析了入射角和均方根高度对HPM近地面传输特性的影响,得出以下主要结论：HPM在近地面传输,受到粗糙面均方根高度的影响较大,当均方根高度较小时,镜面反射方向的衰减越小,其它方向的衰减越大;当均方根高度较大时,各个方向的能量分布较为均匀,衰减都较大。同时各个方向的衰减也受到入射角度的影响,入射角越大衰减越小。     

变坡度变雨强下坡面流阻力特性时空分布

为了研究坡面薄层水流阻力特性规律,以室内人工降雨试验数据为基础,通过基于物理概念的水文数值模型试验,虚拟了150种工况,在大坡度范围（5°~55°）和大雨强范围（30~240 mm/h）内,以Darcy-Weisbach阻力系数为研究对象,研究阻力系数的时空分布规律,定量分析雨强和坡度对阻力系数的影响,从黏性底层厚度和能量的角度分析原因,根据试验结果回归得出考虑空间位置的阻力系数公式.研究结果表明：在坡度和雨强一定的前提下,在时间上,坡面阻力系数随着时间的增加呈减小趋势,在空间上,向下游出口处,阻力系数沿程递减;坡面流阻力系数受雨强影响显著,在一定坡度下,雨强越大,阻力系数越小;在一定雨强下,阻力系数与坡度基本呈正相关关系,且雨强越大,坡度对阻力系数的影响越弱.     

红壤开挖面坡面径流特征研究

为了研究坡面径流特征,采用上方人工放水实验模拟坡面水流,研究不同放水流量强度、不同坡长及不同坡度条件下红壤坡面径流过程特征.结果表明:(1)不同放水流量强度条件下,坡面径流率随径流历时的变化总体上呈先逐渐增大,后趋于稳定的变化过程,且放水流量强度越小,坡面径流率的增长速度反而越大;(2)不同坡长条件下,坡面径流率随径流历时的变化过程总体上先逐渐增大,后趋于稳定,且随坡长的增大,坡面径流率越小;(3)不同坡度条件下,坡面径流率随径流历时大部分先逐渐增大,后趋于稳定,对于两个较陡坡(50°和65°)且放水流量较大的坡面,坡面径流率随历时先逐渐减小,后趋于稳定.     

三面围合盾构隧道底板注浆对地下通道结构的影响

通过理论推导得出在三面围合状态下盾构隧道施工时,地下通道底板下注浆压力的分布规律,计算确定了合理的注浆压力,并探讨了注浆压力对地下通道结构的影响。结果表明底板注浆能抵消隧道推进引起的结构变形,甚至产生新的附加变形。当土体损失率越大时,底板注浆对地下通道结构的影响越大。     

采动区刚性墙体侧土压力试验研究

当刚性墙体位于采动区下沉盆地压缩区不同位置时,墙后土体存在两种不同的压缩变形区:一种是递增压缩变形区,离墙体越近,土体压缩变形越大;另一种是递减压缩变形区,离墙体越近,土体压缩变形越小.基于此,采用松砂和密砂填料,进行了模型试验,研究了两种压缩变形区刚性墙体侧土压力的分布规律.研究结果表明:当墙后砂土为递增压缩变形区,同一深度位置处,墙体的侧土压力随土体总压缩变形的增大而增大;相同压缩变形值时,土压力随着土体深度的增大总体趋势增大,局部会有减小;墙体下部区域土压力明显大于上部区域;墙体所受侧土压力合力也随土体总压缩变形的增大而增大.当墙后砂土为递减压缩变形区,墙体侧土压力及合力变化规律和前者一致,但侧土压力分布曲面较为平缓,侧土压力合力值较小.     

CFD方法的船舶骑浪稳性研究

为研究船舶骑浪状态下的稳性损失,本文基于计算流体力学方法,对船舶骑浪航行时的复原力臂进行了计算。采用边界造波法构建了适用于船舶骑浪航行的规则波数值波浪水池,以某瘦长型船模为例,对其在静水及3种不同波高波浪中骑浪航行且波峰位于船舯时的流场进行了数值模拟,综合计入波浪及船行波影响,计算了船模在不同横倾角下的复原力臂,得到了不同工况下的船模稳性曲线。实验结果表明,船舶骑浪航行时,波高越大,稳性损失越严重;骑浪航行时船舶航速较高,在计算稳性损失时,船行波的影响不可忽略。     

基于刚柔耦合的自卸汽车卸载作业安全性分析

针对自卸汽车卸载作业时发生的侧翻问题，本文利用Hypermesh软件建立了柔性车架，采用ADAMS软件建立了刚柔耦合的8×4无副车架自卸汽车整车虚拟样机模型。该模型由柔性车架、车箱、举升机构、双前桥、中后桥、前悬架、后平衡悬架及轮胎等部件组成，并对自卸汽车在不同路面横向坡度卸载作业进行仿真分析，得到自卸汽车安全作业的路面横向坡度与举升角、装载量之间的关系，研究了不同装载量及有无副车架对其稳定性的影响。研究结果表明，自卸汽车在举升卸载过程中，在装载量一定的情况下，路面横向坡度越大，临界举升角越小；在路面横向坡度一定的情况下，装载量越大，临界举升角越小；在路面横向坡度及装载量一定的情况下，无副车架自卸汽车比有副车架自卸汽车作业更稳定；自卸汽车未正常卸载的侧翻横向坡度角小于正常卸载的侧翻横向坡度角。该研究对自卸汽车的稳定性设计及作业安全性具有一定的参考价值。     

基于能量守恒理论的波浪侵蚀土质岸坡范围预测方法

波浪对三峡库区土质岸坡的侵蚀极大影响了库区生态与地质环境安全,预测波浪对岸坡的侵蚀范围将是库区防灾减灾工作的重要措施,然而现有的侵蚀预测主要是以经验方法为主,难以获得准确的结果。为此,采用能量守恒理论,考虑波浪上爬过程中的层厚及流速变化,分别构建波浪上爬势能方程与摩擦耗能方程,最终联立建立波浪作用土质岸坡侵蚀范围预测方程。为获取预测方程的关键参数,开展波浪上爬岸坡模型试验,研究波浪上爬岸坡时的流速、层厚及爬高变化规律;为验证侵蚀范围预测方程的可靠性,开展波浪侵蚀岸坡模型试验,获取土质岸坡侵蚀演化进程。波浪上爬模型试验结果表明：岸坡坡度越大,则波浪爬高越大,爬坡水流厚度也随之增大,但爬坡水流流速随之减小;根据试验结果获取了水流厚度参数与流速参数的分布区间,构建了水流厚度参数、流速参数与岸坡坡度间的关系方程。波浪侵蚀岸坡模型试验结果表明：土体干密度越大,岸坡的抗侵蚀能力越强,且岸坡达到最终稳态所需的时间越长;碎石含量越多,岸坡的抗侵蚀能力越强,由于碎石护面作用使得岸坡侵蚀稳定的时间缩短;将岸坡侵蚀稳定终态结果与预测方程结果进行了对比,验证了本文提出的侵蚀范围预测方程是可靠的。本文提出的波浪侵蚀范围预测方程可广泛应用于国内外水库土质岸坡的侵蚀灾害防治工作中。     

水力学作用下顺层岩质边坡稳定性研究

采用静水压力在总水位1/2处达到最大作为静水压力的新假设,并对结构面上的动水压力进行了详细的推导计算,完善了影响边坡稳定的水力学理论.当坡顶面出现竖直张裂缝时,张裂缝中的水深影响结构面上静水压力和动水压力的大小,可用张裂缝中的临界水深作为边坡破坏的依据.通过实例分析,结构面和张裂缝中的静水压力对边坡的稳定性影响较大,而结构面上的动水压力对边坡的稳定性影响较小.在给定边坡条件下,静水压力使边坡的稳定系数降低了16.8%;动水压力使边坡的稳定系数降低了1.2%.     

基于SPH的新型人工块体TB-CUBE设计优化和水动力特性数值模拟

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,本文利用基于光滑粒子方法的Dualsphysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及波浪变化规律。研究结果表明：数学模型所模拟的爬高和越浪与物理模型试验的实测值误差分别在6%和9%以内,可较好的刻画波浪在人工块体上的演变过程。基于此验证模型,分析不同细部尺寸参数下块体的水动力特性,综合块体爬高、反射系数、越浪、块体孔隙率和材料用量等因素,得到最优消浪效果所对应TB-CUBE块体的球相对半径R1、圆柱相对半径 R2与块体边长h的关系。此基础上,以优化后的TB-CUBE块体为对象,分析其爬高和越浪的过程,揭示出该块体的消浪机理主要为相邻块体之间的圆孔对波浪的爬高和回落均有阻滞作用,且块体内部孔隙可以容纳水体并形成紊流效能,可以相应地减少波浪的爬高。此外,研究斜坡坡度、堤前水深、入射波高和波周期等对波浪爬高的影响,得到TB-CUBE块体爬高随入射波高和波坦的增大而增大,而随坡度的变化呈现单峰曲线的变化趋势。进一步的考虑不同波浪破碎形态对波浪爬高的影响,拟合得出TB-CUBE块体的爬高经验公式,公式拟合值与模型计算值相关系数达0.981,能够真实反映该块体的爬高情况,为今后该块体在海岸工程中的实践运用提供科学依据。     

冲击速度及骨料率对混凝土动强度的影响研究

混凝土结构抗爆炸冲击能力研究具有很重要的军事防护意义.国内外学者已对混凝土动强度的提高机理进行了大量研究,但大多探讨单个因素对混凝土动强度的影响,缺乏对多因素耦合作用下混凝土动强度规律的研究,并且对混凝土抗压动强度和抗拉动强度间的关系研究也较少.通过霍普金森压杆试验仪的单轴压缩试验和巴西圆盘劈裂试验,测定了不同骨料率和冲击速度下混凝土的抗压动强度和抗拉动强度,再对试验结果进行研究分析,得到混凝土动强度的理论表达式,并将混凝土抗拉抗压动强度进行了对比分析.结果表明：混凝土抗压动强度与混凝土骨料率和冲击速度呈正相关,且随着混凝土骨料率的增大,冲击速度越小,混凝土抗压动强度增加幅度越大,受动载时,混凝土抗压动强度提高幅值大于抗拉动强度提高幅值.     

高速列车气动性能的尺度效应分析

采用数值模拟方法,研究高速列车在不同运行工况(明线运行、明线交会、隧道通过以及隧道交会)下的尺度效应,探析模型缩比对列车气动力及表面压力的影响规律.结果表明:模型缩比越小,头车及整车的阻力系数越大,升力系数越小.对于单车过隧道以及隧道内交会,模型缩比的变化不影响车体表面测点的压力幅值在车体长度方向的分布特性.当列车全尺寸交会时,车体表面压力变化幅值最小.在不同运行工况下,当模型缩比为1/20时,车体壁面的压力变化幅值最大,相对全尺寸工况,幅值增加最多可达6%.研究结果可为将列车小尺度模型缩比试验外推到全尺寸时的数据修正提供理论依据,同时为模型缩比的风洞试验以及动模型试验的方案设计提供指导.