全蜗壳的非圆形断面水力设计及其CFD分析验证

针对水轮机全蜗壳常规水力设计方法中存在的不足,对蜗壳中水流遵循速度矩为常数规律运动的非圆形断面水力设计进行分析,利用数值计算方法,使蜗壳尾部圆断面内的水流遵循速度矩为常数的运动规律,而无需转换成椭圆断面,从而完善蜗壳非圆形断面的水力设计方法.经实例设计与CFD流场模拟分析验证表明,采用文中所提出的非圆断面设计方法设计出的蜗壳,水流运动基本符合设计假定,其流场分布与理论分析相符合,设计出的蜗壳流道平顺光滑,流态分布良好.

圆形断面排水管道水力特性探讨

圆形断面管道在工程中的应用十分广泛。排水管道设计中,常需要计算某一充满度下非满流的流量及流速。根据水动力学基本原理及数学分析方法,提出了充满度与流量比、流速比的统一解析表达式,并对圆形断面管道流独特的水力特性进行了研究分析。采用试验手段,进一步对圆形断面管道无压均匀流流量—充满度的非单一性、水深—流速关系进行了分析研究,进而提出了更为合理的表达式。

圆形断面管道非满流流速计算表达式

工程实际中,常需要计算某一充满度下管道非满流的流量及流速。目前大多数计算模型均采用水力半径作为反映过流断面形状及几何尺寸的特征参数。针对不同充满度的研究结果表明,这种类型模型的计算结果与真实的流动特性并不相符,尤其当水深接近管顶时。根据水动力学基本原理及试验研究手段,对圆形断面管道无压均匀流流量-充满度非单一性进行了探索,并提出了以流量作为形状特征参数的更为合理且简单实用的水流流速计算表达式。

基于BP神经网络的圆形孔缝耦合截面预测

在对电磁波经孔缝传输/泄露的分析中,孔缝耦合截面的获取十分重要。针对现有公式无法准确获取谐振频段圆形孔缝耦合截面的问题,将BP神经网络应用于圆孔耦合截面的快速获取,该模型适用于电尺寸(半径波长比)在[0.08,3]之间的圆形孔缝。在不同入射角度和极化角度的入射波辐照下,用全波分析软件计算无限大理想导体平板上不同电尺寸圆孔的耦合截面,用圆孔的耦合截面除以其几何面积得到圆孔的归一化耦合截面。利用这些数据训练神经网络,建立了一个以圆形孔缝的电尺寸、入射波的入射角度和极化角度为输入参数,孔缝的归一化耦合截面为输出参数的BP神经网络模型。通过与全波分析的对比可知,该模型能够快速准确地预测任意入射角与极化角平面波辐照下电尺寸在[0.08,3]之间的圆形孔缝的归一化耦合截面。

混凝土圆形构件等效矩形应力参数的计算分析

为解决规范中等效矩形应力模型定值参数用于圆形截面时存在的误差较大问题,推导了圆形截面等效矩形应力模型参数解析解;由规范中的应力-应变本构关系,按照轴向-弯曲承载力极限状态所有可能的应变分布,以等效原则推导了圆形截面等效矩形应力模型的应力饱满系数和合力位置系数解析解,给出弓形混凝土受压区压弯承载力解析解计算流程;解析解通过条带法数值解验证。研究表明:圆形截面混凝土合力位置变化幅度小,趋近于形心轴;竖向承重小偏心受压构件安全度要求高,定值参数不能准确计算小偏心受压区承载力,应按照解析解计算。

组合钢模板全圆断面隧洞衬砌施工技术

暗涵曲线段转弯半径较小,不适用于台车模板进行二衬浇筑,须采用组合钢模板全圆断面一次浇筑成型。组合钢模板选用直线模板+短曲线模板的施工方案。为保证模板稳定,采取环向工字钢梁+纵向工字钢梁+竖向钢管支撑的加固体系,其中钢管通过模板顶部窗口支撑到一衬表面起到抗浮作用,浇筑过程中需要加强抗浮监测。通过对组合钢模板精确的设计、施工,能够实现暗涵曲线段衬砌要求,确保暗涵混凝土施工质量。

十字形截面钢管混凝土异形柱正截面承载力全过程分析

根据钢筋混凝土梁理论,给出了十字形截面钢管混凝土异形柱正截面承载力的计算方法。根据平截面假定建立了十字形钢管混凝土异形柱截面弯矩-曲率关系计算公式,并利用MATLAB语言编制了求解程序,通过得到的加载-破坏全过程弯矩-曲率关系分析构件的加载-变形特性。对求得的弯矩-曲率的关系和矩形截面进行比较和分析,同时给出不同混凝土标号、钢材强度、钢管面积下的十字形截面异形柱截面的弯矩-曲率。

钢管K形节点足尺模型疲劳性能试验研究

为研究钢管K形节点的疲劳性能,进行了足尺模型的疲劳试验,采用梯度应变片测量焊缝区域应力变化,采用相控阵扫描成像检测系统(简称相控阵)检测初始缺陷和疲劳裂纹,对疲劳开裂后的钢管K形节点进行切片观测,研究节点相贯焊缝附近的热点应力分布、疲劳裂纹扩展规律和疲劳破坏模式等,并分析了采用名义应力法和热点应力法评定钢管K形节点疲劳寿命的合理性。结果表明:钢管K形节点的热点应力宜采用梯度应变片得到的梯度应力进行线性外推得到,最大热点应力位于主管和受拉支管相贯焊缝靠近主管侧的冠点处;节点两侧鞍点热点应力值最大误差率为6.64%,节点基本不受面外弯矩影响;采用相控阵检测能够对节点初始缺陷和疲劳裂纹进行定位、定性和定量分析;切片观测结果表明,钢管K形节点疲劳裂纹属于张开型I裂纹;疲劳裂纹的萌生、扩展和破坏阶段分别对应的加载次数为0~229.1万次、229.1~245.5万次和245.5~251.2万次,疲劳裂纹萌生于热点应力最大主管和受拉支管相贯焊缝靠近主管侧的冠点处,其疲劳破坏属于弹性范围内的脆性破坏;名义应力法由于名义应力幅放大系数偏大,评定所得的钢管K形节点疲劳寿命过于保守;基于热点应力法,CIDECT评定所得结果偏不安全,API评定结果具有1.11倍的安全富余,适用于评定本试验中钢管K形节点的疲劳寿命。