单圆柱桥墩绕流流场试验研究

通过单圆柱桥墩绕流现象观测,结合观测水流流态、测定水位、流速等,研究单圆柱墩周围三维水流变化规律,以及单圆柱桥墩的水力学特性.结果表明:随着来流的增大,圆柱周围各点流速明显增大,圆柱后水流扰动更加剧烈,横向绕流更加明显,但绕流宽度逐渐减小;在恒定的来流流速下,水流在墩前壅水处流速减小,桥墩两侧流速急剧变大,墩后流速减小,流向不规则,并伴有漩涡出现.距离桥墩越远,水流流态越平顺;一定的来流流速下,自圆柱处开始,横向水流流速先增大而后减小,垂向流速也是先增大后减小的趋势;无论平面还是垂向,河道流速越大,绕流流程相对越长.

单圆柱桥墩冲刷的三维数值模拟

桥梁防护中由于桥墩周围的绕流冲刷极其复杂,迄今对该绕流流态及其与河床冲刷关系的认识仍不完善。为了深入分析圆柱桥墩周围的三维水流结构及冲刷现象,利用Flow-3d三维模拟软件对不同流速下的圆柱绕流流态进行数值模拟并和模型实验对比另对圆柱桥墩周围的冲刷做了初步的模拟分析。结果表明,Flow-3d可以清楚地反映桥墩周围的水流流态并通过了模型实验结果验证。说明Flow-3d可以准确模拟单圆柱绕流并获得流场的三维瞬时流速和冲刷现象,本研究可为河床中桥墩附近的冲刷计算和防护设计提供重要的参考。

高雷诺数下单圆柱绕流的DES三维数值模拟

采用Spalart-Allmaras基的DES模型对不同雷诺数下单圆柱绕流的湍流流场进行了三维数值模拟,取雷诺数Re=2×104,1×105,3×105和1×106,数值模拟研究分析了流场形态,给出了阻力系数及升阻力频谱,并与前人的实验和其他方法模拟的结果进行了对比.结果显示,它们与实验数据一致且图形的三维特性明显,这也验证了DES方法在高雷诺数时在圆柱绕流模拟方面的准确性.

朔黄铁路韩村大桥单圆柱桥墩加固效果试验研究

朔黄铁路韩村大桥采用单圆柱桥墩,横向刚度不足,制约运输能力,先后两次采取加固措施。对加固后桥梁的动力性能进行了测试,分析了桥梁在运营列车作用下的动力响应。分析结果表明:受测试列车车辆状态的影响,桥梁动力响应值存在一定的离散性,采用实测平均值比实测最大值来评判加固效果更为合理;单圆柱桥墩加固采用上下行桥墩横连和加桩基础加固,桥墩动力性能明显得到改善,桥梁梁体横向振动有所降低,所有实测指标均满足规范要求。该桥加固效果明显,其加固方法可为类似工程提供参考。

间隙比对近壁单圆柱绕流影响的PIV实验研究

为了研究过渡流下间隙比对近壁单圆柱绕流流动特性的影响,搭建了开式循环水槽实验台,通过粒子图像测速(PIV)的方法,对过渡流下不同间隙比的近壁单圆柱绕流进行了实验研究。结果表明:当雷诺数为200时,间隙比对圆柱尾流的流动特性有明显影响。间隙比的改变主要影响圆柱与壁面的相互作用,从而引起分离剪切层以及尾流旋涡形态的变化。随着间隙比的增大,圆柱尾流的流动形态由单个顺时针运动的旋涡逐渐演变为逐渐对称的旋涡对,且尺度逐渐减小,同时壁面对圆柱尾流的影响逐渐减弱。根据研究的工况,在C/D<0.6时,壁面对圆柱尾流的流动特性影响显著;反之,尾流的流动特性几乎不受影响。

无缝线路单线铁路钢筋混凝土单圆柱桥墩设计

分析既有线运营中个别单线单圆柱桥墩横向刚度较弱的现象 ,在单圆柱桥墩设计时 ,结合无缝线路对墩台水平线刚度的要求 ,引入桥墩横向刚度的控制条件。

哈大客运专线铁路双线单圆柱桥墩设计

客运专线铁路跨越河流,当斜交角度很小的情况下,常用的双线圆端形或矩形桥墩由于阻水面积大,往往不能满足河道防洪要求。结合哈大客运专线桥梁设计,提出跨河采用单圆柱桥墩设计思路,该墩型为流线形,不受水流斜交角度限制,但其自身横向刚度偏弱,重点从外形景观要求、纵横向刚度的要求、结构设计、耐久性等方面介绍单圆柱桥墩的设计过程。

抱箍托架施工单圆柱墩帽梁

介绍了单圆柱墩帽梁施工的方案比较,按经济、安全、简捷的原则,最后选取了抱箍托架施工方法。

基于有限测点的单层圆柱壳辐射声功率计算

文章从结构振动模态与声辐射模态的概念出发,研究了两端简支单层圆柱壳振动模态与声辐射模态的耦合关系。在此基础上,利用模态扩展构造一个模态滤波矩阵,从有限个结构测点测量数据中得到结构的声辐射模态参与系数,进而计算结构的辐射声功率;并利用矩阵条件数对结构测点布置数目与位置进行了研究。数值算例表明:这种测点布置方法与结构辐射声功率的计算方法是可行的,这为该领域的理论分析和工程应用提供了一定的参考。

单/双层圆柱壳振动及声辐射对比

采用模态叠加法,分别在点激励和面激励作用下,研究单/双层圆柱壳的振动及声辐射特性。研究结果表明,点激励作用在实肋板位置时,由于较大的局部机械输入阻抗,使得双层圆柱壳的辐射声功率和径向均方振速明显小于单壳。面激励作用时,在低频段与单层圆柱壳相比,双壳辐射声功率峰值向高频偏移,且幅值略小,径向均方振速幅值更小、峰值更少;随着频率升高,单/双壳的辐射声功率和径向均方振速在平均意义下趋于一致。

质量比和阻尼比对不同工况下圆柱涡激振动的影响

基于流体计算软件STAR-CCM+中重叠网格和DFBI技术,在Re=150,U_(R)=5条件下对单圆柱及串列不等直径圆柱涡激振动进行数值模拟。模拟中分别在较大范围内改变质量比(1~300)和阻尼比(0~1),获得了各工况下圆柱振动响应及受力与质量比和阻尼比的关系,分析了质量比和阻尼比对圆柱振动的影响及联系。结果表明:从整体来看,圆柱振动幅值和阻力随质量比和阻尼比的增加而降低,升力呈先升后降趋势。在小质量比下(m^(*)<20),圆柱振幅和受力受质量比和阻尼比影响较大,并随两参数的变化而快速变化;在较大质量比下,圆柱振幅和受力趋于稳定,几乎不再受质量比和阻尼比影响,流固耦合效应变弱。此外,还将参数m^(*)ζ值相同而m^(*)和ζ不同的圆柱响应数据进行对比,得出在低雷诺数下,相同m^(*)ζ的圆柱涡激振动响应呈相同的趋势。

单自由度刚性圆柱体绕流的不稳定性

基于Open FOAM开源软件,利用k-ωSST湍流模型与6自由度(DOF)动网格模型,对亚临界区单自由度运动刚性圆柱绕流进行了三维数值模拟,研究了在不同初始流场下圆柱的阻力系数、升力系数、运动轨迹以及流固耦合的形态,并利用C++面对对象的编程与试验结果及理论分析作对比,验证所用湍流模型与三维模型的可靠性.计算结果表明:分块化结构网格与k-ωSST湍流模型对于圆柱绕流问题的计算结果比较准确,圆柱体在垂直来流方向的运动具有不稳定性,且其稳定性的强弱、运动偏离的方向与初始流场状态相关;由于流固的耦合作用改变了圆柱体受力的频率,加快了圆柱的偏移.

不同模型及不同载荷形式对单层圆柱壳声振特性的影响分析

螺旋桨轴系激励作用下水下航行器的尾部结构会产生低频辐射噪声,针对尾部结构的声振特性开展研究很有必要。本文以水下加肋圆柱壳为对象,采用有限元耦合声学边界元计算了加肋圆柱壳的辐射声功率,针对尾部噪声分析的3种模型:整体三维模型,尾部三维模型+首部梁模型的混合模型,尾部截断模型,分析讨论3种不同模型处理方法对声辐射特性的影响。结果表明采用尾部截断模型计算辐射声功率时在低频段与整体三维模型的误差较大,混合模型在趋势上与整体三维模型吻合较好。对比尾端部不同方向激励力对环肋圆柱壳声辐射特性的影响,结果表明横向和垂向激励对环肋圆柱壳的辐射声功率没有影响,但是对远场声压指向性有较大影响。

圆柱体单轴压缩锤头进给与应变测试方法

以8mm×12mm圆柱体试样为分析对象,基于有限元软件DEFORM,采用三维弹塑性有限元法,对试样压缩过程进行数值模拟,分析了不同的应变测试方法(径向与高向)以及不同的锤头进给压缩方法(单向与双向)对测试应力-应变曲线真实性的影响。结果表明:两组试验方法所获得的应力-应变曲线都与真实应力-应变曲线存在一定的偏差,但单锤头进给压缩和径向应变测试法获得的应力-应变曲线能够更好地反映材料真实应力-应变曲线的变化规律。

不同间距比下串列双圆柱绕流的可视化实验

为了研究串列双圆柱绕流规律,针对本实验设计了开式循环水槽,将染色法及粒子图像测速(PIV)系统相结合,对不同雷诺数下的单圆柱、不同间距比的串列双圆柱绕流进行定量及定性的可视化实验。首先验证实验装置的稳定性,然后对不同雷诺数下的单圆柱绕流进行可视化实验,将实验数据与文献数据对比,验证实验装置的正确性。Re=200时,得出以下实验结论:当中心距Ps≤3D时,上游圆柱的尾流呈现出稳态,而下游圆柱的尾流是非稳态;增大间距,上游圆柱的尾流逐渐由稳态变成非稳态,并且这种非稳态将会加强下游圆柱尾流的非稳态,随后下游圆柱后端出现有规则的涡脱现象。

圆柱形波浪能吸收体水动力学分析与优化设计

以波能装置中单个圆柱形浮体在线性入射波作用下的垂荡问题为研究对象,采用特征函数展开法求解辐射和绕射势的定解问题,对线性水波作用下的单圆柱形浮体的水动力学特性进行分析,包括水动力学系数和波浪激励力。分析过程中应用了分离变量法和扩展特征函数匹配法。以理论分析为基础,在给定的实海况条件下,对圆柱形浮体的设计参数进行优化,使其最大程度地获取波浪能,优化内容包括浮体截面半径和浮体吃水深度。优化结果对实际设计工作具有直接指导意义。

过渡流下近壁插入圆柱流动特性的实验研究

为研究间隙比对近壁单圆柱绕流结构的影响,解明圆柱尾流对壁面不稳定性的作用机理,搭建了开式循环水槽实验台,通过粒子图像测速(PIV)系统,对过渡流下近壁单圆柱模型进行了实验研究。结果表明:Re=300时,间隙比对圆柱绕流结构和壁面扰动强度影响明显。间隙比较小时,圆柱下游剪切层发展被抑制;随着间隙比的增加,圆柱尾流开始形成旋涡对,且旋涡对尺度逐渐减小并趋于对称;同时,近壁区域流体的加速效果先增强后减弱,加速区域不断增加,壁面流动不稳定性先增强后减弱。相比于无壁面影响的单圆柱,近壁单圆柱尾流形成了周期更长的旋涡交替脱落运动,增强了壁面流动的不稳定性。

PVA纤维增强水泥基复合材料单轴抗压试验研究

采用尺寸为Φ76×152mm的圆柱体试件,研究了体积掺量为2%的PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)的单轴抗压应力-应变曲线与普通混凝土的区别,分析了其应力-应变曲线、力学性能及破坏形态。研究结果显示,此种复合材料的抗压强度在20～40MPa之间时,其峰值应力对应的应变可达到0.8%～1.5%,是混凝土峰值应变的4～7倍,极限压应变是混凝土的5～10倍,具有较高的抗压韧性。

TMD系统在单层柱壳振动控制中的适用性分析

考虑单层圆柱面网壳结构动力性能的特点 ,本文对于这种结构采用TMD系统减震是否合适进行了分析。在水平地震作用下 ,对两种形式的单层圆柱面网壳进行了控制效果的比较 。

圆柱形扰流元件强化传热的研究进展

对已有插入圆柱形扰流元件强化传热成果进行了系统归纳,总结了国内外对于单圆柱和多排排列圆柱及其结果排列对强化传热影响的研究现况,阐述了数值模拟方法及实验方法对圆柱绕流换热研究结果,并根据现有成果展望了今后插入圆柱形扰流元件强化传热问题的研究方向。