植被组合方式对坡面流水动力特性的影响

[目的]明晰坡面流水动力特性响应不同植被组合方式的趋势特征以及不同植被组合覆盖坡面的阻力构成,以期探究植被组合对坡面流的调控机制,为合理布设坡面蓄水保土工程提供参考依据。[方法]通过室内水槽试验,在不同植被组合方式(单一灌木、单一草被、灌草单行交替、灌草块状交替),3个坡度(1°,5°,9°),5种流量(20,30,40,60,80 L/min)条件下分析坡面流水动力参数对植被组合的响应规律、水流阻力变化规律和阻力构成。[结果]不同植被组合对坡面水深、平均流速、流型和阻力系数均有显著影响(p<0.05)。植被存在时水深壅高了1.07~4.17倍,缓流效率为2.35%~64.7%。各试验条件下水流集中分布在过渡流区,不同植被组合覆盖坡面紊动强度表现为灌草组合>单一植被>裸坡。植被覆盖下的坡面阻力系数明显增加,约为裸坡的1.25~25.45倍,阻水缓流能力表现为单一灌木组>灌草交错组>单一草被组>裸坡。坡面阻力受植被组合方式和茎秆影响(p<0.05),单一植被覆盖坡面阻力主要由颗粒阻力和植被阻力构成;灌草交错覆盖坡面阻力不是各阻力简单线性叠加的结果,坡面上各粗糙元间互相干扰会产生附加阻力,且附加阻力随坡度增加出现削弱水流阻力现象,但相同坡度条件下随流量增大呈增强水流阻力趋势。[结论]单一灌木组的阻水缓流效果最好,灌草交错组的效果相似。

基于CFD的气举柱塞排液机理与运行规律分析

柱塞气举是实现低产气井排水采气的有效措施。目前柱塞的排液机理仍不明确,极大限制了柱塞结构与工艺参数的优化。采用VOF模型结合动网格方法,对柱塞运动流场进行CFD数值模拟,分析柱塞气举过程中气液流动规律、密封机理与柱塞运行规律。结果表明,上行过程中,气体在柱塞与井筒的环隙之间,气体上窜时产生的绕流阻力是柱塞上行的主要动力,窜气必然存在,液体泄漏较少,密封环槽内涡流不明显;下行过程中,槽内形成较强涡流。无论上行还是下行,柱塞均会快速达到受力平衡。在井况相近情况下柱塞的绕流阻力系数基本不变,可根据井况采用平衡速度估算柱塞的总体运行时间。

反应堆硼和水补给系统补水流量偏低问题分析与治理

针对某核电厂反应堆硼和水补给系统(REA)补水时,单泵运行最大流量不满足运行操作导则要求的流量范围的问题,开展泵的性能分析、管道内漏分析、管道流阻分析及仿真验证等。经分析发现,REA系统补水流量偏低是由于阀体导向结构的升降式止回阀结构设计不合理,阀门流量系数偏低所致,现场更换阀门后,REA系统补水流量满足运行操作导则的要求。

继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法

继电器电磁机构的动态特性受其本身发热及环境温度的共同影响,在仿真时忽略以上因素会导致结果准确性降低。为解决该问题,通过分析动态特性和热场计算的数学方程,提出一种基于有限元仿真的电磁-热耦合建模方法。该方法旨在通过Flux与Simulink联合仿真,结合相似原理、电阻温度系数和J-A模型,建立一个综合考虑传热学系数、线圈电阻和软磁材料性能的耦合仿真模型。以大功率直流继电器GL200为例,运用耦合建模方法,对不同环境温度和反复短时工作状态下电磁机构动态特性进行仿真分析,并通过与实测数据的对比,证明电磁-热耦合模型仿真结果比忽略温度的模型仿真结果更加合理。

酸枣根系抗旱性研究

为研究酸枣根系的抗旱能力,采用了自行设计的伤流系数法测定根系活力,双环境法测定根系的提水作用。结果表明:酸枣深或广的根系分布、大的根/冠比和根形态学基端的"泵根",有利于根系吸收土壤中的有限水分,使其能够生存于水分短缺的环境条件下。对不同类型的酸枣来说,伤流系数越大,根系的生理活性越强,抗旱性也越强;酸枣根系具有提水作用,并且浅层土壤水分含量越低,根系提水作用越明显。生产上伤流系数和根系提水能力的强弱均可作为酸枣抗旱性鉴定的指标。

基于沉降控制的组合后压浆灌注桩承载力计算研究

以沉降控制标准为原则来确定后压浆灌注桩的承载力有着重要的实际意义。基于石首长江公路大桥工程开展的6根大直径钻孔灌注桩现场静载试验,通过对比分析桩端桩侧组合压浆桩压浆前后的试验结果,研究了组合后压浆对深厚细砂层钻孔灌注桩承载变形性状的影响,在此基础上通过统计得出了在不同桩顶沉降条件下桩端阻力增强系数、桩侧阻力增强系数的取值范围,并给出了一种基于沉降控制标准的组合后压浆桩承载力设计方法,最后通过工程实例验证了该设计方法的合理性。结果表明,组合后压浆条件下的深厚细砂层钻孔灌注桩承载变形性能显著提升,且承载力提高幅度随着桩顶沉降的增加逐渐增大;组合后压浆桩加载至极限状态时,其极限承载力至少提高66%,且能有效地控制桩基沉降量;同时组合压浆后能有效地改善桩端支承性能与桩侧受力特性,显著提高桩端阻力和桩侧摩阻力,并对桩基的荷载传递特性产生明显影响。此外,设计计算方法能较好地给出组合后压浆桩荷载沉降关系的范围,可保守地将计算结果的下限作为工程设计使用。

高雷诺数下静止管道绕流的数值分析

根据流体力学原理,分析静止管道的旋涡脱落;根据管道旋涡脱落原理,建立高雷诺数下静止管道的物理模型及数学模型;通过数值分析,得出在绕流问题中雷诺数是决定流型的主要因素,在不同的雷诺数下,旋涡脱落也随之不同;升力系数和阻力系数曲线在涡稳定脱落后呈周期性变化,幅值不变,且阻力的脉动频率是升力的2倍,得到涡脱落的位置与管壁切应力的关系以及绕流时管道的压力分布情况.

不关井分体式排水采气柱塞结构优化研究

针对分体式柱塞存在的气体窜流、液体回落及下井困难等问题,以典型分体式柱塞为基础,建立了柱塞在油管内运行的流场数值计算模型,以阻力系数为评价依据,对内外壁结构开展了基于数值模拟的结构优化。数值计算结果表明:圆弧形柱塞外壁环槽结构具有更好的密封性能,并确定其槽宽16mm、槽深7mm为最优结构;文丘里结构作为分体式柱塞内孔结构,可显著提升下井速度,采用正交实验法确定最优参数组合为收缩角50°,喉管直径32mm,扩散角16°,相比通孔型柱塞下井速度提升了44%。利用室内实验装置对优化后柱塞结构运行、排液进行了实验研究,验证了模拟的可靠性。

双排桩双梁组合支护刚度计算的改进与位移分析

双排桩支护组合体系作为一种新型悬臂类支护结构,其整体刚度的提升有利于保持基坑边侧的安全稳定。本文依托于张家口万全区某双排桩基坑支护工程案例,以现有双排桩冠梁刚度系数计算方法为基础,引入冠梁与连梁作用效应系数优化改进考虑连梁和冠梁作用的基坑矩形双排桩支护结构横向支撑刚度的计算方法,并对双梁组合支护体系下不同土性对双排桩前后排桩桩身最大横向位移的影响进行探讨。结果显示:(1)在双排桩结构计算中需考虑冠梁与连梁对双排支护桩的共同横向约束作用,并将冠梁与连梁的刚性连接作为一个整体以提高矩形双排桩双梁横向支撑刚度系数。(2)双梁组合支护体系组合刚度对桩顶位移有较大影响,组合刚度为40~50 MN/m下的位移与观测值较为贴近;冠梁计算长度与引入的冠梁与连梁作用效应系数对双梁组合支护体系组合刚度影响较大,计算长度对组合刚度呈负相关,效应系数对组合刚度呈正相关。(3)双梁组合支护体系下双排桩横向支撑刚度受前后排桩竖向与横向位移差影响,前后排桩桩身最大横向位移受土层内摩擦角、黏聚力和土体水平抗力比例系数影响;改变抗拉强度不会影响双排桩桩体位移。在基坑埋深以下及桩底范围内桩身存在位移拐点,拐点处各不同内摩擦角、不同黏聚力条件下位移相等。

后扰流板对轿车气动性能影响的数值模拟分析

利用仿真软件ANSYS FLUENT对装有不同后扰流板的三厢轿车简化模型进行数值模拟,研究了不同截面形状、攻角、定位的后扰流板对汽车空气动力学产生的影响.模拟结果表明,合适的后扰流板形状以及定位能够改变汽车尾流,减小空气阻力和升力,增大下压力,提高汽车的空气动力学性能.

联合循环余热锅炉烟气阻力计算实际结果预测

为了探讨现行联合循环余热锅炉烟气阻力计算方法对所得结果的影响,考虑了原材料误差、制造误差和安装误差,并应用数理统计、概率和机械可靠性原理,给出了普遍适用的更易判断正态数理统计和可靠度计算准确程度的变异系数界限值、足够精度的烟气阻力计算实际结果所需的数理统计计算方法和基于现行法的烟气阻力计算结果小于允许值的可靠度计算方法,并对实例进行了计算和分析。结果表明:随机变量和烟气阻力计算结果能够很好地服从正态分布,并且考虑工程实际后的烟气阻力小于允许值的可靠度远低于现行计算方法的。同时,给出了该台余热锅炉烟气阻力的误差范围和优化锅炉设计与计算方面的措施和方法。本文法弥补了现行计算方法的不足,具有一定的理论和应用价值。

三种组合浮囊型浮式防波堤的消浪特性对比研究

本文针对组合浮囊型浮式防波堤结构,提出了三种不同组合的结构方案,并通过Flow-3D软件进行数值计算,对比分析了在中等水深的长周期波条件下的消浪性能。并得到以下结论:浮囊按矩形布置的组合型式比按三角形布置的组合型式消浪效果更好;无论是矩形布置还是三角形布置,双层浮囊排列的浮式防波堤在D/d>0.5或B/L>0.3的情况下均可以达到消减一半波能的目的;相比箱板式浮式防波堤,板阻式可以通过扰动底部水质点运动进一步提高浮式防波堤的消浪性能。同时,针对板阻式结构,由于下部浮囊在横断面方向不是整排布置,本文引入关于下部浮囊宽度的修正系数对相对吃水进行修正,结果表明,除下部浮囊个数的影响外,其透射系数还可能与波浪作用有关。

90°多弯管阻力系数计算方法

为准确获得90°组合多弯管阻力系数,采用数值模拟方法对S弯管管内流动进行模拟,并通过分析归纳S弯管局部阻力的相邻影响机制及规律,提出了90°组合弯管阻力系数计算方法。研究结果表明:弯管阻力系数受2弯连接段长度影响的规律与文献试验结果一致,数值计算方法准确有效;当连接段长度大于4倍管径时,S弯管阻力系数呈线性增长;提出的90°组合弯管阻力系数计算方法考虑了多弯管间相邻影响,且采用提出的方法计算了3弯管和多弯管的阻力系数,并将结果与数值模拟结果进行了对比,二者之间的差距均在3%之内,适合工程应用。

黄河下游地区桥梁后压浆桩承载特性现场试验研究

为解决在应用现行规范进行桩基设计时,会出现软土地质条件下后压浆桩极限承载力计算值偏低的问题。依托山东德龙烟铁路公铁立交项目,对11根组合压浆钻孔灌注桩及1根非压浆桩进行自平衡静载试验,根据试验结果对黄河下游地区铁路桥梁后压浆桩的承载特性进行了详细分析。结果表明,压浆后试桩的Q-S曲线由陡降型转变为缓变型,压浆后试桩桩顶沉降量最大减幅达47.3%,试桩极限荷载最大增幅达78.3%。试桩压浆后,在如粉砂及粗砂等粗粒土层中桩侧极限摩阻力的增强效果最为显著,桩端位移发生时桩端承载力发挥更为有效迅速。通过整理现场试验数据对现行规范中压浆增强系数在黄河下游地区的合理取值进行进一步优化,为该地区后压浆钻孔灌注桩的设计及施工提供一定参考。

风力场中基于钝体绕流的压电俘能研究

为研究风力场中基于钝体绕流的压电俘能器的性能,本文基于ANSYS Workbench仿真平台,建立流固压电三场耦合模型,对置于圆柱钝体的柔性压电片在风力场中的发电情况进行仿真分析。分析结果表明,在卡门涡街的作用下,柔性压电片因两侧压力不同而产生振动,电压的输出随时间的变化按照正弦曲线变化,最大电压和最小电压随时间变化的曲线对称,柔性压电片等效应力的幅值和输出电压峰值随流体流速和阻流钝体直径的变化而变化。该研究探究了压电浮能器的性能,对压电俘能器给无线传感器供能具有实际意义。

水流荷载作用下海洋群桩受力特性研究

为研究海洋群桩在水流荷载作用下的受力情况,通过计算流体力学(CFD)软件Fluent,采用大涡模型(LES)建立二维数值模型,分析了群桩中各桩的阻力系数和升力系数的时程曲线,以及桩周环向压力,并与单桩做对比.通过将计算结果对比及斯特劳哈尔数验证两种方法,验证了该模型的有效性.结果表明:群桩中的各桩存在着相互作用和影响,但前桩对后桩的影响远大于后桩对前桩的影响,主要表现在阻力、升力的峰值大小以及达到峰值的时间.前桩泄放的漩涡产生的低压区会对后桩的受力产生影响,使后桩阻力产生负值,升力大小也提高接近一倍;同时,群桩范围内流体的流速比外部低,导致群桩内外侧产生压力差,从而产生由内向外的压力.

高水头船闸阀门段廊道水流阻力特性试验研究

通过试验深入研究了反弧形阀门门厚及廊道水流雷诺数对阀门段廊道水流阻力特性的影响,研究表明:1)存在临界雷诺数,当廊道水流雷诺数大于临界值时,阀门段廊道阻力系数变化缓慢并趋于稳定,当廊道水流雷诺数小于临界值时,阀门段廊道阻力系数变化迅速;2)小开度时,阀门相对厚度越大,阀门段廊道阻力系数越小,大开度时,阀门相对厚度越大,阀门段廊道阻力系数越大;3)全开时,当廊道水流雷诺数大于6×105时,阀门厚度变化对阀门段廊道阻力系数的影响甚微。

气井柱塞气举结构数值模拟研究

为了提高柱塞气举的生产效率,在进行新型柱塞气举结构设计的基础上,开展了气井柱塞气举结构数值模拟研究,并确定了柱塞结构主要结构参数。可为气井柱塞结构设计提供理论指导。

升降式止回阀流阻系数影响因素分析

采用计算流体力学的方法研究了不同介质流速、进口直径、出口直径、中腔下端直径以及中腔上端锥度对流阻系数的影响。结果表明:介质流速对流阻基本没有影响,较小的进口直径和较大的出口直径能够明显降低阀门流阻系数,较大的中腔下端直径和较小的上端锥度能够略微降低流阻系数,但是却能够明显降低水流急速区域,减小漩涡区域,使得阀内流动更加稳定。其中,进口直径对流阻系数影响最大,中腔上端锥度对流阻系数影响最小。

复杂条件下顶管注浆减阻技术研究与应用

文章介绍了国内首条集复合地层、大落差纵向曲线、大坡度、高水压等特点于一体的富春江顶管工程注浆减阻系统的工艺措施、设备选择、浆液性能要求、注浆基站布置等相关技术。该技术的实施,有效降低了顶管施工中的摩阻系数,减少了中继间的使用数量和频次,提高了顶管施工效率;在保证终端注浆压力的同时,减少了浆液沿地层裂隙的流失量,有利于在地层裂隙和管节之间形成稳定的膨润土浆液环状填充。