大粗糙度横肋管摩擦阻力与传热特性

在凝结换热实验台上 ,采用恒壁温法和恒热流法对油品在大粗糙度横肋管中的层流与湍流摩擦阻力与传热特性进行了实验研究 .实验过程中Re为 5 0～ 6 2 0 0 ,Pr为 75～ 2 6 0 ,管子粗糙高度为 5mm ,导程为 30mm .实验结果表明 ,由于实验管特殊几何结构 (大粗糙度 )和油品物性参数的相互作用 ,使其表现出与以水或空气为工质的常用强化管不同的流动传热规律 ,并且实验方法对实验结果的影响不大 .根据实验结果 ,提出了层流区和湍流区油品量纲 1摩擦系数及传热系数的关联式 ,并将实验数据与Ravigururajan和Bergles关联式的计算值进行了比较 .研究结果可用于大粗糙度横肋管换热器的设计及运行参数优化 .

横肋管中的流动阻力

以三种不同直径的铜管和有机玻璃管构成实验管路系统,研究了横肋管中空气流动阻力特性。在峰高为(0.01～0.11)d,间距为(7～40)d,Re=400～100000范围内,试验提供了从层流到湍流范围内完整的阻力系数曲线。从阻力形成机理,分析了横肋的峰高k,间距s,厚度w等因素对阻力系数的影响。并得到了简明的数据关联式f_r/f_s=1+128(k/d)^(1.36)(s/k)^(-0.41)Re^(0.25) 式中f_r为横肋管阻力系数;f_s为光滑管阻力系数;d为管径。

横肋管内流场的计算方法

利用Usawa-惩罚算法,本文计算了横肋管内的流场。其主要思想是将Usawa算法与惩罚算法相结合(参见[5]),以改进Usawa算法的收敛性。该方法在步长因子的选取上比Usawa算法有更大的余地。我们利用此方法得到的结果与文献[4]中给出结果符合很好。同时,本文讨论了Usawa-惩罚算法的收敛性条件,并讨论原问题的解的存在性和唯一性。一、引言横肋管在工业上广泛用于换热管,以强化传热,这种管内流场的计算,对了解传热强化的机理,改进设计方法有重要意义,因而引起研究者的重视[1]～[4],但还缺乏较好的计算方法。我们在本文中将[5]中的Usawa算法与惩罚算法相结合,以改进Usawa算法的收敛性。同时,我们对该算法的收敛性条件作了研究。

钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发流热特性

为提高钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发器传热效率,在试验验证基础上对椭圆系数E在1.0~2.0内管外液膜流热特性进行多相流数值模拟。结果表明:管外液膜分布均存在不同程度干斑,且液膜在临近干斑处较其他区域增厚明显,当E为1.2时液膜覆盖率最高;液膜沿轴/周向均减速铺展,当E为1.0和1.8时管上端液膜速度在无量纲轴向长度Z*为-0.25~-0.375及0.25~0.375之间骤减,液膜厚度沿轴向从喷淋口正下方位置向喷淋口远端变化趋势为先减小后增大;最大传热系数随着E增大而增大,管壁在液膜与干斑交界区域附近传热系数最高;平均传热系数先增大后减小,相较圆管,E为1.2和2.0时平均传热系数分别增大34.5%和15.7%;槽内汽含率分布与液膜分布呈相反规律,液膜整体汽含率随E的增大先增大后减小,槽内/外平均汽含率差值随E增加而增大。

缝合横肋式土工织物加筋结构设计及在岩土工程中的应用研究

土工织物是岩土工程领域常见的纤维织物耗材之一,可对部分岩土工程结构进行加固。基于此,分析了岩土工程领域应用土工织物的基本分类与特征,认为随着材料领域的不断发展,土工织物的综合性能也不断优化,对一种缝合横肋式土工织物的加筋结构设计思路进行分析,详细阐述了该类型土工织物在岩土工程领域中的应用效果,认为三层横肋结构相比于单层和双层结构而言能够更高效、更有力地对岩土工程中的土体形成约束。

铺装层对钢桥面板横隔板处纵肋顶板连接细节疲劳应力的影响分析

为研究铺装层对横隔板处纵肋顶板连接细节疲劳应力的影响,文章基于热点应力评估方法,建立了包含该细节局部子模型的有限元分析模型。数值模拟结果表明:在该模型结构尺寸下,考虑铺装层与顶板联合作用后,横隔板处纵肋顶板连接细节热点应力幅由59.6 MPa降至51.2 MPa。考虑到大跨度桥梁环境状况复杂,建议疲劳设计时不考虑铺装层与顶板的联合作用。

土工格栅横肋与砂土接触面的细观试验

利用拉拔模型试验设备,在不同法向压力下进行一系列的拉拔试验,应用数码可视化跟踪技术,结合土体变形无标点量测技术来研究双向土工格栅横肋与砂土界面相互作用的细观特性.以数码可视化跟踪技术跟踪拍摄土工格栅横肋与砂土界面的相互作用过程,并通过量化分析得到界面的运动变化规律.分析结果表明,拉拔试验的似摩擦系数与上部法向应力相关,细观试验表明横肋与砂土接触的上下界面厚度并不一样,上界面厚度大于下界面厚度,横肋上界面运动较为剧烈.细观试验位移应变图显示,横肋刺入的破坏与Jewell提出的计算模式非常相似,但上部区域略大于下部区域,基本验证了Jewell刺入破坏机理.

横肋对螺纹钢树脂锚杆荷载传递的影响

螺纹钢横肋的外形及尺寸显著影响树脂锚杆的锚固能力。为分析横肋对螺纹钢树脂锚杆荷载传递的影响,将拉拔条件下的螺纹钢树脂锚杆简化为轴对称模型,基于剪切-位移原理导出了关于剪切位移的二阶周期间断变系数齐次微分方程,对周期间断变系数进行Fourier变换,基于MATLAB求解出横肋影响下螺纹钢树脂锚杆剪切应力分布规律,并与圆钢锚杆进行对比分析;采用ABAQUS对螺纹钢锚杆受力进行模拟分析,并与理论分析结果对比验证;提出横肋应力集中因数F,对横肋的影响范围与影响程度进行了分析。研究表明,螺纹钢锚杆剪切应力沿锚杆轴向呈锯齿状递减分布;锚杆有效锚固承载区域内横肋应力集中因数F范围为[1.875,2.156];300 MPa拉拔荷载条件下横肋附近剪切应力峰值可达36 MPa,预示着锚固系统易从横肋附近损伤破坏。

横肋对称与横肋非对称钢筋粘结锚固性能的试验研究

对横肋对称和非对称钢筋粘结锚固试件进行拉拔试验,研究了横肋对称和非对称钢筋的粘结锚固性能。研究表明,混凝土强度以及锚固长度对于横肋对称与非对称钢筋的粘结锚固强度的影响基本相同。横肋对称和非对称钢筋的粘结锚固强度基本相同,粘结锚固应力-滑移曲线(-τ--s)并无明显差异。

热轧带肋钢筋冷弯时沿横肋根部开裂的机理

综述了20世纪90年代以来,我国热轧带肋钢筋冷弯性能的研究成果。对外形尺寸合格、表面质量达标的热轧带肋钢筋取样进行化学成分、力学性能、夹杂物级别、断口和组织形貌等检测后发现,冷弯时沿横肋根部开裂钢筋的组织为树枝状组织。热处理试验研究表明:1000℃保温50 min,树枝状组织开始均匀化;1100℃保温70min,可以获得F+P为主的均匀组织。依据材料的再结晶理论,分析了热轧带肋钢筋中树枝状组织产生的原因,给出了定性的改进措施。

新型承托式纵肋与横肋交叉构造细节疲劳性能研究

为改善传统正交异性钢桥面板纵肋与横肋交叉构造细节的疲劳性能,提高其疲劳抗力,提出一种新型承托式横肋开孔形式,采用ANSYS软件建立大纵肋组合桥面板节段有限元模型,基于热点应力法和线性损伤累积理论分析纵肋与横肋交叉构造细节的疲劳性能,并与4种典型横肋开孔形式进行对比。结果表明:在不考虑残余应力的情况下,相对于4种典型横肋开孔形式,新型承托式横肋开孔形式的疲劳性能显著提高;纵肋与横肋交叉构造细节最大应力幅的出现位置转移至纵肋底部与横肋焊趾对应处内侧,应力幅为30.2MPa,满足设计要求;纵肋底部焊趾处应力为压应力。新型承托式横肋开口形式能够改善纵肋与横肋交叉构造细节的疲劳性能。

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。

轻型组合桥面板球扁钢纵肋-横隔板连接细节局部应力分析

为降低正交异性钢桥面板疲劳开裂的风险,提出带球扁钢纵肋的轻型组合桥面板方案。以洞庭湖二桥轻型组合桥面板为工程背景,建立钢桁梁局部有限元模型和球扁纵肋-横隔板连接细节的子模型,并基于热点应力法,对横隔板上开孔孔型和厚度进行了参数分析。研究表明:球扁纵肋-横隔板连接处3个典型疲劳细节的疲劳性能受横隔板厚度影响显著;综合比较,苹果型开孔的疲劳性能最优。为进一步验证轻型组合桥面板的球扁钢纵肋-横隔板连接处3个细节的疲劳性能,开展了足尺模型疲劳试验,试验模型采用16mm厚带苹果型开孔的横隔板设计。疲劳试验中,控制细节(横隔板切口自由边缘)的应力幅为90.6MPa,历经250万次循环加载后,试验模型中典型疲劳细节均未出现疲劳裂纹。这表明,带球扁钢纵肋的轻型组合桥面板关键细节的疲劳性能良好,能满足洞庭湖二桥的工程要求。

钢桥面板U肋-横隔板连接接头应力分析

采用有限元方法对我国常用的实腹式横隔板扁平钢箱梁钢桥面板结构进行了应力分析,研究了U肋-横隔板连接接头疲劳裂纹的产生机理及主要影响因素,并对几种常见的横隔板弧形切口形状及内肋式构造、底部固定式构造等新型构造的效果进行了比较。研究表明,传统构造4和新型内肋式构造21的受力性能较为理想,但普遍适用于不同疲劳裂纹形式、加载条件、横梁高度、制造工艺的最优构造形式并不存在,需要采用基于性能的方法进行U肋-横隔板连接接头疲劳设计。

三维CT观测原发性青少年脊柱侧弯患者胸椎肋横突孔的形态

目的描述原发性青少年脊柱侧弯患者胸椎肋横突孔形态学特点，并与正常人群胸椎肋横突孔形态比较，讨论通过此空间放置内固定物治疗生长期脊柱侧弯的可行性。方法回顾性分析我院2005年7月至2013年3月于骨科行门诊或术前CT扫描三维重建的原发性青少年脊柱侧弯（右胸弯）患者（侧弯组）以及2007年5月至2012年12月行CT检查但无脊柱畸形患者（对照组）的资料。脊柱侧弯组104例，男性42例，女性62例；平均年龄10岁。Lenke分型：Ⅰ型58例、Ⅲ型46例。主胸弯Cobb角平均为45.95°。对照组38例，男性15例，女性23例，平均年龄11岁。测量脊柱侧弯患者凸侧顶椎以及上下相邻两个椎体的肋横突孔横截面积，并与正常对照组相应节段面积进行对比，总结其变化规律。结果侧弯组肋横突孔横截面积为24.67～35.57 mm2；顶椎处横截面积小于邻近上下节段面积（P〈0.05），横截面积和Cobb角呈负相关（r=-0.668, P〈0.05）。对照组肋横突孔横截面积为28.26～32.57 mm2。侧弯组肋横突孔横截面积明显大于对照组的对应节段面积（P〈0.05）。结论与正常人相比，中度原发性青少年脊柱侧弯患者侧弯凸侧胸椎肋横突孔横截面较大，可以通过此空间放置内固定器进行凸侧骨骺阻滞术。

经胸椎肋横突结合区椎弓根外螺钉固定的解剖学研究

目的:为经胸椎肋横突结合区椎弓根外螺钉固定手术提供影像解剖学参数。方法:对50个正常成人的T1～10肋横突结合区进行CT扫描,测量肋横突结合区入路的长度、宽度、高度、内倾角度及下倾角度,并与椎弓根入路对比,数据经统计学处理。根据测量结果设置各椎体入路穿钉参数,在3具成人防腐尸体标本T1～10共30个胸椎体上进行模拟手术,穿钉后CT扫描。结果:肋横突结合区入路进钉长度(59.05±0.83)mm、宽度(15.03±0.73)mm、高度(10.36±1.28)mm、内倾角度(34.53±0.21)°及下倾角度(12.95±1.58)°均大于椎弓根入路进钉长度(45.51±0.56)mm、宽度(5.98±0.78)mm、高度(5.35±0.61)mm、内倾角度(12.31±2.05)°及下倾角度(2.85±1.07)°,差异有统计学意义(P<0.05);根据测量结果设置进钉入路参数,30个胸椎体60枚螺钉均位于肋横突结合区,未见穿入椎管、椎间孔和胸腔。结论:胸椎肋横突结合区螺钉内固定,在解剖学上是可行的,尤其对椎弓根发育畸形和狭窄者,具有安全、可靠、容易定位等优点,为胸椎后路螺钉固定的选位提供参考。

经肋横突结合区入路生物力学研究

目的测量肋横突结合区螺钉的生物力学特性并与椎弓根螺钉的进行比较。方法取3具冷冻成人胸椎标本,在椎体的一侧按常规方法置入椎弓根螺钉,对侧经肋横突结合区置入螺钉,然后测量每颗螺钉的最大拔出力。结果测量了57枚螺钉的最大轴向拔出力,其中肋横突结合区螺钉30枚,椎弓根螺钉27枚。肋横突结合区螺钉平均最大轴向拔出力为(805.99±169.3)N,椎弓根螺钉平均最大轴向拔出力为(808.40±183.5)N,两者之间差异无显著性。结论肋横突结合区螺钉足以为脊柱提供坚强的固定。

纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究

纵肋与横隔板交叉构造细节是正交异性钢桥面板最易发生疲劳开裂的构造细节,通过建立有限元数值模型,采用断裂力学方法,研究栓接角钢加固方式对该处疲劳易损细节穿透型裂纹的加固效果。基于疲劳试验足尺节段模型相对应有限元模型,建立了纵肋与横隔板焊接处穿透型疲劳裂纹模型,针对栓接角钢和纵肋外侧栓接钢板两种加固技术的加固效果进行评估。研究结果表明:钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳裂纹扩展至一定长度后将发展成穿透型裂纹,裂纹面受力复杂,纵肋腹板内外侧疲劳裂纹扩展特性表现的不一样,但是随着裂纹扩展的逐步进行,裂纹尖端的开裂模式均以复合型开裂为主;栓接角钢加固方式主要抑制纵肋与横隔板交叉构造细节易损部位疲劳裂纹的I型开裂,因此能很好地抑制短裂纹的扩展,但对于该细节处以复合形式扩展的穿透型疲劳裂纹的加固效果并不显著;在纵肋外侧栓接半U形钢板的加固方法能有效改善穿透型疲劳裂纹的等效应力强度因子,并且加固之后均保持在裂纹扩展阈值以下,表明该加固方式对穿透型疲劳裂纹有良好加固效果。

正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造细节

正交异性钢桥面板的纵肋与横肋连接是受力较复杂、病害较多构造部位。选取横肋腹板空孔、纵肋内隔板设置、纵肋与横肋间焊缝、横肋过焊孔等4个主要构造细节,从受力特性、病害及其治理、工程试验、加工工艺、各国规范发展等角度,系统地汇总正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造的演变历程和发展现状,并总结经验教训。

钢管混凝土拱桥拱肋横撑对动力和稳定性的影响

针对钢管混凝土拱桥拱肋横撑对整体桥梁结构的竖向抗弯刚度和扭转刚度的影响作用,运用通用有限元分析软件ANSYS对某一跨径为400 m的钢管混凝土拱桥建立空间有限元计算模型,分8种工况计算了该桥的动力特性和稳定安全系数,对比分析了横撑的位置、形式及数量等因素对这类型桥梁结构的动力性能和稳定性能的影响。计算结果表明,大跨度钢管混凝土拱桥的拱脚和拱顶必须设置横向联系,拱脚横撑对面内基频的影响不大,对面外基频和结构稳定性影响大,而拱顶横撑对面外基频、面内竖弯基频以及稳定性影响不大,但对扭转基频影响显著,另外,"K"撑对动力和稳定性能的影响比"米"撑显著,建议在不改变横撑数量的情况下优先采用"K"撑。