低真空管道列车关键气动问题研究进展

低真空管道列车系统结合应用了管道运输和磁浮推进技术,是一种颇具潜力的未来地面高速交通方式。列车在极狭长的管道空间内长距离往返,通常诱发以管内壅塞现象为主导的大尺度跨声速流动和多车干扰,导致气动阻力急剧增加和气动热环境恶化,从而面临突出的空气动力学问题。本文从管道全场和列车近场两个视角出发,对管道列车流动特征进行了总结,并对近年来国内外该领域气动力/热/噪声研究的进展进行了梳理。在此基础上,围绕管道列车全线多车运行热点问题,对运行速度、管道阻塞比、发车间隔、运行模式的选取进行了讨论。最后,展望了低真空管道列车气动研究领域未来发展方向,指出高效研究方法、多车运行流动干扰、多车运行气动热、长大管道气动噪声、减阻/降热/降噪技术等是今后需要重点研究的领域。

基于C^(4)D技术的非满管液体流速测量方法研究

为满足目前小型化设备中液体流速测量的需求,通过将空间滤波测速与电容耦合非接触电导测量(C^(4)D)技术相结合,提出了一种适用于非满管液体流速测量的新方法。设计了一种轴向两电极结构的C^(4)D传感器,采用COMSOL仿真软件建立了传感器的三维仿真模型,并对其空间灵敏度分布特性进行了分析,然后基于该传感器的空间滤波效应对液体流速测量原理进行了理论推导,并采用等效峰值频率的方法得到了速度测量的数学表达式;在此基础上,设计了一套可适用于空间滤波的C^(4)D液体流速测量系统,并通过该测量系统验证了C^(4)D传感器具有良好的空间滤波效应,且实验结果表明,该测量方法具有良好的可行性,在1.39~2.35 m/s的速度范围内,测量速度的绝对误差均在5%以内。

沉管隧道地基砂流法处理的砂盘扩展规律试验与分析

为探索沉管隧道砂流法地基处理过程中砂盘扩展的规律,建造砂流法足尺试验模型,并针对砂盘实时探测的困难自制砂盘探测器,通过8次试验得到砂盘形状及其扩展尺寸在不同试验条件下随时间的变化关系。分析表明:砂颗粒在喷口周围呈环状沉积并逐步形成冲积坑和砂盘;砂盘顶部形成流缝和流槽,基本沿砂盘径向延伸,周向随机分布;砂颗粒从流缝和流槽中带出并堆积于砂盘外缘面上形成斜层状纹理结构。砂水比、边界条件、基槽间隙和板底粗糙度主要对砂盘扩展过程产生影响,而对砂盘的最终尺寸及密实度的影响并不显著。该试验结果可为洲头咀沉管隧道地基处理提供有价值的设计与施工依据及建议。

砂流法施工致沉管隧道管段竖向位移的试验研究

利用足尺砂流法模型试验模拟了砂流法处理沉管隧道地基施工致使管节竖向位移的全过程,获得了管节模型的相对高程-时程曲线、竖向位移量及砂盘的形态特征。结果表明:模型在试验中先后经历了砂盘正常扩展、缓慢跳动位移、快速平稳位移3个阶段;模型在缓慢跳动位移过程中的位移量、位移速率均较快速平稳位移过程中的要小。模型板的竖向位移使得流缝区域缩小,流槽厚度变薄且密集分布于砂盘顶面(占砂盘顶面积的30%以上);砂颗粒压积于砂盘顶部形成水平薄层状结构,是模型板竖向位移的直接原因;模型板竖向位移过程明显影响砂盘的半径扩展。工程实践中可适当利用管节的缓慢跳动位移过程减小流缝、流槽厚度,但需采取措施保证砂盘半径在管节产生竖向位移前达到设计值。

沉管隧道底面涂层对地基处理的影响

沉管隧道工程建设中的隧道管节防水层对砂流法地基处理的影响不容忽视。利用砂流法模型试验,通过在模型板底面打磨、涂抹环氧树脂来研究隧道底面涂层对砂流法地基处理的影响,获得了砂盘半径、模型板底水压力随时间变化的关系曲线。分析表明:环氧树脂涂层条件下的砂流法形成砂盘半径扩展趋势为二次曲线;树脂等光滑涂层对砂盘半径扩展有利,且砂盘半径越大,影响越明显;树脂涂层板底下的水压力瞬时峰值较大。工程实践中应提高管节底面施工平整度并采用摩擦系数小的防水层,如钢板、环氧树脂等涂层。

砂流法处理沉管隧道地基的模型试验方法

介绍了针对广州市洲头咀变截面沉管隧道地基砂流法处理而设计的足尺砂流法试验模型,用于验证砂流法施工工艺设计并确定合理的施工参数,详细介绍了该模型、试验方案、试验参数、试验过程以及试验中的水压力和砂盘发展半径的量测方法及其测点布置等,并给出了试验测取的模型板底处的水压力-时程典型曲线、砂盘发展半径-时程典型曲线以及试验后砂盘效果图,该模型试验为国内为数极少的沉管隧道地基处理模型试验之一,并且是首个变截面沉管隧道地基的足尺模型试验。

对称Y型管管内充满度对管壁影响的数值模拟实验研究

借助有限元分析软件,在对称Y型分支输水管件中,以管内充满度对管壁的影响为研究对象进行了数值模拟实验研究。模拟了管内水气二相流状况和管壁形变状况,并对不同充满度下的模拟结果进行比较。计算结果表明,在管内流量一定的条件下,管内充满度为0.65左右时,管内水流对管壁影响较小。

全管侧流量逆流式蒸汽冷却器的自主开发设计

在蒸汽冷却器运行时,经常出现蒸汽出口超温、给水温升不达标。针对这个问题,开发了一种纯逆流全流量蒸汽冷却器。对纯逆流全流量蒸汽冷却器的技术特点进行了介绍,对设计过程中的结构设计、流场计算和制造等方面的问题进行了探讨。