竖向地震作用下充满液体管道的地震反应分析

用半解析法求解竖向地震作用下充满液体管道的弯曲振动反应。针对某些介质和结构参数，给出了一些数值结果，得出了管道内部液体压力对管道动力响应的影响及相对地震反应对其动力响应影响的若干初步结论。对地上充满液体管道的地震效应作了一些理论上的探讨。     

输流管道耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。通过实验和数值分析研究输流管道在流固耦合作用下的振动模态、幅频响应等动力特性的变化规律。根据流体三维波动方程和管道动力学方程之间的耦合关系建立空间输流管道系统的直接流固耦合动力有限元模型,进行管道系统有无流体两种工况下的模态实验。通过和实验结果的对比,验证了输流管道耦合动力学模型的合理性和流体对管道模态的影响,研究了不同频率下流固耦合特性对管道幅频响应的影响及作用机理。发现水介质流体显著降低了管道固有频率,但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。     

穿越非均匀土体埋地管道地震离心实验研究

穿越非均匀土体经历不同地震作用的埋地管线的变形和残余强度严重影响着管道的安全。该文采用离心振动台分别平行于埋地管道长度方向输入0.6 g和0.3 g峰值地面加速度地震波,研究了埋地管道在一系列地震作用和不均匀土体变形共同作用下的响应,得到了PVC和铝合金两种埋地管道穿越软土/硬土土体的地震响应规律。地震引起不均匀土体的瞬时变形,导致埋地管道最大应变发生在土体分界面和软土中,管道拉伸应变幅值软土要大于硬土,而压缩应变幅值正好相反,硬土中管道拉伸应变幅值小于压缩应变幅值,硬土中管道压缩应变幅值受地震烈度影响比软土大。地震引起的土体永久变形对埋地管道残余变形影响很大,硬土中的管道残余应变为压应变,软土中管道的残余应变为拉压应变交替分布。     

基于车辆响应的无砟轨道路基不均匀沉降评价指标理论研究

路基不均匀沉降的合理评价对于保障高速铁路运营安全和指导线路养护维修至关重要。传统路基沉降评价多基于沉降幅值单一指标,缺乏对车辆运营速度、路基沉降波长的综合考虑。该文基于建立的精细化多车-无砟轨道-路基耦合动力学模型,分析了路基不均匀沉降下的车辆动力学响应特征以及运营速度、沉降波长及幅值对车辆响应的影响规律,在此基础上提出了沉降时变率指标用于路基不均匀沉降评价。结果表明:沉降时变率能融合车辆运营速度、沉降波长、波幅三者对高速列车动力学响应的共同影响。沉降二阶时变率和轮轨垂向力、轮重减载率安全性指标呈显著的线性映射关系;沉降一阶时变率和车体加速度等舒适性指标呈较为显著的线性映射关系;并提出了轮重减载率、车体加速度与沉降时变率的拟合公式。研究成果可为高铁线路设计和养护维修提供参考。     

隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应试验

埋地管道爆破动力响应特性是城市管道抗震优化设计的依据。设计并开展城市地铁隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应的相似模型试验,监测埋地管道应变、加速度及地表振动速度值,解析地铁隧道爆破地震波的传播衰减机制及其对邻近埋地管道动力响应影响规律。结果表明,基于量纲分析理论的振动速度预测模型用于隧道爆破时地表PPV预测切实可行;相同爆破荷载作用下,埋地钢管加速度峰值是PVC管的1.5～1.8倍;隧道"空洞效应"导致埋地管道在成洞区一侧的加速度响应更为剧烈;埋地PVC管在各测点处环向应变大于轴向应变,且大于钢管应变值,试验得到可有效监测埋地钢管和PVC管应变响应的最大临界比例距离分别为117 m/kg和263 m/kg。     

隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应试验

埋地管道爆破动力响应特性是城市管道抗震优化设计的依据。设计并开展城市地铁隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应的相似模型试验,监测埋地管道应变、加速度及地表振动速度值,解析地铁隧道爆破地震波的传播衰减机制及其对邻近埋地管道动力响应影响规律。结果表明,基于量纲分析理论的振动速度预测模型用于隧道爆破时地表PPV预测切实可行;相同爆破荷载作用下,埋地钢管加速度峰值是PVC管的1.5～1.8倍;隧道"空洞效应"导致埋地管道在成洞区一侧的加速度响应更为剧烈;埋地PVC管在各测点处环向应变大于轴向应变,且大于钢管应变值,试验得到可有效监测埋地钢管和PVC管应变响应的最大临界比例距离分别为117 m/kg和263 m/kg。     

路基不均匀沉降对地铁A型车辆动力学特性影响研究

路基不均匀沉降会导致轨道变形,进而映射到钢轨造成轨面不平顺,对行车安全和运行平稳性带来影响。针对城市轨道交通整体道床典型轨道结构,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑轨道自重荷载和轮轨接触关系的车辆-整体道床无砟轨道空间耦合动力学实体模型,分析了路基不均匀沉降条件下车辆行驶速度、路基不均匀沉降波长和幅值等参数对车辆动力学特性的影响。分析结果表明:随着车辆行驶速度和路基沉降幅值的增大,车辆系统动力学响应也响应增大,当速度超过85 km/h时对行车安全性和舒适性均造成不利影响,且路基不均匀沉降引起车辆动力学响应的敏感幅值为30 mm;路基沉降波长对车辆动力学特性的影响呈先增大后减小的变化规律,其中在波长为20～30 m时对车辆动力学特性影响最为显著。     

承插式混凝土管道爆破振动动力响应尺寸效应研究

为研究爆破振动作用下不同内径规格承插式混凝土管道振动响应存在的尺寸效应,通过现场邻近管道爆破试验及其振动监测数据验证,结合动力有限元软件建立多尺寸管道爆破动力数值计算模型,分析承插式混凝土管道爆破振动响应特征;基于量纲分析基本理论,考虑管道尺寸效应影响建立管道爆破振动速度预测模型;结合混凝土的动抗拉强度,提出了不同内径混凝土管道的爆破振动速度控制标准。研究结果表明：管身和管道承插口峰值应力的出现存在时间差,管身峰值应力大于管道承插口,并随着管道内径的增加,两者峰值应力差值逐渐降低;在爆破地震波作用下,混凝土管道峰值振动速度随着管内径的增加而逐渐降低。     

高层居民建筑燃气管道设计的探讨

针对目前高层建筑管道燃气设计中有关不均匀沉降对燃气立管的影响、附件压头的消除、燃气立管的应力消除、高层建筑的安全用气措施提出了一些看法。     

基于车桥耦合模型的高速铁路预应力连续梁桥动力性能研究

本文利用车桥耦合关系建立车桥系统动力模型,模拟工后沉降引起的轨道高低不平顺,得到不同行车速度、不同工后沉降情况下列车和桥梁的动力响应,分析了工后沉降对车桥耦合系统产生的影响及工后沉降的控制指标,结论表明,预应力连续梁桥工后沉降引起的轨道高低不平顺主要影响高速车辆运行的舒适度,特别对车体的竖向加速度影响最大,所以控制工后沉降量的主要指标就是车体的竖向加速度。     

简支Kelvin模型粘弹性输流管道的动力稳定性

对简支Kelvin模型粘弹性输流管道的动力稳定性进行了研究,具体分析了材料的无量纲延滞时间对无量纲流速与前二阶模态的无量纲频率的实部及虚部之间变化曲线的影响。计算结果表明,当无量纲延滞时间小于或等于10-5时,可将其按弹性管道处理;当延滞时间大于10-4时,简支Kelvin模型粘弹性输流管道与简支弹性输流管道及简支Maxmell模型粘弹性输流管道的一个最大差异在于不发生耦合模态颤振,而是发生单一模态颤振。     

动力型分离式热管设计与试验研究

为了研发数据机房用蒸气压缩/热管复合型环控系统,进行动力型分离式热管模块的设计和性能试验。热管系统采用平行流冷凝器和管片式蒸发器,由屏蔽泵提供循环动力,并由调节阀控制供液量。在标准焓差法试验室进行热管模块的制冷性能试验,结果表明：1热管系统在设定工况的制冷性能达到设计指标,验证热管系统参数匹配的合理性和实用性;2热管模块的制冷量、EER与室内外温差近似为线性关系;3液泵驱动的动力型分离式热管系统运行稳定、可靠,解决了重力型分离式热管的运行稳定性问题,简化了系统的安装,易于实施流量调节和能量控制。     

A novel measurement theory for inventory of working fluid and vacuum pressure of heat pipe

Abstract

Heat pipes are transport mechanisms that can carry heat fluxes ranging from 10 W/cm² to 20 KW/cm² at extremely fast speeds. Therefore, heat pipes are widely used in 1U servers, notebooks, PCs, etc. A heat pipe is a heat removal device comprising a vacuum pipe that charges a certain amount of working fluid and seals the tube. Hence, the heat pipe performance depends not only on the geometric parameters such as wall thickness, tube material, and wick material but also on the thermal properties of the working fluid such as latent heat, vapor pressure, viscosity, and vacuum pressure.

Traditionally, the fluid inventory of heat pipes was measured by the lost weight method, that is measuring the weight of the heat pipe first, then, breaking the heat pipe, after drying in the oven, then weighting again, and the lost weight would be the weight of the working fluid. This paper presents a new methodological concept to measure the inventory by a basic energy mass balance equation. The Measurement theory not only calculates the fluid inventory but also the vacuum pressure data. The experimental results show that when the weight percentage of working fluid was larger than 10% of total pipe weight, the relative errors were within 4% when compared with the known inventory.     

周期性输流管道的非线性动力学特性研究

基于绝对节点坐标法,推导出不同材料组成的周期性悬臂输流管道在定常内流作用下的非线性动力学方程,通过数值求解的方式对两种不同形式的周期性输流管道,即,铝-钢及钢-铝周期性悬臂输流管道的稳定性和非线性动力学行为进行了研究。研究结果表明,单位长度内,当管道周期数大于8时,两种周期性输流管道的临界流速均趋于定值。非线性分析结果显示,铝-钢周期性输流管道的非线性动力学行为随着周期数目的减小变得越来越复杂,从单周期行为演变为多周期、倍周期、概周期和混沌等多种运动的复杂动力学行为,而对于钢-铝周期输流管道而言,管道一直处于单周期运动状态。     

挠性橡胶管管壁对压力波传播速度的影响

为研究挠性橡胶管衰减管内流体脉动的机理,由流体的质量连续和动量方程出发,并将挠性橡胶管管壁 的粘弹性和横截面径向阻抗率加以考虑,得出了管中压力波的波动方程.用波数的概念将管内流动介质的波动方程化为 传递矩阵的形式.。在此基础上,得出了压力波在挠性橡胶管介质中传播时的复波速。为说明管壁的横截面径向阻抗率 对在胶管介质中传播的压力波的影响,与不考虑阻抗率而仅考虑管壁粘弹性的复波速进行了对比,并且分别考虑了厚壁 管和薄壁管两种情况;研究了管中流体流速对其流体脉动衰减的影响并建立了流体脉动衰减的传递损失的公式。计算 结果表明,薄壁管比厚壁管能更有效地抑制脉动;管壁阻抗率对压力波在挠性橡胶管介质中的传播的影响不容忽视;适 当加大挠性橡胶管管径可以更有效地衰减流体脉动。     

轴向可伸输液曲管平面内振动的波动方法研究

在轴线可伸长假定的基础上,采用Timoshenko曲梁模拟弯曲管道,建立了输液曲管平面内振动的动力学方程;应用波动方法对所建立的振动模型进行了求解;获得了曲管内振动波的传播和反射矩阵,提出了计算轴向可伸输液曲管平面内振动固有频率的数值方法。算例分析中,计算了两端固定半圆形曲管在四种不同流速下的前五阶固有频率,结果表明,与轴线不可伸曲管的结果不同,两端固支轴线可伸曲管不会因为管内流速过大发生屈曲失稳。     

悬臂输流管的颤振和浑沌运动分析

研究了具有弹性支承和运动约束的悬臂输流管的稳定性问题。在分析参数对系统稳定性影响的同时，特别研究了动态失稳区域内的不同运动。结果表明，在一定条件下该系统不仅因颤振而动态失稳，在某些参数域内还可发生浑沌运动。本文用数值分析的方法确定了浑沌发生区域。     

带引压管腔的压力测量系统动态校准技术研究

在动态压力测量领域中,带引压管腔的压力测量系统常被用于空间狭小、工况恶劣等情况下的压力测量,压力信号经过引压管腔传递会发生畸变,引压管腔是降低压力测量系统频响的首要因素.本文首先介绍了带引压管腔的压力测量系统物理结构模型,阐述管腔动态特性影响动态测量机理.其次,介绍了现有引压管腔主要校准方法和装置,开展新型校准装置和方...     

液压管路振动功率流传递路径分析

摘要： 随着压力体制的不断提高,具有复杂空间构型的工程机械设备液压管路系统,其振动模态更丰富、振动频域范围更宽、振动机理极为复杂。为此,本文根据液压管路系统链式结构,利用有限元功率流法对液压管路系统的振动能量传递过程进行深入研究,并对管路系统输入点进行激励分析。通过MATLAB编程求解和ABAQUS有限元动力仿真分析,得到液压管路系统振动能量的传递情况,辨识振动能量的主要传递路径,最后通过实验验证仿真的准确性,为传递路径分析提供依据。     

Entropy generation in a pipe due to non-Newtonian fluid flow: Constant viscosity case

Non-Newtonian fluid flow in a pipe system is considered and a third grade non-Newtonian fluid is employed in the analysis. The velocity and temperature distributions across the pipe are presented. Entropy generation number due to heat transfer and fluid friction is formulated. The influences of non-Newtonian parameter and Brinkman number on entropy generation number are examined. It is found that increasing the non-Newtonian parameter reduces the fluid friction in the region close to the pipe wall. This in turn results in low entropy generation with increasing non-Newtonian parameter. Increasing Brinkman number enhances the fluid friction and heat transfer rates; in which case, entropy number increases with increasing Brinkman number.