The Rayleigh-Taylor instability in the spherical pinch

The spherical pinch (SP) concept is an outgrowth of the inertial confinement model (ICF). Unlike the ICF, where instabilities, especially the Rayleigh-Taylor instability, have been studied extensively, the instability study of the spherical pinch has just begun. The Rayleigh-Taylor instability is investigated for the first time in the SP in the present work. By using the simple condition for the Rayleigh-Taylor instability p·<0 (density and pressure gradients have opposite direction), we have qualitatively identified the regions for development of instabilities in the SP. It is found that the explosion phase (central discharge) is stable and instabilities take place in the imploding phase. However, the growth rate for the instability is not in exponential form, and the appearance of the Rayleigh-Taylor instability does not prevent the main shock wave from converging to the center of the sphere.     

边坡稳定分析的相对失稳加速度方法

边坡稳定分析是土力学的经典课题,通过稳定分析能够得到边坡的安全系数。但最小安全系数对应的临界滑动面不一定是最先发生滑动的破坏面,失稳加速度临界滑动面则可能最先滑动。失稳加速度方法可以用统一的原理计算边坡和隧洞等所有具有临空面的结构的稳定性;可以利用常规极限平衡法的假定条件进行计算,也可以利用有限元等数值方法的应力计算成果;可以计算失稳加速度,也可以以失稳加速度的模最小来计算安全系数,此时也相当于一种特殊的模式识别方法。本文对失稳加速度方法的提出过程及主要原理进行系统总结,并将其推广到相对失稳加速度和相对安全系数,放松了约束条件,使得它可以具有更加广阔的应用前景。     

多极声源在裸眼井外的纵横波辐射特性

声波远探测方法已逐渐成为石油测井的一门重要应用技术,声源向井外地层中的辐射特性是远探测声场的主控因数。推导了单极、偶极和四极子声源的远场位移渐近解与辐射指向性公式,模拟分析了低频和常规测井频率下多极子声源在井外地层中的辐射图样,优选出不同声源辐射到地层中的优势波类型,并对比了不同频率下优势波指向性的变化规律。结果表明:单极辐射P波和偶极辐射SH横波在各自的辐射声场中占据了主导地位,它们对应的最佳激发频段分别在10 k Hz和4 k Hz左右,而在四极子声源的辐射声场中,P波和SH横波的指向性相近,均优于SV横波,且两者在7 k Hz左右达到最佳,为多极子声波远探测技术的应用提供了理论支持。     

孔网参数测量技术在矿山爆破中的应用

工程中发现爆破效果不稳定,具有偶然误差的特点,从爆破设计和施工中查找原因。以泰玛士矿爆破实践为例,采用激光扫描仪和钻孔测斜仪,测出代表台阶面和钻孔轨迹的空间点坐标,研究钻孔与自由面、钻孔与钻孔之间的空间关系,通过三维图形软件计算真实的爆破参数,优化设计,指导施工,可以取得稳定的爆破效果。结果表明:爆破设计和施工中的钻孔偏移普遍存在,它是导致爆破设计参数失真、爆破效果不稳定的主要因素;控制偏移误差的发生及其负面影响,孔网参数测量是技术支撑,工作程序是技术应用的规范;根据孔网参数测量数据分析发生钻孔偏移的具体原因,针对性解决问题并预防错误重复发生。     

大型弧形高边坡预裂爆破设计与施工技术

舟山国家石油储备基地扩建项目,高边坡设计为弧形边坡,最大开挖高度127 m,坡脚高度8 m,坡脚长752 m;自下而上共分9级放坡,每级平台宽度3 m,台阶高度12~15 m,坡度45~53.1°,设计坡面面积75 320 m2。该山体为中风化~微风化凝灰岩,为保证弧形高边坡开挖成型,且最大程度减小爆破对预留高边坡的破坏,确保后期库区运营安全,采用深孔大孔径进行预裂爆破设计与施工,并对爆破参数、预裂孔的钻孔技术、装药结构、爆破振动控制等进行了优化。从实际效果来看,深孔大孔径预裂爆破不仅保证了弧形高边坡的成型,确保爆破施工中管线隧道在振动安全允许范围内,而且经济实用、大大节约了工期。     

冷却塔爆破拆除失稳机制与变形破坏特征研究

冷却塔为高耸薄壁结构,爆破拆除失稳机制复杂。依托H 70 m钢筋混凝土冷却塔爆破拆工程,通过多点无线高清摄像观测、支撑区动应变监测等手段,研究了冷却塔爆破拆除失稳过程中塔体的变形破坏特征和支撑区人字柱的应力演变机制。研究结果表明:切口区人字柱爆破时,首先产生向上的脉冲荷载,脉冲荷载沿塔壁传向支撑区人字柱,使其首先承受动态拉伸荷载;随后,支撑区人字柱首先整体向下压缩,然后发生回弹震荡;重力矩重新分配后,靠近切口区的人字柱承受应变率为10~(-3)/s~10~(-2)/s量级的动态附加压应力,人字柱与圈梁连接点产生压剪破坏;随着人字柱破坏范围的扩大,塔体转动轴逐渐后移,支撑区后部人字柱最终在圈梁节点处发生弯折破坏。     

芯轴摩擦系数对推压-拉拔复合缩径的影响

推压-拉拔复合缩径工艺是管坯减径的新方法,芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对工艺有重要的影响。通过建立推压-拉拔复合缩径变形过程中变形管坯的力学模型,分析了芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对成形的影响规律。针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴摩擦系数,进行了有限元仿真,得到了芯轴摩擦系数对管坯变形的影响规律,并基于管坯传力区不失稳以及变形所需凹模推力和芯轴拉拔力较小,给出了芯轴摩擦系数的设定范围。进行了缩径实验,实验和有限元模拟的结果接近。较小的芯轴摩擦系数可能造成管坯起皱失稳,而较大的芯轴摩擦系数,有利于降低管坯轴向压应力、凹模推力和芯轴拉拔力,但可能造成管坯表面划伤。     

低压下两相自然循环流动不稳定性的实验研究──（Ⅰ）机理探索

对两相自然循环流动不稳定性问题进行了机理性实验研究,系统压力范围为０．１ＭＰａ－０．４ＭＰａ。通过实验,分析了不稳定流动的机理,并根据其内在特性总结出两类主要的不稳定流动,为深入进行理论研究打下了良好基础。     

A class of high-resolution algorithms for incompressible flows

We present a class of a high-resolution Godunov-type algorithms for solving flow problems governed by the incompressible Navier-Stokes equations. The algorithms use high-resolution finite volume methods developed in LeVeque (SIAM J Numer Anal 1996;33:627-665) for the advective terms and finite difference methods for the diffusion and the Poisson pressure equation. The high-resolution algorithm advects the cell-centered velocities using the divergence-free cell-edge velocities. The resulting cell-centered velocity is then updated by the solution of the Poisson equation. The algorithms are proven to be robust for constant-density flows at high Reynolds numbers via an example of lid-driven cavity flow. With a slight modification for the projection operator in the constant-density solvers, the algorithms also solve incompressible flows with finite-amplitude density variation. The strength of such algorithms is illustrated through problems like Rayleigh-Taylor instability and the Boussinesq equations for Rayleigh-Bénard convection. Numerical studies of the convergence and order of accuracy for the velocity field are provided. While simulations for two-dimensional regular-geometry problems are presented in this study, in principle, extension of the algorithms to three dimensions with complex geometry is feasible.     

两种气象应用分析技术的软件算法研究与实现

以气象水文信息显示系统软件开发为背景,针对风场流线分析与显示和温度对数压力图绘制功能的实现,提出了流线分析算法和温度对数压力图的不稳定能量区分析算法.流线分析算法从流线的基本概念出发,结合其物理连续分布的特征,基于风场格点u/v分量数据直接"跟踪"获得流线,并对过密、过短等情况进行了处理.温度对数压力图的不稳定能量区分析算法利用温压曲线与状态曲线的单调性,分段处理温压曲线与状态曲线的位置关系进行不稳定能量区分析.实际使用结果表明,2种算法均具有良好的显示效果和较高的处理效率.