大型轴件的阻尼油封区表面银钎焊非等强修复

某大型42CrMo4+Ni+V轴件的阻尼油封区因故产生了表面损伤。为恢复受损区油封功能和几何尺寸,采用银钎焊工艺进行表面非等强修复。首先,制作模拟样棒,制定预焊接工艺规程,按照该规程进行了评定试验。对模拟样棒焊前焊后的相同部位进行了拉伸、冲击、硬度试验和金相组织观察。分析得出,热影响区范围约为2 mm,采用银钎焊修复对母材组织和力学性能的影响很小,用于表面损伤的非等强修复是可行的。最后,将该工艺成功用于大型轴件阻尼油封区表面损伤的实际修复。

基于安全行洪与滩区建设协调的冲积性河流洪水特性研究

【目的】利用广阔河漫滩进行适度开发建设,促进流域高质量发展;了解人类活动影响下的冲积性河流洪水特性,提出实现滩区工程建设与河流安全行洪协调一致的解决方案,将保护河流健康落实在河流工程建设中。【方法】选择某冲积性河流宽滩区拟开发生态观光旅游绿道,采用历史演变分析,河床冲淤预测及水动力数值模拟等综合研究方法,分析了工程河段洪水特性、河道演变规律及水库下游的河床调整因素,研究了预测河床边界的处理模式与河流工程等效阻力。通过平面二维洪水数值模拟计算,分析了绿道涉及河段的洪水特性及线路对行洪期流场的影响。【结果】模拟研究首先得到该河段主流自由摆动度受到整治工程限制,洪水河势保持基本不变;其次拟建绿道远离河槽、顺槽平行布线,滩区过流面积阻水比小于2.6%,道路建设引起的局部壅水不超过0.058 m。【结论】科学规划线路与工程布置,可以将工程对河流洪水传播的影响降至最低,满足河道行洪安全与滩区开发建设的协调关系。

黄河小浪底水库运用以来的泥沙淤积特征分析

基于原型观测资料,分析了小浪底水库入库水沙、水库运用及相应库区泥沙淤积的变化特征。小浪底水库运用以来,平均入库水量为225.23亿m^3,沙量为3.19亿t,入库水沙与历史多年平均值相比显著减少;汛限水位和运用水位则逐步抬高,目前,前汛期和后汛期汛限水位分别为230、248 m。至2015年4月,库区泥沙淤积总量为30.48亿m^3,其中干流淤积量占总淤积量的80.9%;水库平均排沙比约为21.0%,库区淤积物从库尾至坝前沿程细化。库区干流淤积纵剖面基本呈三角洲形态,随着水库的运用,三角洲淤积形态缓慢向坝前推进;上窄下宽的特殊库区地形对调整库区淤积形态有利。库区横断面淤积形态初期为水平淤积抬升,后期宽河段库区则受坝前水位下降期脱离回水的影响,形成有滩、有槽的复式断面形态。库区支流淤积形式主要为干流倒灌淤积,纵剖面淤积形态总体呈锥体变化,横断面呈水平淤积抬升。分析库区泥沙淤积特征有助于小浪底水利枢纽的科学调度运用。

滩区公路对水库下游游荡型河段洪水及整治工程的影响

在河漫滩建设公路可能对河流行洪及整治工程产生干扰,为了兼顾河漫滩开发与河道行洪安全,必须对拟建工程选线进行科学分析与影响评价。以黄河小浪底水库下游右岸河漫滩内拟建公路为例,借助水力学及河流动力学方法,首先研究了未来水沙条件下,公路涉及河段河床边界和控制断面洪水位的变化及预测确定方法;然后通过洪水数值模拟分析与冲刷计算,对有无工程建设的河道洪水位、河势变化及整治工程进行了研究。分析表明,滩区建路选线远离主槽、顺河道行洪方向布置,工程建设对漫滩大洪水的影响很轻微;预测未来25 a遭遇10000 m^(3)/s漫滩洪水时,因建路引起局部行洪影响概化为3个阈值:洪水位壅高不超过0.06 m,主流流速增值不到1.6%,控导工程局部冲刷增量最大为0.17 m。研究河段整治工程体系与洪水河势有较好的互适性,可以维持中小洪水河势稳定,漫滩大洪水依然保持原有河势不变,拟建公路没有对整治工程增添新的不利影响。这种多角度的综合评估方法适用于水库影响下的游荡型河段。

混合动力电驱变速箱用液压阀体的设计优化及泄漏率控制

液压阀体是混合动力电驱变速箱的重要组成部分,也是混合动力电驱变速箱开发过程中的难点之一。阀体的泄漏率直接影响到液压系统的工作性能,是保证液压系统及电驱变速箱正常工作的重要特性。结合某款车型用电驱变速箱用液压阀体的开发过程,介绍了毛坯结构的优化过程,并从毛坯铸造、机加工和气密性检测等方面分析了阀体泄漏率的控制方法,为自主开发液压阀体奠定了坚实的基础。

滩区公路建设对黄河下游宽滩河段行洪影响的分析

为了协调社会发展与河流健康,选择黄河下游某宽滩区河段为对象,研究了拟建占滩公路对河道行洪的影响。首先采用系统分析方法,研究了近50年来该河段洪水泥沙变化与河床冲淤演变特征,分析了大型水利工程运用对下游河势的不同阶段影响,评估了河势未来发展及边界条件调整趋势。在此基础上,借助一维水动力模拟计算,分析研究了在现状及未来条件下行洪期拟建公路对河道水位、流速的影响。研究表明:公路布置路线与河道行洪方向基本一致且远离主槽,可以使公路对滩区的行洪干扰保持在较低水平;规划线路最大阻水面积仅占总过流面积的2. 47%,局部路段最大壅水高度不超过0. 064 m。综合分析表明:线路优化布局使工程对中小洪水河势没有影响,大洪水河势基本保持原有状态,沿河整治工程基本不受影响。研究成果对科学规划、管理河流,探索河漫滩公路建设与河道安全行洪的协调机制,具有一定参考价值。

明渠大扩散角过渡段水流特性及偏流机理研究

明渠大扩散角过渡段水流偏流特性是影响输水工程设计的重要问题。在室内水槽试验中采用旋桨流速仪和PIV两种手段,在不同缓流条件下对明渠大扩散角过渡段开展了流速场测量,并对扩散段边界层分离、主流偏移和回流区水流运动特性等问题进行了分析研究。结果表明:水流经过扩散段后发生边界层分离、主流挤压在小范围弱回流区一侧,而另一侧则形成大范围强势回流区,随机形成偏流,流速横向分布不均匀,动量不能均衡扩散;水流特性沿垂向分布具有差异性,明渠扩散段水流的底层和中层受侧壁和底部边界影响较大,水流流向产生偏移,而上层水流边界层分离不明显,水流产生的偏流程度较小。

不平衡输沙河段冲淤量计算典型因素影响探讨——以长江三峡水利枢纽上下游河道为例

断面地形法与输沙量法为计算河段冲淤变形比较常用的方法,由于测验仪器、方法的限制及测验误差的影响,两种计算方法得到的结果常存在差异。在三峡水库库区以及大坝下游荆江河段,实地开展了长江临底悬沙、不平衡输沙测验等工作,根据观测资料,综合考虑输沙量法与断面地形法计算冲淤量的影响因素,分析了对冲淤计算影响较大的典型因素,尝试在排除干扰因素影响的前提下,给出了两种方法的计算差别。

大扩散角明渠中导流三角翼体形优化试验

大扩散角明渠中为抑制水流与边界分离,采用潜没式三角翼调控水流呈大扩散角流动,存在三角翼分流作用偏大、翼后出现局部回流区等问题,影响水流均衡过渡与平顺连接。通过调整三角翼两翼长度和在三角翼底部设置配流孔等措施对其进行优化,并开展模型试验,试验结果表明:扩散段单侧扩散角为30°、来流为缓流、三角翼潜没度为1.30~1.90时,适当减小两翼长度,可改善扩散段下游过流断面动量分布,相对翼长η=0.32时效果相对较好;三角翼底部设置配流孔过流,可减小翼后回流区,降低涡旋阻力,提高扩散段过流能力,实现过流断面动量均化;三角翼过流率ω为15.38%时,平顺水流效果较好。

孔-堰结合型鱼道过流元件的水动力特性及应用研究

为了解决鱼道水位落差大、流速高、难以平顺过渡问题,提出一种新型的孔-堰结合过流元件;试图通过这种新结构调控上下分流比,获得适宜鱼类洄游的水流条件.采用理论分析、数值模拟与水力模拟试验的综合研究方法,开展了一般性分析与典型鱼道研究.首先对孔-堰的特性及水力计算进行分析,给出适宜的分流模数与设计方法.以某鱼道过渡段为研究对象,对常规多级堰与多级孔-堰的水力特性开展数值模拟和模型试验研究,获得不同边界的流场水力要素.研究表明,具有上下通道的孔-堰呈双峰型流速垂线分布,比无孔-堰的偏态单峰分布更适合不同流层鱼类上溯;多级孔-堰调整了水流结构,使各级潜堰上下游水头差降低30%~50%;堰顶流速降幅达23%~40%,为1.2~2.1m/s,底孔流速保持在0.8~1.3m/s;孔-堰分流比沿程呈逐级增大(13%~39%)特征.孔-堰过流元件使流场整体紊动性减弱,堰顶湍动能降低58.8%~76.9%;底部加糙使能耗结构趋于合理,有益于鱼类上溯与休憩;同时保持平缓、连续的自由水面,具有良好的水力生态调节作用.

新型鱼道过渡段水力模拟及体型优化研究

以某大型水利枢纽生态鱼道过渡段为研究对象,采用了溢流堰和底孔相结合布置的新型鱼道形式,利用潜堰过流和底孔出流的特点与优势,较好地解决了大落差、短距离明渠水流平顺衔接问题。借助物理模型试验,研究了原设计方案鱼道过渡段水流特性及存在问题,抓住"过鱼流速"与"水面连续过渡"这2个关键问题,提出"顶部过流、底部过鱼"的新理念。根据过鱼丰满度设计底孔尺寸,通过水力计算分配上下过流流量,进行孔堰型潜堰与加糙设计;开展系列水力学试验分析了孔堰结合型鱼道的水力特性与潜堰体型,对鱼道体型优化进行了研究。结果表明:孔堰结合体型过渡段水流流态良好,能够确保上游窄深矩形和下游宽浅梯形断面水流的平顺衔接;优化后的潜堰孔口分流占总流的15.7%左右,堰顶水头大大减小,各级潜堰堰顶流速基本保持在1.5~1.9 m/s,底孔流速为0.7~1.3 m/s,加糙块提供鱼类休憩掩体,很好地满足了"潜堰平顺溢流,底孔安全过鱼"的鱼道水力设计要求,为生态鱼道过渡段设计提供了新思路。

基于聚类分析的堤防溃口水力边界特征值研究

在进行堤防溃口发生机理研究和开展堵口技术研究时,确定典型堤防溃口水力边界特征值是整个研究的重要基础和前提。而实际堤防溃口由于复杂多变,实测资料数据少且不齐全,难以准确获取典型溃口水力边界条件。本文利用收集到的100多组国内外堤防/土坝溃口实例和试验数据,基于聚类分析方法建立了溃口水力边界特征值间的相关关系,对缺失值进行了关联拟合补值;同时通过对溃口无量纲化特征值的概率密度统计分析,得出概化典型溃口水力边界参数与相关方程。分析表明:溃口宽多在20～100 m,口门水头多在4～12 m,口门流速多在2～8 m/s,分布概率均在64%～71%。溃口宽深比和弗劳德数的概率密度均服从正态分布特征,溃口宽深比取3～8的分布频率约为55%,弗劳德数取0.4～0.8对应的分布频率约为60%。

基于UP/PTV技术的明流床面颗粒状态试验观测方法研究

明槽流中床沙运动及随机状态转换的试验研究水平依赖于高清图像的采集与颗粒踪迹的准确获取,为了提高试验精度与效率,借助UP/PTV技术进行了测试分析新方法的研究.首先探讨了水下无干扰图像采集系统的布置与技术要求,基于PTV原理,采用动态阈值、优化算法开发了基于Matlab平台的颗粒智能识别追踪程序PTP;引入活性粒子及颤抖效应,提出了0.2D50的颗粒临界活动域;通过多重滤波筛选可以提高样本数据有效性与降低颗粒定位误差.利用系列动床水槽试验和UP/PTV技术获取的床面颗粒较为完整的踪迹数据,进行了颗粒运动特征分析;颗粒速度的PDF显示出与Lajeunesse研究一致的细尾分布特性;由于采用比以往采集颗粒踪迹长5倍以上新数据,分析颗粒单步步长的PDF规律也明显优于以往如Roseberry的研究结果,验证了新方法的科学可行.