核电工程异形水箱流固耦合分布式参数模型与效用研究

在流固耦合动力分析领域,传统的Housner模型在工程设计中发挥重要作用。但其理论推导仅适用于规则水箱,采用集中质量总体模型描述液体晃动的整体效应,难以有效模拟异形水箱储液结构的局部精细响应,亟须建立适用于不规则水体晃荡的分布式附加质量模型。基于势流理论推导了一种模态综合法模型,实现了分布质量与储液器壁激振加速度的解耦。该模型能够有效剥离分布式的脉冲质量与对流质量;同时,实体网格的振型分析适用于任意形状水体的动力分析。通过算例的形式将该模型与精细声学-结构耦合(Acoustic-Structural coupling,CAS)模拟法进行了比较,验证了模型的精确性与可靠性。最后,基于本文的模型研究了核电异形的安全水箱在不同水位和减晃格栅分布下的动力响应规律,并检验了其在工程中的适用性。

不同组合式聚能战斗部对水下目标的毁伤研究

为研究不同组合药型罩聚能型鱼雷战斗部对含水复合结构的穿透性能,建立了聚能装药侵彻含水复合结构的数值计算模型,分析了射流成型过程和穿靶过程。结果表明:圆柱-球缺组合罩相比于其他2种组合药型罩对含水复合结构的穿透性能更好,对后效靶造成的穿深最大。圆柱-球缺组合罩形成的射流长度相比于其他2种组合药型罩分别长10.4%和28.9%,头部速度分别高20.6%和54.3%。侵彻含水复合结构时,圆柱-球缺组合罩形成的水下空腔、水介质径向扩展速度均最小,所以在侵彻含水复合结构后得以保留最大的剩余动能,从而对后效靶造成的穿深最大。合理匹配圆柱-球缺药型罩圆柱部直径d和高度h可提升其对含水复合结构的穿透能力,当d=22 mm、h=16 mm时,圆柱-球缺组合罩可对后效靶取得最大穿深411 mm。结论可为聚能型鱼雷战斗部的组合药型罩选择提供参考。

塔体构型对钢结构间接空冷系统输运性能的影响研究

以2×350MW空冷机组为研究对象,采用数值模拟方法,详细探究了不同环境风速下,不同塔型空冷系统的流动换热特性;从系统整体至局部扇区两个层面上,揭示了不同塔型条件下空冷散热器水侧换热量和出口水温分布规律。研究结果表明,随环境风速增加,不同塔型间接空冷系统流动换热性能均下降;无风环境下,双曲线塔型冷却性能优于所有直锥塔型;各环境风速下,锥段比为0.2直锥塔型冷却性能低于其他塔型结构;环境风速4 m/s时,锥段比为0.5直锥塔型冷却性能优于其他塔型结构,且在环境风速8 m/s和12 m/s时,仍呈现较好的冷却性能。本研究可为钢结构间接空冷系统结构选型和设计提供理论支撑。

新型混凝土模块化养生装置的研究

针对异型梁板混凝土结构的养生问题以及现有养生方法的缺点,提出一种新型混凝土模块化养生装置及其运行机理,该模块化混凝土养生装置可根据异型混凝土的具体尺寸进行加工、拼装以达到包裹的目的;使用该装置进行混凝土养生时,由于蒸汽只在材料中通行,降低了蒸汽的扩散空间和损耗,有利于充分利用蒸汽进行养生;混凝土材料表面的土工布与材料中的储水单元可以维持混凝土表面良好的湿润环境,进而保证混凝土养生效果。应用实践表明,该新型混凝土模块化养生装置具有施工方便、构造简单、保温保湿效果好、适应异型构件的养生等优点,成果可为土木工程领域混凝土构件的养生施工提供借鉴。

三维超前物探技术在掘进巷道超前探查应用

在矿井掘进的巷道掌子面,使用匝小回线装置,通过设计多角度、多扇面瞬变电磁探测技术,能够准确确定掌子面前方异常体的范围及位置。实现掘进工作超前探测异常解释三维可视化。结合探测成果及实际地质资料,对超前探测数据进行三维处理,利用Voxler成像软件进行三维成像,实现异常空间三维可视化,异常的范围及位置更直观,使探测成果更加易于分析,可更好地指导煤矿安全生产。

典型含水复合结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤

聚能装药水下爆炸对含水复合结构的毁伤主要为聚能侵彻体对钢+水+钢多层结构的侵彻贯穿以及水下爆炸冲击波的联合作用。文章通过水下爆炸实验和数值模拟,对典型含水复合结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤进行了研究。结果表明:在聚能装药水下爆炸作用下,复合结构水舱前板发生较大孔洞的严重撕裂,水舱后板产生穿孔,孔径约为聚能装药直径的1/3;相同爆心距离,装药侧向的冲击波压力受装药形式影响不明显;随着水层厚度的增加,侵彻体对后效靶的侵彻深度降低,后板的中心永久位移逐渐减少;侵彻路径上的弹前激波先于侵彻体作用于结构表面,结构穿孔破坏是冲击波与侵彻体的共同作用的结果。

水培与土培绿萝的根系形态及结构比较

对水培和土培绿萝的根系形态及结构的比较结果表明,水培绿萝根系长,侧根少,有气生根和根毛;土培绿萝根系短而粗,侧根多,根毛有脱落现象。两者的根系表面积和根体积差别不明显。

楔形体入水冲击响应的试验研究及应用

结构物在入水过程中会受到较大的冲击载荷,严重影响结构和结构内部人员的安全,因此入水问题的研究在航空航天和军事领域具有实际意义。以简单的楔形体为研究对象,进行了垂直入水的冲击试验,采用高速摄像机采集了楔形体入水过程的图像,并且考察楔形体入水过程的加速度的响应,通过滤波消除高频信号,得到合理的加速度响应值。结果表明:楔形体密闭空腔对加速度响应有重要影响。依据相似准则,通过试验模型的数据,预测了实际大尺寸的飞机结构的入水冲击响应,研究结果对入水结构的设计具有一定的参考价值。

高效聚能战斗部对含水夹层结构毁伤效应的研究

对一种圆锥、球缺组合药型罩高效聚能战斗部进行了研究,分析了其作用机理。建立了战斗部侵彻含水夹层结构的力学模型,进行了数值模拟计算。分析了毁伤孔径对含水夹层结构的影响。研究表明,高效聚能战斗部对打击带含水夹层结构的目标具有独特的优势,增强了对目标的破坏效应。

软土地基条件下大型圆筒海岸结构稳定性计算方法

针对一工程发生破坏的实例,对软土地基条件下大型圆筒海岸结构的设计与计算方法进行了比较分析,并对波浪水流作用下软土特性参数的选取、泥面冲刷对结构稳定性的影响等进行了讨论。提出了反复荷载作用下软土的动力特性、水流作用下结构周围泥面的冲刷演变规律以及波浪作用下大型圆筒结构与软土的动力相互作用等,这都是软土地基条件下大型圆筒海岸结构工程应用亟待解决的关键问题。

弹性介质中充液圆柱壳的轴对称振动分析

从理论上分析了各向同性弹性介质中有限长充液圆柱壳的自由振动特性。利用经典FLUGGE壳体运动方程,结合弹性动力学方程,得到了弹性介质中充液圆柱壳耦合系统的特征方程。利用数值方法得到了弹性介质中圆柱壳中空和充液时的实固有频率。计算结果表明弹性介质中圆柱壳的实固有频率比真空中圆柱壳的实固有频率高,而且存在截止轴向模态。弹性介质刚度不仅对充液圆柱壳的实固有频率影响显著,而且影响其截止轴向模态。

低堰体型与泄流能力关系的初步研究

低堰广泛应用于平原闸坝枢纽,其泄流能力直接决定了低水头枢纽工程的建筑物布置形式和工程效益的大小,而实际工程中,影响低堰泄流能力的因素很多。通过对多种数据的整理、分析,从各种不同堰型、上下游堰高、上下游堰面坡度等方面,对低堰体型与泄流能力的关系进行了研究,并结合工程实例提出了实际工程运用过程中,不同条件下低堰选型和设计应注意的有关问题。

新疆宝浪油田相对渗透率曲线研究

宝浪油田储集层的岩石，在仅有束缚水而无自由水的条件下，油相渗流需要一个较高的启动压力梯度；油藏相对渗透率曲线形态类型较多，以直线为主；一般相对渗透率曲线具有束缚水饱和度较高、残余油饱和度较低以及残余油状态相对渗透率较高、两相流动区间较宽的特点；孔喉组合模式以及注入水质，对相对渗透率曲线有重要影响。

某核电站出水口结构抗震设计分析

核电站靠海水库修建的出水口构筑物,其结构尺寸受场地限制且需同时考虑地震及高潮位影响,抗震设防要求高,可供采取的措施有限,因此需对结构的形式、尺寸进行特别的考虑,充分挖掘现有结构的抗震潜力。本文结合实际工程,在满足结构尺寸要求的条件下对结构进行抗震设计分析,通过工程实施的验证,得到的结果完全能满足结构功能要求,并可对类似工程的设计与施工提出指导。

水洗条件对PAN水洗丝条结构和力学性能的影响

研究了水洗条件对聚丙烯腈(PAN)水洗丝条结构和力学性能的影响。用万能材料测试机、XRD、SEM、压汞仪测试纤维的力学性能、晶态结构、表面形态和孔结构,得到结构对力学性能的影响规律。结果表明:随着水洗温度升高,丝束的最大应力和最大载荷降低;水洗温度从55℃增大到90℃,结晶度从64.84%降低到57.73%,晶粒大小从4.034nm变为5.007nm;水洗温度升高,丝表面出现更加明显的纵向沟槽,表面缺陷增多,丝的直径也变得不均匀,孔隙率和孔径变小,微孔逐渐增多;随着结晶度降低、晶粒尺寸变大、表面缺陷增多,丝的力学性能随之下降;相同温度,超声波使纤维的孔径和孔隙率变小,同时使表面缺陷增多,所以超声波对丝的力学性能影响不大。

后混合水射流扇形混合喷嘴的设计与流场数值模拟

为了提高后混合水射流表面处理工作效率,在切割用后混合水射流喷头基础上设计出具有扇形混合喷嘴结构的后混合水射流喷头,应用Fluent软件对喷头液固两相流场进行数值模拟。数值模拟中多相流动采用欧拉模型,湍流涡黏模型采用标准k-ε模型,分析扇形混合喷嘴V形切槽夹角对射流扩散宽度和轴心速度的影响。研究表明:扇形混合喷嘴最佳V形切槽夹角为45°,该夹角时10 mm靶距位置固相粒子流场轴向速度沿切槽方向扩散宽度为15.39 mm,轴心速度为52.70 m/s。

流固耦合系统的位移-压力(u_i,p)格式在U型渡槽抗震分析中的应用研究

针对大型U型渡槽槽形特征和抗震设计问题,建立了适于U型渡槽流固耦合(FSI)系统动力分析的位移-压力(ui,p)有限元格式,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI系统的(ui,p)格式建立渡槽槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学模型,采用非对称模态提取法求解了4种水深下渡槽的动力特性,并用隐式-显式积分算法计算了4种水深、2种强震作用下大型渡槽的动力响应.计算结果表明,基于FSI的(ui,p)格式,考虑到槽体与水体的相互作用,适应曲边FSI边界条件.简化了计算模型,提高了计算精度,同时也得出不同水深、不同激励下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律等结论,可为大型渡槽及同类工程抗震设计提供参考.

乌东德水电站表孔体型优化研究

乌东德水电站坝址处河谷狭窄,覆盖层深厚,施工详图设计阶段拱坝厚高比增加,表、中孔相对位置发生变化,存在表孔自由溢流水体击打中孔弧门、表中孔水舌碰撞后形成的横向溅水冲击透水边坡及水垫塘底板冲刷较深等问题。通过1∶50水工整体模型试验及方案比选,对表孔出口位置、型式进行了优化研究,使表孔水舌横向扩散,纵向分层明晰,表中孔碰撞消能后水垫塘底板冲刷轻微,边坡横向溅水强度基本与自然降水相当。研究成果可为工程设计及安全运行提供技术支撑。

正交试验法优化矿泉水瓶瓶体凹槽结构的形状

目的研究矿泉水瓶体凹槽结构形状的优化设计。方法在有限元显式分析软件LS-DYNA中,通过不同厚度分布的实常数,建立厚度可连续变化的瓶体壳模型。针对影响瓶体垂直载压能力的凹槽形状参数,包括凹槽内高度、深度以及拔模角度,设计正交试验。在正交试验的基础上,利用单因素试验优化外部拐角处的倒角半径。结果通过正交试验的极差分析,确定凹槽内高度2 mm,槽深度1 mm,拔模角度2°为最优方案。在单因素试验的基础上,综合美学和生产方面的考虑,确定倒角半径1 mm为最优方案。结论以矿泉水瓶体垂直载压能力所受影响最小为目标,得到了凹槽形状参数的最优组合方案,并为其他参数的优化提供了一种方法。

基于有限差分方法的双腔橡胶坝设计计算

橡胶坝是一种应用广泛的挡水建筑物.针对传统橡胶坝的挡水水位有限、对坝袋材料要求较高且坝袋易振动磨损等不足,提出了采用平行并排锚固方式的双腔橡胶坝结构.基于有限差分方法建立了双腔橡胶坝的二维结构-流体数值计算模型,利用已有理论和试验结果验证了该模型的准确性.系统分析了双腔橡胶坝的受力变形规律,得到双腔橡胶坝截面形状及张拉力变化特点.结果表明:上游水位增加,上游坝袋坝高先增加后降低,坝宽先降低后增加,下游坝袋坝高持续降低,坝宽持续增加;基于节约材料和有效提高临界挡水水位,确定了上、下游坝袋锚固间距最佳值为D=0.08L1,周长的最佳比为L_(2)=0.8L1;基于最佳锚固间距和周长比得到了不同压力水头下双腔橡胶坝变形规律及张拉力分布规律.本研究成果有望为新型双腔橡胶坝的设计计算和工程应用提供理论依据.