温比对双向扩张孔射流气膜冷却效率的影响

为了探讨冷热流体真实温比与小温比的气膜冷却特性差别,采用湍流模型及Fluent软件,对吹风比Br分别为0.5和2.0,温比Tr分别为1.1和2.0的双向扩张孔射流气膜的流场、温度场和冷却效率分布进行研究。结果表明：Br=0.5时,2种温比下的冷气扩散基本一致,径向平均冷却效率差别不大;Br=2.0时,Tr=2.0的冷气径向扩散优于Tr=1.1的,径向平均冷却效率较Tr=1.1时增幅13.4%-55.5%。

扩张孔1例

患者男，24岁。因左腰部黑色角质栓2年，增大3个月于2007年1月9日来我科就诊。患者2年前偶然发现左侧腰部皮肤有一粟粒大黑色角质栓，周围皮肤无红肿，除偶觉局部轻度瘙痒外，无其他不适。近3个月来，该皮损明显增大并轻度隆起，遂来我院就诊。既往史、个人史无特殊，否认家族成员中有类似患者。体格检查：系统检查无异常。

出/入口面积相等的收缩-扩张孔气膜冷却特性

采用一种可进行全表面测量的瞬态液晶测量技术测量了一种出口面积与入口面积相等的收缩扩张形孔的气膜冷却特性,研究了动量比(0.5,1,2,4)的影响,并与传统的出口面积小于入口面积的收缩扩张形孔的气膜冷却特性进行了对比。结果表明:收缩扩张形孔射流均完全覆盖了孔下游壁面,射流的交汇以及对涡结构使得孔中心线附近区域的冷却效率较低,而孔间区域的冷却效率较高。在上游区域,孔间区域的换热系数比相对孔中心线附近区域的较高,而在下游区域,对涡结构又使得孔间区域的换热系数比相对较低。出口-入口面积比不同的两种收缩扩张形孔的冷却效率分布规律和换热系数比分布规律都比较相似,但出口-入口面积比为1的收缩扩张形孔的冷却效率以及上游区域的换热系数比的数值都相对较低。而且出口-入口面积比为1的收缩扩张形孔的流量系数明显高于出口-入口面积比小于1的收缩扩张形孔。

饱和土不排水柱孔扩张计算的通用半解析解

基于修正剑桥模型建立的不排水柱孔扩张解答仅适用于正常固结和弱超固结饱和黏土,不适用于严重超固结土和颗粒材料。采用统一状态参数模型(CASM)和Rowe剪胀方程推导土的弹塑性应力应变关系,结合大应变理论并引入辅助变量,用拉格朗日分析法推导了弹塑性土体有效应力和超孔隙水压力的相似解,在此基础上结合弹塑性区的边界条件,最终建立通用的饱和土中不排水柱孔扩张半解析解。计算结果表明,选择合适的间距比和应力-状态参数,所得结果与修正剑桥模型结果一致,并且对严重超固结土的计算结果更加合理;通过修正参数取值,该半解析解可用于更多类别饱和土中的不排水柱孔扩张计算。

超固结黏土中不排水柱孔扩张弹塑性解及应用

为求得超固结黏土中考虑K0影响的柱孔不排水扩张精确解,该文基于黏土和砂土模型(CASM)屈服准则,采用经典的应力剪胀关系,充分考虑土体静止土压力参数K0和重度超固结比,运用非相关联流动法则进行应力空间转换,进而建立超固结黏土中考虑K0影响情况下柱孔不排水扩张问题的一阶偏微分方程组求解模型。根据弹塑性边界已知的应力和位移条件,通过数值求解方法确定柱孔扩张模型的精确解。对比修正剑桥模型(MCC)解,基于SMP准侧改进的修正剑桥模型(SMP-MCC)解及黏土和砂土统一硬化模型(CSUH)解进行参数分析表明:当土体OCR≤2时,该文方法较好地模拟土体单元屈服应力和破坏应力;当土体OCR>2时,该文方法克服了超固结黏土高估屈服应力和破坏应力;当K0由1.0变化到2.5时,归一化极限扩孔压力由5.4变化到3.2,归一化极限超静孔隙水压力由2.4变化到1.0。并通过现场实测数据验证了该文方法的实用性与正确性。

经皮可扩张通道下微创经椎间孔融合术治疗腰椎退行性病变对脊柱形态及功能恢复的影响

目的:探究经皮可扩张通道下微创经椎间孔融合术治疗腰椎退行性病变对脊柱形态及功能恢复的影响。方法:回顾性分析2020年6月—2022年6月在广州中医药大学顺德医院诊治的80例腰椎退行性病变患者的临床资料,根据手术方法不同分为传统组及微创组各40例。传统组给予传统开放性经椎间孔融合术治疗,微创组给予经皮可扩张通道下微创经椎间孔融合术治疗,比较两组手术情况,随访12个月,观察两组随访6个月时脊柱形态变化,比较两组随访6个月、12个月功能恢复情况,以及随访期间不良反应情况。结果:微创组术中出血量、术后引流量少于传统组,手术时间、住院时间短于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后12个月,两组椎间隙高度及腰椎前凸角均高于治疗前,差异有统计学意义(P<0.05),治疗后12个月,两组椎间隙高度、腰椎前凸角及局部前凸角比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后6个月,微创组日本骨科学会腰痛(JOA)评分高于传统组,Oswestry功能障碍指数(ODI)评分低于传统组,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后12个月,两组JOA评分、ODI评分比较,差异无统计学意义(P>0.05)。微创组不良反应发生率低于传统组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:在腰椎退行性疾病的治疗中,经皮可扩张通道下微创经椎间孔融合术可显著改善患者脊柱形态及功能,安全可靠。

结构性黏土中球孔扩张不排水解析及其在静力触探中的应用

圆孔扩张理论被广泛用于静力触探(CPT)和静压沉桩等问题的贯入阻力或挤土位移分析预测中.目前结构性黏土中的圆柱孔扩张解答难以考虑扩孔过程中土体结构破坏或退化影响,一定程度上限制了该理论解答的工程适用范围.将锥尖或桩端贯入作为球形孔的扩张挤土过程,基于结构性黏土剑桥模型和塑性区大应变理论,将球孔扩张不排水问题归结为各有效应力分量的常微分方程组边值问题,以弹塑性边界上应力值为边值条件对该问题进行求解.结果表明,随着土体结构性增强,球孔周围的临界状态区和塑性区范围减小,扩孔应力增大,超固结土的应变软化特征和剪胀性更明显;对于初始应力相同的结构性黏土,各有效应力分量在孔壁附近均趋于对应重塑土中的应力分量,说明土体在扩孔扰动过程中发生了结构破坏或退化.最后将确定的扩孔应力用于CPT贯入阻力及孔隙水压力的理论计算中,与已有解答进行对比分析,发现考虑土体结构性影响后能得到与实测值更接近的预测结果.

基于能量理论的球孔扩张大变形分析

以常用的摩尔-库仑强度准则模拟弹塑性区的本构关系,研究小孔扩张问题,推导了扩孔压力和能耗理论解。基于球孔扩张的假设,结合能量理论和非关联流动法则,将扩孔过程视为能量转换问题,进行黏土大应变能耗分析。弹性区采用小应变理论分析。考虑塑性区弹性变形和塑性区大应变的影响,得到了扩孔压力、能耗与扩孔半径的关系。通过与已发表结果比较,验证了所提方法的有效性。最后,研究塑性区弹性变形和大应变对扩孔压力和能耗的影响。结果表明,扩孔压力随剪胀角的增大而增大,外力所做的大部分功在塑性区转化为能量。剪胀角对塑性区域发展和扩孔压力演化影响显著,随着剪胀角的增加,塑性区半径和扩孔压力明显增加。该能耗理论解为揭示注浆、土工试验与贯入桩等方面提供了一种新的分析手段和必要的理论依据。

考虑弹塑性卸荷的柱孔和球孔反向扩张解

为研究卸荷对灌注桩、隧道等复杂受力岩土结构的影响,建立了考虑弹塑性卸荷的圆孔反向扩张简化解模型。该模型在应力计算中采用了叠加法的思想,在反向塑性区采用了非关联的Mohr-Coulomb准则、塑性区大应变假设和忽略塑性区弹性应变的假设。研究表明,圆孔反向扩张过程可划分为弹性阶段和两个弹塑性阶段。当孔压重新加至初始值时,不论柱孔还是球孔其半径均未能恢复到初始值,且在孔周存在一定范围的应力薄弱区。与经典原位扩张解相比,当圆孔压力增至一定值后圆孔反向扩张的屈服面发展、圆孔应力变化及孔周应力场将与之趋于一致。忽略塑性区的弹性应变假设会使简化解的土体位移偏小,极限扩张压力偏大,但对应力相关量的计算没有影响。与Tresca解相比,所提模型考虑了内摩擦角的影响,更接近于土体实际。通过数值模拟建立了圆孔反向扩张的平面应变模型,其应力分析结果与理论模型基本一致。

基于统一状态参数模型的砂中柱孔扩张分析

目前关于不同初始状态砂土砂中柱孔扩张的研究结果还缺乏更深层次的分析,并且由于没有考虑砂土屈服面形状因素的影响,造成许多研究成果难以在不同类型砂土中推广。采用统一状态参数模型(clay and sand model,CASM)和Rowe剪胀方程来描述砂的弹塑性变形特点,结合大变形理论并引入辅助变量,推导了基于拉格朗日描述的弹塑性区内砂土体积和有效应力的一阶偏微分方程组,在此基础上结合弹塑性区的边界条件和柱孔扩张弹性解,建立了饱和砂中的排水柱孔扩张半解析解。结果表明,CASM可以通过改变应力状态参数n和间距比r*的值使砂的屈服面形状发生改变,进而使文中解答能够用于不同类型饱和砂中的排水柱孔扩张计算,其中n、r*值越大,松砂初次屈服时的偏应力和后续砂中的扩孔压力越大,但中密、密实砂土中的情况与松砂完全相反。极限扩孔压力随砂土初始状态参数的减小而增大,相应的砂土体积也从一直剪缩变为先剪胀后剪缩,弹塑性区半径先减小后增大,硬化行为从一直硬化变为先软化后硬化。静止侧压力系数增大时,极限扩孔压力也增大,但对砂的体积变化规律影响不大。本研究可为相关岩土工程问题分析提供可靠理论支持。

考虑扰动效应柱孔扩张过程超孔隙水压力的研究

针对饱和土沉桩过程中超孔隙水压力分布的计算问题进行了理论研究。采用柱孔扩张原理进行了理论模型的建立,并考虑了土体扰动对于扩张过程的影响,在塑性区范围内采用了线性扰动模型评估土体的强度,建立了不排水条件下的应力与超孔隙水压力的解答,并与经典理论结果进行了对比分析。土体的扰动通过扰动系数体现为土体强度的损失,扰动程度越大,孔壁处的极限扩张压力越小,超孔隙水压力幅值越低,经典理论结果是线性扰动模型解答的一个特例。

双向扩张型孔射流流量系数试验研究

为了探索双向扩张气膜孔的流阻特性,提高燃气轮机涡轮的气膜冷却效果,在吹风比分别为0.5,1.0,1.5,2.0和主流雷诺数分别为6 500,10 000和13 500下,通过试验方法对不同射流角度和气膜孔出口宽度下孔的流量系数进行研究。结果表明:吹风比为0.5时,射流角度对气膜n流量系数的影响较小;吹风比为1.0,1.5,2.0时,射流角度从30°增大到60°,流量系数随之增大,最大增幅31%,射流角度从60°增大到90°,流量系数变化较小;气膜孔出口宽度与孔径比从1.5增大到2.5,吹风比为0.5时的流量系数变化较小;吹风比为1.0,1.5,2.0时,流量系数最大增幅为18%,并且增幅随着射流角度增大而减小;吹风比从0.5增大到2.0,流量系数最大增幅为107%;主流雷诺数对流量系数影响较小。

应用圆孔柱扩张理论对预制管桩的挤土效应分析

假定预制管桩在沉桩时的挤土过程是一个有初始孔径的圆柱形孔的扩张过程,初始孔径等于管桩的内径,最终孔径等于管桩外径,应用前人提出的圆孔扩张理论对管桩进行弹塑性分析,得到塑性区半径、土体位移等解析表达式,也对实际工程中常遇到的土塞效应对该理论应用的影响进行了讨论,并对某电厂扩建工程中预制管桩施工引起的土体位移进行计算,通过现场监测,验证了上述解析表达式的合理性,得出可以参考该组解析解来预测预制管桩施工的挤土效应的结论。

基于球孔扩张理论和侧阻力退化效应的压桩力计算模拟

根据静压桩的贯入机制,将沉桩过程模拟为半无限土体中一系列球形孔的连续扩张,土体假定为Mohr-Coulomb材料。利用球孔扩张和源-源假设理论,并采用Boussinesq解进行地面应力的修正,在此基础上分别计算出桩侧极限摩阻力和桩端阻力。通过现场试验研究发现,沉桩过程中侧摩阻力退化效应带来的影响是明显的,提出了相应的侧阻力退化公式。在充分考虑以上因素的基础上推导出了静压桩压桩力的模拟计算公式。使用Matlab6.5软件进行理论计算,并与山西太原某试验进行对比分析,一定深度以下理论值与实测数据基本吻合,证明该计算模拟是可行的。

饱和土体小孔扩张问题的弹塑性解析解

将土体在圆孔扩张过程中的应力分布分为三个区域,基于修正剑桥模型,推导了圆孔扩张过程中土体在三个区域的超孔隙水压力的解析表达式,对比分析了固结比对土体中应力分布的影响。分析推导可为沉桩、旁压试验、静力触探等岩土工程问题提供理论依据。

考虑各向异性、剪胀和渗流的柱孔扩张问题统一解

基于统一强度理论,考虑渗流、各向异性、剪胀特性以及中主应力等因素的综合影响,推导了柱孔扩张问题弹塑性解答。结果表明,富水条件下的扩孔问题中考虑渗流体积力的影响是非常有必要的,不考虑渗流影响的扩孔压力比实际工程偏小;渗流体积力越大,塑性区半径越小。另外,传统的扩孔解答假定土体为各向同性初始应力状态高估了极限扩孔压力,也低估了扩孔过程中圆孔周边的塑性区范围,造成工程安全等级偏低。该结果为海底圆形隧道以及渗流条件下地下水平构筑物施工弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计具有一定参考价值。

基于土塞效应的柱形孔扩张问题解析解

钢管桩和混凝土管桩在沉桩过程中会同时产生挤土效应和土塞效应,然而目前国内外学者对钢管桩的研究主要侧重于其土塞效应,对混凝土管桩的研究则主要集中在其挤土效应上。首先综述了国内外管桩挤土效应和土塞效应的研究现状,然后在考虑土塞效应的前提条件下,利用圆孔扩张理论对管桩的挤土效应进行了分析研究。通过合理的假设,得到了桩周土体在弹塑性阶段的应力场和位移场的解析解答,为综合研究管桩的挤土效应和土塞效应提供了一种新的思路。

考虑土应变软化及剪胀特性的大应变球孔扩张的问题

以Mohr Couloub屈服准则和不相关联的流动法则考虑土体屈服塑性流动和剪胀特性,用对数应变来描述土体的变形,给出了球形孔扩张问题的弹塑性解析解。分析了剪胀和软化程度对球孔扩张时的应力、位移、塑性区半径及极限扩张压力等方面的影响,并将大、小应变理论的结果进行了比较。结果表明:在扩张压力较大时,用小应变理论会引起很大误差,因此考虑大应变非常必要;相同扩张力作用下,土的软化程度越高,扩张率越大;土的剪胀角越小,则扩张率越大。土的软化和剪胀特性还影响极限扩张压力,软化越严重,极限扩张压力越小;剪胀角增大,极限扩张压力随之增大。

K_0固结天然饱和黏土中柱孔扩张弹塑性解

为研究天然饱和黏土中圆孔不排水扩张引起的土体力学响应,考虑天然饱和黏土的K_0固结特性、应力历史及柱孔扩张过程中径向、环向和竖向应力之间的关系,基于修正剑桥模型和大变形理论,结合弹塑性边界条件推导了K_0固结饱和天然黏土中柱孔不排水扩张问题的弹塑性解析解,并与既有数值解答进行对比验证.在此基础上,通过与以往基于初始应力各向同性假设下的柱孔扩张解答进行对比分析,研究了土体K_0固结特性和应力历史对柱孔扩张过程中土体应力和塑性区半径的影响.研究结果表明:本文提出的柱孔扩张弹塑性解答与既有基于严格本构关系的数值解基本一致,且可以退化为基于初始应力各向同性假设条件下的解答;土体K_0固结特性和应力历史对柱孔扩张过程中周围土体应力场和塑性区半径存在一定程度的影响,特别对极限扩张压力的影响较为明显,且其影响程度均随初始各向异性的增加而增大.研究结果为天然饱和黏土地基静压沉桩、旁压试验提供了一定的理论依据.

基于SMP准则柱孔扩张问题相似解

以柱孔扩张理论为基础,将柱孔扩张后塑性区半径b作为时间刻度,引入扩孔速度概念,将塑性区内任意一点的应力、应变描述成塑性区半径b和柱孔扩张后扩张体单元距孔心距离r的函数,采用平面应变条件下无黏性土的SMP准则和不相关联流动法则,考虑到无黏性土的剪胀性,推导出柱孔扩张后极限扩张力Pli m的相似解。通过参数分析表明,土体强度和剪胀性对塑性区半径和极限扩张力产生很大的影响,即随着土体强度和剪胀性的增加,极限扩张力明显增加,相应塑性区半径却随之减小。通过与基于摩尔-库仑准则解答进行对比分析表明,考虑中间主应力影响的SMP准则所得到的极限扩张力明显高于基于摩尔-库仑准则的解答。该解答为无黏性土中进行静力触探(CPT)试验和静压桩等岩土工程问题提供必要的理论依据。