沥青混合料流变试验评价指标量化方法研究

针对直接试验法和差分法造成流动数计算存在一定偏差、影响沥青混合料高温性能评价精度的问题,提出了采用四参数模型拟合法确定流动数,并对模型拟合稳定性进行了分析,同时对直接试验法、差分法和四参数模型拟合法的结果进行了有效性对比分析。结果表明,拟合后的四参数模型的二阶导函数零点为流动点,采用该方法求解的流动数结果稳定,不受试验过程数据波动的影响,且与动稳定度相关性好、有效性高。

吸气式飞行器连续变马赫数风洞试验技术

为研究吸气式飞行器加/减速引起的进气道起动/再起动现象,以及该过程导致的飞行器整体气动性能突变问题,基于二维楔面激波机理,在1.2 m量级风洞中开展了超声速连续变马赫数试验技术研究,通过研制激波发生与控制系统,实现了一次风洞试验过程中马赫数连续可调。该技术方案具有马赫数调节简单、响应快,马赫数控制可靠、精度高等特点。流场校测表明,瞬时变马赫数区域流场品质满足国军标要求,可开展基于马赫数连续变化的测力测压等风洞试验。在进气道动态特性验证试验中,成功捕获了连续减速状态下进气道由起动到不起动的动态过程,临界状态特性与仿真结果一致性较高。

基于流场仿真的滑阀节流口流量特性研究

滑阀阀芯处的节流口是应用最为广泛的一种液压元件结构,其流量控制特性常常用流量系数描述。由于流量系数随着节流口开度的变化会出现较大的、无规律的波动,使用起来很不方便,为此提出了"流量数"的概念,用其代替节流口流量系数与过流面积乘积。流量数的数值虽然也随着节流口开度的变化而变化,却具有良好的连续性,易于进行节流口流量特性的研究。该研究利用Fluent仿真软件,对多种典型阀芯的节流口流量数进行了计算,得到了流量数具有平滑、连续性变化的特点,并通过台架试验验证了仿真结果的正确性。为了得出节流口尺寸与流量数的对应关系,更好地设计出理想的节流阀口,提出了基于多维插值方法获得流量数的实现途径,并以U形节流口为例,进行了仿真验证。

重复荷载作用下沥青混合料流变次数试验

提出基于标准化应变率准则、粗糙惩罚法和霍尔模型的沥青混合料流变次数计算方法,通过重复荷载永久变形试验对3种沥青混合料的流变次数及变异性进行了研究,对其主要影响因素进行了敏感性分析,并以流变次数为主要控制指标建立了沥青混合料永久变形回归公式。研究表明基于标准化应变率准则的流变次数计算方法可以明显地减小计算离散性,计算结果更符合其真实物理意义。温度、荷载水平、围压水平以及加载时间等因素对流变次数均有显著影响。流变次数与斜率b以及不同荷载作用次数下的累积永久变形均有很好的相关性,可以作为沥青混合料抗车辙性能的评价指标。基于流变次数的永久变形回归公式可以在不同的荷载和环境条件下全程预估不同种类沥青混合料永久变形的发展过程。

高温重载条件下沥青混合料的蠕变试验研究

在4种应力水平、3种温度水平和2种空隙率水平下进行了沥青混合料的重复加载动态蠕变试验,得出了其永久变形与荷载作用次数关系曲线及竖向和横向流动数、竖向塑性应变、竖向塑性弹性应变比等永久变形参数.研究表明,重载车辆对沥青路面产生的高接触应力加剧了其横向流动失稳变形的发展,加速了车辙的产生;车辆轴载增大对沥青路面产生车辙的影响要大于温度变化的影响.

冰盖影响下渠道水力特性与冰塞形态关系研究

冰盖的形成和发展取决于水力条件、上游来冰的数量和类型,上游水力条件不同,冰盖的长度、厚度及形态特征各异。冰盖的形成又会影响上游的水力特性和过流能力。通过室内模型试验,研究了不同冰盖特征对上游水位及水闸流量系数的影响,同时讨论了上游水力条件对冰盖长度、厚度及堆积形态的影响,指出了有冰块通过闸门和无冰块通过闸门时冰盖特征的差异。以临界弗汝徳数Fr、闸门开度和上游水深比值e/H及冰块的弗汝徳数Fb作为判别不同冰盖形态下有无冰块通过闸门的依据。对指导北方地区冬季渠道的安全取水有一定的指导意义。

跨音速风洞试验的Re数修正

根据跨音速摄动理论和边界层方程，就二维翼型跨音速试验中由尺度引发的Ｒｅ数效应提出了一种修正方法．该方法能将Ｒｅ数为１０￣６量级下得到的试验数据外推至Ｒｅ数为１０￣７量级的情况。与直接在高Ｒｅ数设备中得到的数据对比，结果令人满意。

变压器油流动带电度的微静电测量方法及其影响因素

为推动我国变压器油流动带电度测量技术的标准化,在实验室建立了一套微静电测量系统,制定了详细的测量规程,并对影响测量结果的关键因素(温度、流速、滤纸和油流次数)进行了试验研究和讨论.研究结果表明:变压器油流动带电度的测量值随温度(10～50℃)的升高显著增加,据此推导出带电度随温度变化的校正公式;新油的带电度基本不受流速的影响,老化油的带电度随流速增长下降明显;滤纸和油流次数同样是影响测量结果的重要因素.该研究对于推动我国变压器油流动带电度测量技术的标准化工作具有积极意义.

泡沫除尘中相似准则数的探讨

根据气固两相流动的运动方程、尘粒的扩散方程和泡沫除尘的特性，导出泡沫除尘中的相似准则数，探讨了相似准则数在模型试验中的具体应用方法，确定了泡沫除尘在模型试验中需要满足的相似准则数。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波问歇荷载，进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验。以流动教为评价指标，研究混合料性质（级配组成、沥青用量和空隙率）、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响，对永久应变与荷载作用次数的关系进行非线性回归分析，提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型。结果表明：AC16流动数最高，AC13C次之，而AC20和AC13F流动数相对较小；沥青用量增加0．5％，流动教下降20％～30％；空隙率从4％增加到7％，流动数下降50％左右，应力水平越大，温度越高，流动数越小，而降低幅度也减小；在极端高温和重裁下，不同沥青混合料的流动数较小，其变化幅度不大，不足以明显区分混合料的高温性能.

自由射流出口临界雷诺数的确定

将圆形自由射流按重力相似准则设计成6个系列模型,利用PIV测速系统,对射流模型相应不同出口雷诺数的流场、浓度场形态分布特征进行了试验研究,分析了射流流场及涡量场、轴线时均流速、断面流速分布、射流起始段长度等,得出圆形自由射流出口临界雷诺数Rek≥2 000,以及雷诺数Re<2 000时射流起始段长度L0与出口雷诺数Re的关系为L0=kRe-0.57d0.

沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性变形

为了研究沥青混合料在不同温度、不同应力下黏弹性变形响应,提出了基于三轴重复荷载试验评价沥青混合料抗车辙能力的方法,并对沥青路面车辙发展规律进行了分析。采用半正弦波荷载来模拟路面实际车辆荷载,基于黏弹性五单元八参数模型,推导了能够适用于三轴重复荷载试验的力学模型。结合三轴重复荷载试验的试验结果,利用Origin 8.5软件,对三轴重复荷载试验数据进行拟合,得到了相应的黏弹性参数。对比计算流动数和实测流动数,分析沥青混合料黏弹性变形特性。研究结果表明,温度越高、应力越大,混合料黏弹性变形越大,流变性越小;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合相关系数达到95%以上,表明该模型可以有效地反映沥青混合料黏弹性变形特性。

不同雷诺数条件下静止管道车环状缝隙流场数值模拟

为了探究雷诺数对于静边界环状缝隙流场的影响,采用Fluent软件对雷诺数为115513、154018、192522三种工况下静止管道车环状缝隙流场进行了数值模拟,并通过物理试验进行验证,结果表明:同一雷诺数条件下,在环状缝隙入口处流速最大,之后沿管道车车身方向,环状缝隙流流速呈现先减小后增大的变化趋势,且环状缝隙流流速大于管道内水流的平均流速;各横断面环状缝隙流场均以管道中心呈同心圆分布,即半径相同的各点环状缝隙流流速值大致相同,且从管道车壁面到管壁面方向环状缝隙流流速呈现二次抛物线的变化形式;不同雷诺数条件下,管道内压强值沿程变化趋势大致相同,管道车上游位置处压强沿程呈现逐渐降低的变化趋势,环状缝隙内部和管道车下游位置处的压强值沿程呈现先升高后降低的变化趋势;随着雷诺数的增加,环状缝隙流流速值与压强值和涡量值均呈现出逐渐增大的变化趋势;数值模拟结果同试验结果基本吻合,两者所得环状缝隙流流速最大相对误差不超过7%,表明通过数值模拟来研究管道车环状缝隙流场的方法是可行的。

NACA0012翼型低雷诺数绕流的实验研究

通过水槽氢气泡流动显示和PIV测速实验研究了NACA0012翼型在雷诺数为8200时的流动特性,重点关注了翼型绕流结构随迎角的变化。研究发现:分离点和分离剪切层形成旋涡的位置随迎角的增大而向上游移动,同时翼型上表面流动分离后形成的回流区尺寸随着翼型迎角的增加而增大。当流动再附于翼型上表面时,在再附点附近能够观测到展向涡的三维演化过程,并能观测到展向涡的局部配对现象。

缆索承重桥近距离并列索气动力的雷诺数效应

近距离并列索在工程实际中有着广泛的应用,但针对并列索的气动性能及其雷诺数效应的研究并不多,特别是在临界雷诺数区域。通过风洞试验,在雷诺数Re=0.9×105~3.2×105之间（涉及亚临界雷诺数和临界雷诺数）研究了近距离双圆柱的气动性能及其雷诺数效应。研究结果表明：近距离双圆柱的气动性能有强烈的雷诺数效应,在不同的风攻向角下,临界雷诺数的圆柱平均气动力系数与亚临界区有很大差异;在临界雷诺数区域,下游圆柱的平均升力系数可达到1.35以上,平均升力系数与阻力系数会随雷诺数的变化发生不连续突变,这应该是流态发生了变化;上游圆柱的平均升力系数可达1.0以上,平均升力系数会随雷诺数的变化发生不连续突变,这种气动力的突变与双圆柱绕流场的流态结构的变化有关。

冷却池试验模型律探讨

我国现用的冷却池模型试验方法和模型与原体的水温换算关系,是由系统的总体热平衡关系求得的,没有考虑水流内部的运动关系。本文用常规的方法,从运动方程出发推导模型试验相似律,考虑了水流的运动结构;包括温排水的近区和远区,分层和不分层等差别。提出模型中弗劳德数和密度弗劳德数必须同时与原型相等。在原体气温和试验室的气温相差较大时,必须考虑水的密度随水温的变化。因此本文提出的原型和模型水温的换算方法,将和现有方法有明显差别。

相似准则在管流摩阻系数测试中的应用

压裂液在压裂施工过程中的管流摩阻值是确定井底压力以及井口施工压力非常重要的数据。大多数人针对某一地区使用修正后的管流摩阻计算公式计算管流摩阻值。应用雷诺数相似准则,通过室内试验装置测定压裂施工设计的压裂液管流摩阻系数,计算现场施工的压裂液管流摩阻值。结合一批不带封隔器压裂井现场实际施工资料进行计算管流摩阻。其计算管流摩阻值与实测管流摩阻值进行对比,计算管流摩阻值相对误差小于10%,该方法可以指导现场压裂施工设计。

坎控底射混合流在新集水工模型中的试验研究

结合新集水利枢纽模型试验,针对其泄洪时水流佛氏数低且发生二次水跃的特点,在消力池尾部设置一定高度的跌坎后,水流过坎形成跌水与二次水跃的联合流态,即坎控底射混合流。通过对跌坎高度(共轭比)的试验比较研究了坎控底混流的运动规律、消能特性及其控制因素。试验结果表明,一次水跃后产生的坎控底混流能有效地改善下游流态及河床流速分布、提高消能效率,且在上下游水位差很小且佛氏数很低的条件下,共轭比对底射混合流的消能率大小起控制作用。

天然气管道内实压实流的可压缩性

利用PIV测试技术对 100mm天然气管道内0．8MPa下的实流流场进行了6个工况流量的可压缩性测试研究。结果表明：通常在充分发展的天然气湍流流动情况下，圆。管流的瞬时截面体积积分流量存在明显的波动，流量的相对脉动幅值保持在4％以内，这表明管道内的压力在天然气介质中是以压力波的形式传递的；而天然气在压力驱动下，由于其本身的可压缩特性，管道截面上的气体密度会出现疏密相间的变化，相应的截面流量也会出现大小相间的脉动。在测试区上游15D（管道直径）处加装 50～ 100mm的变径管，气流的马赫数达到0．2后，流量的相对脉动幅值明显大于常规的4％的水平，气体可压缩比有明显跃增。此时可压缩特性显著，在标准气测量中应认真考虑其对流量精确计量的影响。

基于SPT试验的RIOHTrack上面层沥青混合料高温性能评价

为了应用SPT(Simple Performance Test)试验合理评价沥青混合料的高温性能,分别采用SPT的复模量和重复荷载2种试验方法对交通运输部公路科学研究院足尺试验环道(RIOHTrack)所用7种上面层沥青混合料进行了高温性能测试,分析了SPT复模量试验得到的动态模量|E~*|和抗车辙因子|E~*|/sinφ,以及SPT重复荷载试验得到的流变次数F_N、永久应变和流变次数之比ε_p/F_N与永久应变斜率c等5个试验指标的评价结果,并与我国车辙试验进行了对比。研究结果表明:相同SPT试验方法评价指标之间的相关性显著,且评价结果基本一致,而不同试验方法评价指标之间的相关性较差,由此可优选出动态模量|E~*|和流变次数F_N分别作为SPT复模量和重复荷载试验评价上面层沥青混合料高温性能的适宜指标;同时不同试验方法评价沥青胶结料对混合料高温性能影响的敏感性存在一定的差异,且SMA混合料的高温性能不宜采用无侧限条件下的SPT试验来评价。