船舶附加水动力组合节能技术研究进展

随着国际上石油价格飞涨,能源短缺,特别是MEPC第58次会议发布EEDI计算公式以及MEPC第62次会议正式通过《MARPOL73/78公约》附则Ⅵ修正案,世界各国都认识到了船舶节能减排的重要性。船舶节能技术得到广泛的关注。相比于节能新船型和新型高效推进器,附加水动力节能装置无疑是一种成本低廉、见效显著、安装方便的节能选择。通过合理搭配2个或多个不同附加水动力节能装置,充分利用各自的水动力特性可以得到更好的节能收益。本文主要介绍基于导管类的附加水动力组合节能装置、基于导流鳍的附加水动力组合节能装置、基于扭曲反应舵的水动力组合节能装置,并分析各节能装置的节能原理与节能效果等。

附加水及预湿时间对自燃煤矸石砂轻混凝土性能影响

自燃煤矸石粗集料的多孔性能决定了其吸水特性,由于其吸水量比天然碎石大,配合比设计中单位用水量的选取就显得尤为重要。本文首先研究了自燃煤矸石粗集料吸水量随时间变化规律,建立了增加附加水的计算公式。其次研究了不同附加水对自燃煤矸石砂轻混凝土坍落度及强度的影响规律,最后研究了自燃煤矸石粗集料预湿时间对混凝土拌合物坍落度、经时损失及强度的影响。研究结果表明,当自燃煤矸石粗集料,提前1 h掺入吸水率80%的附加水润湿,自燃煤矸石砂轻混凝土,无论是拌合物坍落度、经时损失,还是强度等级皆能满足设计要求。研究结果丰富和发展了砂轻混凝土的配合比设计理论。

海底管线附加水质量计算方法的研究

通过数值计算证明了物体的附加水质量不仅与物体形状有关,在一定条件下还受流体边界的影响。以海底管线为例,研究了准确计算附加水质量对管线自振频率的影响。

流固耦合理论在船体总振动附加水质量研究中的应用

基于流固耦合理论对采用刘易斯方法求得的船体总振动固有频率进行了修正,给出了修正系数,并且对流固耦合计算中流体单元范围的选取进行了计算和讨论,可提高船体总振动预报的效率和准确度。

沉箱式防波堤动力计算中附加水质量的实验研究

对沉箱式防波堤动力计算中的一个重要动力参数———附加水质量的计算方法进行了模型实验研究,提出了通过动力模型实验确定附加水质量的方法。依据结构动力学理论,由无水情况和各种不同水深情况下沉箱动力特性的实验数据确定沉箱运动时的附加水质量;在对实验结果进行统计分析的基础上,建立了计算附加水质量的经验计算公式。最后通过数值模拟与实验结果的比较,对建立的经验公式进行了检验。

边界和长度对管节点附加水质量的影响

运用三维边界元方法,通过数值计算,证明在一定条件下流体边界、构件长度对管节点附加水质量均存在较大影响,以方形和圆形构件为例,分析构件附加水质量受这些因素影响的变化规律。

自燃煤矸石骨料附加水量和预湿时间对混凝土的影响

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。作为煤炭工业伴生的废弃物不仅堆积占地,而且还能自燃污染空气或引起火灾。科研人员在建筑材料、制取化工产品和提炼贵重金属方面作了大量的研究;相关的研究发现,煤矸石骨料取代传统的砂石,采取措施来进行预拌混凝土的配制,混凝土的工作性和强度基本达到天然骨料的效果。因此,本文对预拌混凝土中煤矸石骨料的附加水量和预湿时间作了一定的分析。

附加水眼钻头的试用效果

遇水坍塌复杂层用常规绳索取心钻具钻进效果不好。文中介绍了用带附加水眼钻头顺利钻过复杂层的经验,并讨论了水眼的功能。

水下振动台竖向动水附加质量特征与机理试验研究

工程结构与水体耦合抗震研究需求越来越大,推动了水下振动台的建设与发展,水下振动台竖向动水附加质量及特征直接影响其设计和自身性能。本文通过试验方法,共设计135个工况,台面负载20 t惯性质量块,分别考虑不同激励量级、不同频率、不同水深,研究水下振动台竖向动水附加质量特征,并试探从机理层面进行解释。试验结果表明:激励量级与动水附加质量之间相关性较为复杂,不同频率之间存在分组现象,水深比(水深/台面直径)可作为水下振动台设计重要参数,不同水下振动台动水附加质量最小值频率拐点不同。试验研究为水下振动台设计以及模型试验可靠性等提供参考。

两种库水附加质量模型的重力坝动力响应研究

对两种不可压缩性库水附加质量模型的混凝土重力坝动力响应进行了研究,得到结论:①相对有限元模型计算结果比较,韦斯特伽德模型进行折半处理后计算得到的大坝自振频率较直接使用韦斯特伽德模型计算的精度高;②当水体区域向上游取3倍坝高可以得到比较稳定的自振频率;③由于大坝是弹性体,上游面坝体结点的等效结点荷载不仅受该结点动水附加质量本身的影响,同时受到该结点周边结点的动水附加质量的影响。

考虑结构损伤的深水桥墩动水效应等效附加质量研究

以三种墩高的圆截面深水墩为对象,借助有限元软件建立墩-水相互作用的数值模型,考虑桥墩局部和整体损伤,同时考虑桥梁上部结构的影响,分析不同损伤程度及不同墩顶质量情况下的动水附加质量随水位的变化,并通过动水压力和动力特性分析进行验证.结果表明,对于不同墩高的桥墩,无论是局部损伤还是整体损伤,同一水位不同损伤程度下的动水附加质量几乎不变;考虑墩顶质量对动水附加质量的影响也不大;不同损伤程度及不同墩顶质量下动水压力沿墩身的分布规律没有改变;等效前后的数值模型自振周期拟合较好,损伤前的动水附加质量可适用于损伤后的结构动力分析中.

舰船水动力附加节能装置现状及分析

文中旨在介绍国内外舰船水动力附加节能装置的研究与进展。文中根据工作原理将水动力附加装置分成三类:桨前进流优化、桨后能量回收、漩涡衰减降阻。重点介绍了补偿导管节能技术、节能轴支架、自由旋转助推叶轮、舵附推力鳍、舵球、桨毂整流鳍、螺旋桨端板等的结构形式、作用原理及研究现状。

预湿与附加组合用水量对C20再生粗骨料混凝土性能影响研究

研究了预湿与附加组合用水量对C20再生粗骨料混凝土流动性能与抗压强度的影响。结果表明,组合方式下,预湿处理后的再生粗骨料能够更加快速、充分的吸收附加用水,更便于对附加用水量的调控,且能够显著提高混凝土拌合物的流动性能保持能力,但当组合用水量过多时,再生粗骨料混凝土的28 d抗压强度整体呈降低趋势。

考虑动水压力影响的单柱式桥墩地震反应分析

在Morison方程的基础上,用附加水质量法考虑动水压力对桥墩的影响,以单柱式桥墩为研究对象,以ABAQUS有限元软件为计算平台,建立了考虑桩-土动力相互作用的单柱式桥墩地震反应分析模型,考虑土体和桥墩混凝土的动力非线性特征,分析了地震动作用下动水压力对单柱式桥墩的墩顶相对墩底位移、加速度、剪力和弯矩反应的影响,并探讨了水位对单柱式桥墩地震反应特性的影响。结果表明:动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩顶部相对底部的位移、墩顶绝对加速度和墩底的内力,水位变化影响桥墩的地震反应特性。对于深水桥墩抗震设计计算,考虑动水压力效应、水位变化是有必要的。

大型电站叠梁门分层取水进水口水力特性研究

电站进口前加设叠梁门后引起局部水流条件复杂,本文以模型试验和数值模拟为研究手段,系统阐述了叠梁门分层取水进口水流流态、门顶最小运行水深、水头损失和叠梁门反向附加水击压力等。研究表明,加设叠梁门后机组各栅孔进流较为均化,门井水面波动加大,主要引流区间在门顶以下10 m—门顶以上25 m水域,叠梁门门顶最小运行水深一般为15~30 m,进口段水头损失1.20~1.95 m（水头损失系数为0.45~1.15）,较无叠梁门时增大1.11~1.63 m,对机组发电经济效益将产生一定影响,机组甩负荷对叠梁门下游面板产生的附加水击压力（2.9~3.0）×9.81 k Pa。

地震作用下桥梁结构-水相互作用分析

采用动水附加质量的方法计算地震作用下深水高桩承台体系桥梁的结构-水相互作用。采用附加质量和阻尼系数矩阵的解析解来求解承台上的动水力;单桩的附加质量采用莫里森方程求解,并用群桩系数修正群桩体系中各单桩的附加质量。最后通过一个实桥的算例阐述了考虑结构-水相互作用的动水效应计算方法。

水中墩柱结构地震反应的分析方法

概述了水中墩柱结构地震反应分析时考虑动水压力效应的必要性,阐述了水中墩柱结构地震反应的附加水质量和流固耦合两种分析方法,介绍了国内外规范对作用于墩柱结构上的计算动水压力的规定,最后对进一步研究提出了建议。

水—桩—土—桥墩结构体系的地震反应分析

以双柱式桥墩为研究对象,以基于Morison动水压力公式的附加水质量考虑水体对桥墩的影响,考虑了土体和桥墩混凝土的非线性特征,建立了水—桩—土—桥墩结构体系的地震反应分析模型,分析了地震作用下水体对桥墩的墩顶相对墩底位移、加速度、剪力和弯矩反应的影响及其动水压力影响系数。结果表明:动水压力改变了桥墩的地震反应特性,增大了桥墩顶部相对底部的位移、墩顶绝对加速度和墩底的内力。对于深水桥墩抗震设计计算,考虑动水压力的影响更符合工程实际情况。

深水高墩桥梁地震响应计算分析

水库蓄水后,库区内的高墩桥梁淹没深度较大,为研究深水高墩桥梁抗震性能,以西藏扎拉水电站库区某公路桥为研究对象,采用有限元方法计算线弹性E1和E2地震作用下的桥梁动力特性、桥墩墩顶位移、墩底弯矩、剪力并基于动水附加质量理论计算了地震力。结果表明:考虑动水压力作用后,桥梁结构自振频率减小,桥墩内力和位移值均明显增大。考虑深水高墩动水压力影响后桥墩地震响应虽显著增大,但响应值随着主墩淹没深度变化均呈现出非线性变化。对于深水高墩桥梁,考虑动水附加质量后计算出的纵向、横向地震力是未考虑工况下的2.0,1.2倍。研究成果可为山区深水高墩桥梁设计提供参考。

动水压力对高桩平台的动力响应

通过Ansys有限元软件,在考虑了桩体周围土体的非线性作用下,建立了桩基平台-土系统的地震反应分析三维有限元模型,分析和比较地震荷载作用下附加水质量和动水阻尼对桩基位移和弯矩的影响以及桩基空间布置对桩基内力的影响。结果表明:(1)附加水质量能增大桩基的位移和弯矩,动水阻尼能减小桩基的位移和弯矩;(2)两者共同作用时,桩基位移峰值的变化不明显,而桩基弯矩峰值出现了减小;(3)桩基的位移和弯矩与桩的空间位置具有相关性,且正斜桩的承载力优于负斜桩。