焊接H形轴压构件截面设计的无量纲系数法

轴压构件是钢结构中最基本的构件,当荷载或长度较大时采用型钢往往不能满足要求,必须采用焊接截面。国内外的工程实践证明,焊接H形(翼宽与截面高相当或更大,也被称作宽翼缘工字形)截面用于轴压构件能获得较好的经济效益,因而被大量采用。设计不仅要满足强度、刚度、整体稳定要求,还需满足局部稳定要求。目前常用的试算法不仅重复工作量大,而且难以得到较经济的截面,影响设计速度和质量。已有的文献[3～5]均是讨论按旧规范容许应力法设计,不能满足我国新颁布施行的以概率极限状态设计法为基础的《钢结构设计规范》(GBJ17-88)(以下简称新规范)的要求。

用切削颤振试验测定无量纲切入系数

本文提出了利用切削颤振试验确定无量纲切入系数Ｃ这一新方法．该方法简单易行、重复性好，所测得的结果更能反映实际切削过程的动态特性．

黏性条件下基于导叶和叶轮匹配关系的多级导叶式离心泵PAT性能预测

在实际流程工业中,用单级蜗壳式离心泵反转作透平无法有效地从高压液体系统中回收能量,需采用多级导叶式离心泵反转作透平来回收这部分能量,而现阶段理论不能预测多级导叶式离心泵在透平工况下最优工况点性能参数。此外,离心泵作透平回收液体余压能量时,实际流道内液体往往具有一定的黏度,介质黏度的变化会导致其在透平工况下最优工况点的性能参数较介质为清水时会有差异。为研究实际工业流程中多级导叶式离心泵的选型问题,借鉴离心泵叶轮和压水室的匹配原理和ISO国际标准《输送黏性介质离心泵的性能修正》的修正方法,理论推导了黏性条件下基于导叶与叶轮匹配关系的性能预测公式,得到介质为黏性液体时泵工况与透平工况之间的流量之比与扬程之比,通过数值模拟的方法验证理论推导的准确性。结果表明,性能预测公式得到的流量之比与数值模拟方法得到的流量之比的误差在4%~6%,而扬程之比与数值模拟结果之间的误差在2%~7%。证明研究可为多级导叶式离心泵作透平用于回收黏性液体中余压能量时的选型提供依据。

第三与第四强度理论值差异的探讨

通过引入一个新的无量纲系数η,建立了第三强度理论相当应力与第四强度理论相当应力之间的相关函数φ(η),可以对两种理论值的差异进行定量分析。由于无量纲系数η的力学概念清晰,且无需建立复杂应力空间屈服面和Lode参数等概念,从而大大降低了两种理论值讨论的起点。其内容和结论可以直接引入到《材料力学》课程教学中,有益于初学者对理论值差异的理解。

有限导流压裂水平气井拟稳态产能计算及优化

在拟稳态流动阶段,边界封闭效应会对气井产能计算及优化产生很大影响。以单条人工裂缝为研究单元,在推导有限导流因子基础上,利用积分变换、渐近分析等方法获得单裂缝拟稳态压力基本解,基于势叠加原理、物质平衡方程建立矩形地层有限导流压裂水平井产能计算模型并迭代求解,同时回归产能关于压裂参数的导数极大值获得最优参数的函数关系线。结果表明:气井产能受裂缝条数、长度、间距、导流能力、相对位置及气藏几何形状等因素影响,增大裂缝与地层接触面积、减小缝间干扰、降低边界封闭效应、平衡裂缝与地层流入流出关系能有效提高气井产能;当裂缝系统均分气藏泄流面积时裂缝布局最优,而对应的裂缝最优导流能力关系线则随气藏矩形长宽比、裂缝条数的变化而变化;在最优参数作用下气井能较为显著地达到较高的产能水平,实际使用时应选取最优参数线附近区域作为优化压裂参数的参考范围。

高速旋转的汽轮机隔板密封内流体流动的模拟

采用数值求解粘性Navier-Stokes方程,研究考虑轴旋转效应的汽轮机高低齿迷宫式隔板密封内流体流动特性及其影响因素。采用有限体积方法离散控制方程,紊流模型采用标准k-ε两方程模型进行求解。数值模拟了三种齿间距下不同压比时的高低齿迷宫式隔板密封内部的流场特性,并且计算了相应的无量纲流量系数。计算结果揭示了隔板密封内由于环形腔室和高低齿的作用导致密封内流体的动能有效地耗散为热能,起到了密封的作用。研究结果表明:在相同的几何结构下,压比的增加导致密封泄漏量的减小;在相同的压比条件下,密封的泄漏量随着齿间距的减小而减小。

三参量固体模型粘弹性输流管道的动力特性分析

推导了三参量固体模型粘弹性输流管道的振动微分方程 ,计算了在不同无量纲松弛系数和弹性常数比下管道的无量纲临界流速和无量纲自振复频率 ,并给出了前三阶复频率与流速的关系 .计算结果表明 ,质量比、无量纲松弛系数及无量纲弹性常数比对输流管道的动力特性均有影响 .

任意排列的弹性实心桩屏障对平面SH波的多重散射

为了弥补以往假设单重散射的计算方法中不考虑桩列作为整体屏障从而忽略桩间互相干涉关系的不足,提出了一种新的理论计算方法以求解任意直径、任意排列的弹性桩对入射平面SH波的多重散射。通过桩土界面的位移、应力连续条件可以求得待定的多重散射系数。多重散射中,每根桩的第一重散射即为通常的单重散射;第二重散射可表示为该桩被其余桩的第一重散射波之和所激发的散射波;以此类推至无穷多重散射。将无限重散射叠加即任意直径、任意排列弹性桩对平面SH波的多重散射的精确解。随后数值算例分析讨论了不同散射重数、剪切模量、桩间距以及桩数等对单排弹性桩屏障隔离效果的影响,绘制了屏障后的无量纲位移曲线,并引入透射系数来评价非连续弹性桩屏障的隔振效果,对实际工程中的振动污染治理和屏障隔振设计提出了有意义的结论和建议。

长河段二维水流模型参数的合理选择

针对河道较长的天然河段,建立了简捷、高效,基本满足精度要求的数值流场计算模型,为相应河段的河床冲淤计算和适航性研究提供了必要的数值模拟基础;并在率定相应参数的同时,总结了不同Courant数以及无量纲涡粘性系数对计算结果的影响。

Spar平台涡激运动响应分析

针对Spar平台的刚体特性,建立了Spar平台与尾流阵子之间的耦合运动方程,利用该方法首先对一模型平台进行了数值验证,计算得到的锁定区域与实验测得的结果吻合良好。其次对一真实的Spar平台进行了计算,并得到Spar平台和尾流阵子的时间历程曲线。

有掩护海底管道上的水动力研究

本文介绍了波流作用在海底三组沟槽内管道上水动力荷载的实验结果,为扩充其应用范围,推导引入了一个无量纲沟形系数(α),实验结果以α—K_c—C_D、C_M、C_L形式表达,对工程应用提供了极大方便。本文还介绍了用此系教所做的对这种受掩护管道上水动力状态的几则预测。

基于波分析法的L型结构弯-扭耦合振动研究

利用波分析法研究了L型转角结构中弯曲波-扭转波的耦合传递规律。在前人研究基础上,提出了新的无量纲系数,将转角平衡方程无量纲化,推导出弯曲波和扭转波在半无限长L型转角处的透射及反射系数,并将该结果应用到有限长转角结构的弯扭耦合振动计算中。通过数值计算分析了弯曲波和扭转波入射条件下转角处结构声能量透射和反射关系,计算表明随着频率上升,总透射能量呈上升趋势,波形转换能量占总能量之比也随之上升。对一L型结构进行了振动测试,并将测试结果与数值计算进行比较,验证了无限结构的透射和反射系数可用于计算有限结构的耦合振动。该研究的结果对船舶声学设计具有指导作用。

光轴迷宫密封泄漏流动特性影响因素的数值研究

采用数值求解三维粘性Reynolds-Averaged Navier-stokes(RANS)方程技术,研究汽轮机低压光轴迷宫式隔板密封内泄漏流动特性及其影响因素。采用有限体积方法离散控制方程,标准k-ε紊流模型封闭求解方程组,同时考虑轴的旋转效应。针对典型的光轴整体加工尖齿隔板密封,分别数值研究了相同的轴向距离和径向间隙下三种齿间距在不同压比下的泄漏流动特性,计算了相应的无量纲流量系数。计算结果显示出迷宫隔板密封与轴之间的环形腔室内三维涡流使泄漏流动的动能有效地耗散成热能,起到了密封的作用。研究结果表明在相同的几何尺寸下迷宫隔板密封的泄漏量随着压比的减小而增大,在相同的压比条件下,泄漏量随着密封齿间距的减小而减小。本文的研究工作对合理有效地设计迷宫式隔板密封提供一定的理论依据和技术支撑。

电磁激振冲击器冲击系统的动力学分析

介绍了电磁激振冲击器的基本结构和原理,并建立电磁激振冲击器的力学模型,通过对冲击系统冲击应力波的分析研究,确定了影响冲击应力波形的3个重要参数,为电磁激振冲击器的设计研究提供参考.

露天矿山爆破振动控制技术的综合评价

爆破振动的评价及控制一直是矿山关心的重点问题。结合某矿山具体爆破开挖工程,通过对矿区附近民房的调查,制定了单排减振孔、双排减振孔等控制技术方案,结合现场监测试验与数值模拟手段对振动速度和加速度振级进行了综合评价;引入了无量纲系数分析减振孔形式对爆破振动的影响特性。研究结果表明:相对于无减振孔试验,布置单排减振孔后峰值速度最大降振率可达到49.8%,加速度振级降低20%;而双排减振孔试验最大降振率可达到71.4%,加速度振级降低60%,降振效果明显。通过无量纲影响系数的定量描述,减振孔深度及直径对减振效果影响较大。

某型单旋翼直升机悬停性能工程计算方法及应用

直升机悬停性能决定了直升机的静升限,是直升机性能的关键指标之一,也是开展和评估H-V包线试飞等工作的前提要素。而在实际进行加改装时,因为直升机的外形改变而引起的性能变化需要进行评估,复杂的计算机算法虽然具有一定的先进性,但在评估和近似计算时,较多采用更为实用的近似工程算法减少变量、推算性能。本文通过某型单旋翼直升机悬停性能工程计算和拟合,介绍一种简化变量的工程算法。

MEG对大型油船系泊能力手工计算方法的介绍

以一艘VLCC为实例,简要说明了OCIMF出版的《Mooring Equipment Guidelines》中所介绍的大型油船码头系泊能力手工计算的方法。

长杆高速侵彻的特征控制参量分析

针对理想长杆侵彻,通过对长杆侵彻Alekseevskii-Tate模型近似解进行分析,指出单一的无量纲速度衰减系数α(deceleration index)不足以完全表征长杆高速侵彻的准定常阶段。在此基础上,重新定义了2个无量纲特征参量:Johnson破坏数ΦJp和特征时间系数β,2个参量之间的关系为α=β/ΦJp。分析表明,ΦJp和β(或α和β)可实现对长杆高速侵彻准定常阶段的弹尾速度的完全表征;若再引入长杆弹相对临界速度vc*,则可完全表征长杆侵彻的准定常阶段。此外,还证明了α能够判定侵彻过程偏离定常状态的程度,并指出通过确定ΦJp和β(或α和β),可针对攻防需求对长杆弹侵彻设计进行指导。

轮盘端面齿连接的周向拉杆转子刚度研究

针对轮盘端面齿连接的周向拉杆转子模型,理论分析得到转子各组成部分刚度计算方法.应用商业有限元软件ANSYS,基于三维有限元非线性接触算法计算预紧力下轮盘端面齿连接段的弯曲刚度和扭转刚度,得到刚度修正系数和刚度无量纲系数.分析周向拉杆刚度和轮盘刚度的关系,提出拉杆刚度比例系数.计算结果表明:刚度系数无量纲系数小于1时,刚度修正系数保持不变;刚度无量纲系数大于1时,此时预紧力不足,齿面发生滑移,刚度修正系数会突然降低,拉杆弯曲刚度比例系数会增加.刚度无量纲系数具有明确的物理意义,可为带端面齿的燃气轮机转子设计和故障诊断提供参考.

均匀来流中Spar平台涡激运动响应研究

Spar平台由于其优良的特性,近年来,在深水工程领域,得到了越来越广泛的应用.Spar平台由于其特有的几何特性,从而导致其在水流中可能产生涡激运动.文中针对Spar平台的刚体特性,建立了Spar平台与尾流振子之间的耦合运动方程,利用该方法对一模型平台进行了数值验证,计算得到的锁定区域与实验测得的结果吻合良好.接着对一真实的Spar平台进行了计算,并得到Spar平台和尾流振子的时间历程曲线.结果表明Spar平台的运动幅度以及运动周期比通常涡激振动的幅度以及周期要大.