水流冲击管道内滞留气团现象的VOF模型仿真分析

针对复杂管道系统内水流冲击滞留气团现象,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)进行了数值模拟计算,并与一维模型进行了比较计算分析,结果表明:系统的最大压力并不总是气团的最大压力,有可能还会叠加水体对管壁的撞击而形成的突然升高压力.与实验实测结果的比较分析表明:采用VOF模型,能够较精细地仿真水流冲击滞留气团现象的气团形态、流场结构以及压力分布等的变化过程,其压力数值计算结果与实验实测基本吻合,其计算误差明显小于现有一维模型的计算误差,是深入研究该复杂瞬变流现象的有效方法.     

粒状材料中水力劈裂的认识

水力劈裂在岩土工程、环境工程和石油工程中已得到很好地应用,但另一方面又会造成大坝渗漏破坏、浆液流失以及石油行业中经常遇到的浅水流动等严重后果。连续固体材料（如岩石）中的水力劈裂理论是建立在抗拉强度基础之上,对此,国内外的研究已经比较深入。而对于粒状材料中的研究尚处于起步阶段,仅有少数的试验和数值研究。本文综述了粒状材料中水力劈裂室内试验、现场试验、解析分析和数值模拟的研究成果,分析了当前研究中对这一现象认识的不足,并对今后可能的研究方向进行了预测。     

Effects of fundamental structure parameters on dynamic responses of submerged floating tunnel under hydrodynamic loads

This paper investigates the effects of structure parameters on dynamic responses of submerged floating tunnel （SFT） under hydrodynamic loads. The structure parameters includes buoyancy-weight ratio （BWR）, stiffness coefficients of the cable systems, tunnel net buoyancy and tunnel length. First, the importance of structural damp in relation to the dynamic responses of SPT is demonstrated and the mechanism of structural damp effect is discussed. Thereafter, the fundamental structure parameters are investigated through the analysis of SFT dynamic responses under hydrodynamic loads. The results indicate that the BWR of SFT is a key structure parameter. When BWR is 1.2, there is a remarkable trend change in the vertical dynamic response of SFT under hydrodynamic loads. The results also indicate that the ratio of the tunnel net buoyancy to the cable stiffness coefficient is not a characteristic factor affecting the dynamic responses of SFT under hydrodynamic loads.     

深层地下地应力测量

介绍了对某水力压裂法处置中放废液工程进行的深层地下地应力测量的有关情况。利用压阻型压力传感器和压力盒相结合的办法克服压力探头敏感面小带来的测量困难 ,成功进行了地下数百米深度处地应力测量。实际测量表明系统工作可靠 ,测量数据可信。     

水力机械转轮内的CFD分析及优化设计

本文基于Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和标准的ｋ－ε紊流模型,模拟了转轮内的三维紊流场。同时,建立了一种现代水力机械转轮的设计方法;采用ＣＡＤ－ＣＦＤ系统,依据三维紊流场的预测结 果优化转轮内相关的几何参数,使得转轮内的流态接近理想流态,从而保证优化转轮的良好性能。     

上海深部硬土渗透特性试验研究

上海深部硬土层的沉降显著滞后于水位变化, 本文通过一系列渗透试验进行了相关问题的研究, 包括初始水力坡度, 结核对渗透性的影响, 压力对渗透性的作用, 以及孔隙比与渗透系数之间规律的研究。结果表明硬土的渗透速率与水力坡度之间符合良好的线性关系, 满足达西定律; 大量的致密结核对渗透性影响微弱; 应力增加导致渗透性降低, 渗透系数与孔隙比呈指数规律变化。基于试验成果评价了1989～2007年天然硬土的渗透性变化, 此期间硬土层边界水位下降了近30m, 硬土层的沉降造成了该层渗透性的降低, 但土层的平均渗透系数改变不大。     

多点电喷气体发动机空燃比闭环控制系统设计

空燃比控制是发动机性能实现中最重要的控制之一。基于玉柴某大型六缸单点气体发动机改多点电喷的基础上进行研究,在开放式ECU基础上针对燃气发动机瞬态变化过程中的反馈时间延迟,构建了一种基于前馈PID算法的空燃比闭环控制策略,用来预判和补偿空燃比超调和反馈时间延迟;解决了发动机瞬变工况下空气与燃气的精确匹配问题。通过对台架模型和发动机试验的数据分析,结果表明基于前馈PID控制算法的空燃比闭环控制策略能够进一步提高燃气发动机的排放效率和动力性。     

顺序输送管道水力瞬变模拟的有限体积法

针对顺序输送水力瞬变中输送介质不连续的情况,提出采用有限体积法取代传统的特征线法进行求解,以减少插值误差。首先得到水击基本方程基于压力-流速的非守恒有限体积离散格式,通过Rieman求解器得到控制体界面的Rieman解。采用MUSCL-Hancock Primitive方法进行界面数值重构与时间推进,构建时空二阶精度的TVD格式。边界的处理采用Rieman不变量与构造虚拟边界节点相结合的方法,使其与整体精度保持一致。数值计算与实验对比,证明了本文算法能有效抑制非物理振荡,具有精度高、鲁棒性好的特点。     

考虑流固耦合效应的重力坝水力劈裂模拟

裂缝的高压水力劈裂是混凝土高坝安全评估的重要部分,研究其过程中的流固耦合作用是准确预测在各种情况下裂纹扩展路径和危险程度的关键.该文利用扩展有限元法在模拟裂纹扩展方面的优势,对大坝的裂纹进行水力劈裂模拟研究.裂纹中的水压分布模型采用Brühwiler和Saouma水力劈裂试验的成果,体现了水压和裂纹宽度的耦合关系,给出了扩展有限元在裂纹面上施加水压力荷载的实施方法,对一典型重力坝裂纹的水力劈裂进行了数值模拟分析.研究结果表明:采用扩展有限元法模拟水力劈裂,克服了常规有限元法存在的缺点,裂纹扩展时不用重新划分网格,裂纹的实时宽度可以由加强节点的附加自由度得到,裂纹面上水压的施加也变得简单易行.当考虑裂纹内的流固耦合效应时,裂纹的扩展路径相比不考虑耦合效应时的扩展路径(均布全水头水压),扩展角变大,扩展距离变短.     

波状床面综合式消力池的水力计算

分析了综合式消力池在消力坎计算中存在的问题,提出了计算消力坎高度和消力池深度总高度的估算方法。根据文献[6-7]对波状床面水跃共轭水深和水跃长度的研究成果以及综合式消力池的一般计算方法,给出了波状床面综合式消力池跃前水深的显式计算公式、跃后水深的迭代计算公式。在文献[11]对消力坎淹没系数研究的基础上,对于淹没度,在0.45≤h_s/H_(10)≤0.92范围内重新给出了精度更高的计算淹没系数的公式。通过算例给出了波状床面综合式消力池的水力计算过程和计算步骤,推荐在综合式消力池的水力计算中,先假设消力池的深度,再计算消力坎高度的简单计算方法。通过对比分析可以看出,波状床面综合式消力池与普通综合式消力池相比较,可以大幅度地减小消力池深度、消力坎高度、跃后水深和消力池长度,提高了消能效果,是一种值得推荐和研究的消力池形式。