Enhancing the Bolzon–Schrefler–Zienkiewicz Constitutive Model for Partially Saturated Soil

This paper presents an enhanced version of the elasto-plastic model for partially saturated soil first proposed by Bolzon, Schrefler and Zienkiewicz in 1996, “BSZ” model, which uses the effective stress tensor and suction as independent stress variables. It is recalled that the effective stress tensor proposed by Lewis and Schrefler in 1982 is thermodynamically consistent and, compared with other choices of stress tensors, results particularly suitable for partially saturated soil mechanics. A hydraulic constitutive relationship and a hydraulic hysteresis are introduced in the model, to take into account the irreversible deformation during cyclic drying and wetting until structural collapse. For this reason the plastic rate of strain is split into the sum of two components: one depending on the effective stress tensor and the other one on suction. This is the new feature of the BSZ model. This enhanced model is then cast into a thermodynamical framework at macroscopic level and it is shown that it is possible to derive the constitutive law from the Helmholtz free energy and a dissipation function, both for associative and non- associative plasticity. Finally the model predictions have been compared with experimental data for Sion slime, with particular emphasis on the deviatoric part, and model predictions of hysteretic behaviour have been investigated in case of a wetting and drying cycle on compacted betonite–kaolin.     

离心泵在启动阶段的水力特性研究

针对工作的离心泵,分析了其内部流体的流动情况,建立了在非稳定工况下操作的理论扬程公式,非稳态理论扬程包括旋转加速附加扬程和水流加速消耗扬程以及由于流动速度变化引起泵壳中的附加压力而产生的扬程。在离心泵的启动阶段,对其在不同阀门开度下的水力性能进行了试验研究。测量了瞬时转速、流量、扬程随时间的变化关系,并把试验结果进行修正。由于启动时一部分扬程用来提供流体加速,压力传感器测量不到,因此必须把试验扬程加以修正。将理论计算与修正的试验结果进行了比较分析,两者基本吻合。     

水力机械内鲤鱼草鱼的压力损伤模拟试验

通过试验人工模拟水力机械内压力变化过程,测量压力时间变化,观察并解剖分析不同压力变化过程对鲤鱼和草鱼造成损伤的情况。试验发现,负压状态下的压力变化过程会对鱼的生存构成直接威胁,并得到了新型环保水力机械设计中应采用的压力时变导数极限值。     

轴流式水轮机三维非定常湍流计算及压力脉动预测

水轮机的稳定性研究是目前工程上大型水轮机组流动分析的重要课题,本文以某水电站的大型轴流转桨式水轮机原型为基础建立计算模型,完成了从蜗壳进口到尾水管出口整个流道的非定常湍流计算,预测了固定导叶进口、转轮后、尾水管进口等多个位置的压力脉动,并利用FFT变换进行分析得到了压力脉动的频率和幅值,探讨了水轮机全流道内压力脉动产生和传播的原理．     

TDI线扫相机光学通道建模与仿真

卫星相机建模与仿真研究不论在民用还是军事领域都具有重要的理论研究和实际应用价值。根据TDI线扫相机的工作原理建立了一个TDI线扫相机光学通道的数学模型,该模型包括从景物到TDI CCD离散图像的几何投影关系和能量传递关系两部分,对于确定的成像系统,给定景物参数和光学系统参数,就可以确定对应图像传感器上的离散图像。为了验证模型,对一幅卫星图像进行了计算机仿真。建立的模型可以用来研究当成像条件改变时对图像的影响,进一步还可以用来发展虚拟卫星相机系统。     

离心泵快速启动过程外部特性的试验研究

介绍离心泵快速启动试验装置和试验方法,对一台出口直径为80 mm的小型管道离心泵进行试验研究,分别测试了试验泵的稳态性能和各项瞬态性能,比较分析了两者的区别。结果显示,启动过程中,离心泵的扬程紧跟转速到达最大值,转速稳定后的瞬态性能与稳态假设对应,流量和扬程的上升历程与管路阻力特性直接相关,而转速与其基本无关; 在启动初始阶段,无量纲扬程呈现很大值,继而迅速减小到低于稳态假设值,表现出明显的瞬态效应。     

Three‐dimensional vortex simulation of unsteady flow in hydraulic turbines

On the basis of the Helmholtz decomposition, a grid‐free numerical scheme is provided for the solution of unsteady flow in hydraulic turbines. The Lagrangian vortex method is utilized to evaluate the convection and stretch of the vorticity, and the BEM is used to solve the Neumann problem to define the potential flow. The no‐slip boundary condition is satisfied by generating vortex sticks at the solid surface. A semi‐analytical regularization technique is applied to evaluate the singular boundary surface integrals of the potential velocity and its gradients accurately. The fast multipole method was extended to evaluate the velocity and velocity gradients induced by the discretized vortex blobs in the Lagrangian vortex method. The successful simulation for the unsteady flow through a hydraulic turbine's runner has manifested the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种新的磁共振图像处理流水线的设计与实现

磁共振图像的重建、后处理及可视化是磁共振成像（MRI）系统的重要组成部分.本文开发了一个新的用于磁共振图像重建、后处理及可视化的开源框架YAP（Yet Another Pipeline），利用此框架可以方便地构建图像处理流水线.与现有的一些其他开源框架相比，本文开发的框架具有如下特点：（1）采用基于接口的设计，可使用基于接口的插件对流水线的功能进行扩展；（2）允许用户使用编写脚本的方式构建图像处理流水线，编辑与修改流水线都很方便；（3）支持带有分支结构的流水线，便于流水线的构建与调试.目前，该框架已经在商用系统中获得了应用.     

液压四足机器人的实时分散解耦控制

针对液压驱动四足机器人单腿协调性难以保证的问题,开发了一种实时分散解耦控制系统：基于PC-Based控制系统架构,在RTX环境下模块化了实时控制子任务,并对多任务的处理进行了实时调度,搭建出了机器人的实时分散控制系统框架;针对单腿系统设计了基于PID神经元网络的广义解耦控制算法,并将其嵌入到整体程序框架中,实现了多腿联动的分散解耦控制。物理样机实验表明开发的控制系统能够满足分散解耦控制算法的实时性要求,提高了四足机器人运动的协调性,进而保证其连续稳定地行走,具有一定的独创性与实用价值。     

基于氦离子化气相色谱法测定微量氧、氮的影响因素

探讨氦离子化气相色谱法测定样品中微量氧、氮含量的影响因素。采用控制变量法,对色谱柱温度、进样流量、进样管道环境及极化电压等因素对微量氧、氮测定结果的影响进行讨论和分析。结果表明,当色谱柱温度为25~45℃时,色谱柱对氧、氮吸附量最小;当进样流量不小于70 mL/min时,微量氧、氮测定结果受外界干扰最小;当极化电压为80~160 V时,氧、氮具有最佳的响应值;初次测定样品中微量氧、氮含量时,需使进样管道表面吸附的氧、氮处于饱和状态,以便获得理想的测定结果。讨论的结果可为氦离子化气相色谱法测定相关样品中微量氧、氮含量时提供技术参考。