地震对海底悬跨管道动水力作用的实验研究

利用水下地震模拟系统,开展了刚性管道在地震作用下的水下模型实验,量测了管道周围流场的变化和管道表面的动水压力.基于Morison方程建立了地震作用下海底悬跨管道的动水作用力模型,按最小二乘原理得出管道的拖曳力系数C_D和惯性力系数C_(M°)通过对实测数据分析得出,雷诺数Re数和K_c数是影响管道受力的两个主要因素.分别对C_D和C_M随Re和K_c的变化趋势进行了拟合,得到C_D和C_M的定量表达公式.本次试验工况下,水深和悬跨高度对管道的受力影响不明显.     

不同雷诺数下水平桩柱的水动力特征

本文介绍了均匀振荡流中光滑水平桩柱上水动力特征的试验研究。试验中，雷诺数Ｒｅ＝２００００－２６００００（该区域为亚临界区与临界区），ｋＣ＝５－４０。分析中，利用最小二乘法来确定Ｍｏｒｉｓｏｎ方程中的速度力系数ＣＤ及惯性力系数ＣＭ；还利用最大值法及均方根值法对合力系数ＣＦ与升力系数ＣＬ进行分析，所有的正向力与升力系数都作为Ｒｅ及Ｋｃ数的函数给出，并且各系数相对于其平均值的均方差值也有图中示出。其主要     

规则波作用下倾斜桩柱的受力研究

本文通过实验研究,测试了水平桩柱及倾斜桩柱在规则波作用下的波浪力。基于Morison方程和Stokes二阶波理论,分析研究了不同埋深情况下水平桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_C数的变化规律;分析研究了不同倾角情况下,倾斜桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_O数的变化规律,同时还探讨了在同一倾角情况下,桩柱在一端出水和全部埋于水下时,水动力系数C_D、C_M的差别。     

规则波和水流共同作用下圆柱受力的研究

本文通过实验研究,基于Morison方程和线性波理论,探讨了在规则波和水流共同作用下作用于垂直圆柱上的横向力,它与正向力的关系以及它对总力的影响。根据KC数的重新定义值,文中给出了合力系数C_l、速度力系数C_d、惯性力系数C_m、升力系数C_L及升力主导频率与KC数的相关图。结果表明,在一定KC数的范围内,横向力对总力的影响不应忽略;速度力系数C_d、惯性力系数C_m及合力系数C_l与重新定义的KC数有着良好的相关性。     

波浪条件下养殖浮球水动力系数的试验研究

该文通过试验研究获取了三种常见养殖浮球在固定状态下的水平受力,并基于改造后的Morison方程,探讨了波高参数KH、波浪周期参数KT、雷诺数Re对水动力系数DC、MC取值的影响。研究发现,波浪条件下球形结构物的受力主要是惯性力。水动力系数DC和MC基于实测历时数据,采用整体拟合法获得。研究表明,波浪参数KH、KT以及雷诺数Re对水动力系数的取值有显著影响:拖曳力系数DC与波高参数KH有较为显著的幂函数递减关系,而与波周期参数KT和雷诺数Re的关系较为离散;惯性力系数MC与波高参数KH和波周期参数KT均存在较为明显的递减规律,而随雷诺数Re的变化总体不大。最后该文给出了三种典型的养殖浮球在波浪条件下水动力系数DC和MC的经验计算公式。     

水平进水口前临界淹没水深试验研究

旋涡是水工建筑物进水口前常见的水力现象,会给水工建筑物和水电设备带来严重的危害。消除旋涡最广泛采用的方法是保证进水口前的水深超过临界淹没水深。从实际工程应用计算考虑,利用水力模型试验,重点分析了弗劳德数Fr、雷诺数Re对临界淹没水深的影响,并由试验结果得到旋涡相对临界淹没水深H/D随弗劳德数Fr和雷诺数Re的变化规律。结果表明:临界淹没水深随着弗劳德数和雷诺数的增大而增大,并且与两者均有幂函数关系。综合弗劳德数Fr和雷诺数Re对H/D的影响规律,得到了相对临界淹没水深与弗劳德数Fr和雷诺数Re的定量关系式,关系式拟合度为0.863,可以满足工程实际计算要求。     

垂直桩柱正向波流力的计算及水动力系数C_D、C_M分析方法的探讨

文中首先综述了目前常用的水动力系数C_D,C_M的分析方法,并通过大量实验结果的分析对比得出,只要按本文所定义的KC数相同,则无论是纯波场,还是波流共存场,不管是规则波情况下还是不规则波情况下,都应具有相近的C_D、C_M值。文中还通过计算值与实验结果的对比,验证了本文所述波流共存场中不规则波情况下桩柱波流力计算方法是切实可行的。     

高分辨率TVD-FVM方法求解二维圆柱受迫振动问题

该文基于RANS方程,结合SST k-ω湍流模型,用单元速度向量转化法基础上的TVD格式对不可压缩流进行有限体积求解。研究雷诺数10 000,无量纲振幅0.3-0.5,无量纲频率0.70-1.40的圆柱受迫振动问题,结果表明:升力系数随无量纲频率变化规律与他人实验及数值结果拟合良好,成功捕捉到升力系数相位跳跃现象;对激振力系数、涡力系数、漩涡脱落形态及漩涡脱落频率进行深入分析,从能量角度验证转变(transition)现象。通过分析受迫振动激振力系数随无量纲频率变化规律,划分出激振区的无量纲频率范围,以利于半经验模型的快速VIV分析。对涡力及其相位进行分析,发现在转变后,涡力系数的数值大于升力系数,说明在振动频率较大时,惯性力较大,尽管惯性力不影响能量系数变化,但会加大涡力系数。     

局部行波对水平来流的依赖性

水平来流和上下壁温度差的热作用使腔体内的流体发生运动,腔体内会呈现精彩的对流斑图。该文采用二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了普朗特数Pr=6.99时矩形腔体外加水平来流对局部行波对流结构的影响。由水平来流和垂直热作用的相互作用可获得均匀行波,局部行波和水平流三种对流斑图。在保持相对瑞利数r不变,水平来流雷诺数Re逐渐增大的情况下,可以得到均匀行波转变到局部行波的水平来流临界雷诺数Re,即局部行波存在的下临界雷诺数Re_l;局部行波转变到水平流的水平来流临界雷诺数Re,即局部行波存在的上临界雷诺数Re_u。通过改变相对瑞利数r发现了不同的水平来流临界雷诺数Re_l,Re_u。发现水平来流临界雷诺数随相对瑞利数r增大而增大;并给出了水平来流临界雷诺数Re_l,Re_u与相对瑞利数的函数关系式。同时对局部行波的结构进行了分析,可得局部行波的宽度随水平来流雷诺数的增大而减小。     

“流花”张力腿平台内孤立波载荷特性

该文在重力式密度分层水槽中,对"流花"张力腿平台在内孤立波作用下的载荷特性进行了系列实验研究。同时,基于两层流体中内孤立波的Kd V、e Kd V和MCC理论,建立了该台的内孤立波载荷理论模型。研究表明,该平台的水平力主要为立柱与沉箱的拖曳力和惯性力,其中拖曳力系数与雷诺数Re数之间为指数函数关系,惯性力系数与KC数之间呈幂函数关系,而垂向力主要为立柱底部的Froude-Krylov力。结果进一步表明,基于理论模型的计算结果与实验结果吻合良好,而且随着内孤立波振幅的增大,水平力和力矩均近似呈线性增加。     

Morison方程水动力系数归一化的探讨

Ｍｏｒｉｓｏｎ方程中水动力系数Ｃｄ及Ｃｍ不仅与小尺度构件的变形，它在水中放置状态以及Ｋｃ数和Ｒｅ数有关，而且通常认为还随环境条件的不同而改变，即规则波与不规则波的系数不相同，纯波与流流共存的系数亦不同。本文探讨了将环境条件差异而造成水动力系数的变化，归化为Ｋｃ数的恰当定义和不规则波特征波的恰当选用，从而得到规则波与不规则波，纯波与波流共存不同条件下归一化的水动力系数Ｃｄ，Ｃｍ与Ｋｃ数的相关结果。     

Lorentz力对弱导电流体中圆柱受力的影响

电磁力（Lorentz力）可以改变弱导电流体边界层的结构,从而影响物体受力状况。该文将电磁激活板包覆在圆柱表面,置于弱电解质溶液中,从实验上测试并分析了Lorentz力对圆柱所受阻力的影响。为了揭示其影响过程的内在机理,对此现象进行了细致的数值研究,着重讨论了Lorentz力对圆柱阻力的各种组成部分的因素,揭示了Lorentz力主要通过改变圆柱表面涡量梯度及涡量来影响圆柱受力变化的内在过程。结果表明,在一定范围内,随着Lorentz力的增大,圆柱的表面涡量增大,流体分离点后移,表面涡量,阻力的振动幅度减小至零,圆柱所受阻力减小。     

AN EXPERIMENTAL STUDY ON VERTICAL HYDRODYNAMIC FORCE ON A CIRCULAR SLAB NEAR FREE SURFACE BY WATER WAVES

NOMENCLATUTE d—— water depth D—— diameter of slab Fz—— vertical force on slab Fzu1/3——upward force Fzd1/3——downward force g——acceleration due to gravity H——wave height for regular wave Hs——significant wave height for random wave L——wave     

床面均匀沙拖曳力及上举力系数的确定

床面泥沙颗粒由于其相对暴露度及外形的不同,即使在同样水流条件下,颗粒附近的水流结构也不相同,进而影响到颗粒的受力不同,主要表现在颗粒拖曳力系数和上举力系数的不同。在白玉川提出的双向相对暴露度概念及拖曳力系数、上举力系数与纵向相对暴露度之间关系的基础上,分析发现,拖曳力系数介于1.00~1.22区间的概率大于92%,平均值为1.11;拖曳力系数与上举力系数比值平均值随沙粒雷诺数变化而变化,但在颗粒雷诺数大于25 000时,拖曳力系数与上举力系数比值平均值趋于常数1.28。将拖曳力系数和上举力系数引用到泥沙起动底流速公式中,得到了散粒体泥沙起动流速公式。实测资料验证表明,起动流速公式与实则资料吻合良好,间接地验证了提出的推移力系数值及上举力系数值是正确的。     

平板闸门流激振动效应对启门力的影响

为探究流激振动对闸门启闭力的影响机理,通过对固定的上、下游水位和底缘形式的平板闸门进行流固耦合分析,结果表明引起闸门振动的激振力和由闸门振动位移产生的摩擦系数和摩擦力臂的变化是造成启闭力变化的主要原因。在前人统计的闸门振动较大的不利开度的基础上,利用波形合成法以及振动理论提出作用于闸门面板上的激振力的计算公式,并考虑其对闸门启门摩擦系数、摩擦力臂以及启门摩擦力的影响,总结出流激振动效应下平板闸门启门力的计算方法。通过与石泉水电站中孔平板闸门启门力实测资料对比发现,理论计算的结果与实际工程的实测值吻合良好,可为实际工程的启闭力计算提供一定的科学依据。     

深圳地铁2号线侨香站基坑监测分析

结合深圳市地铁二号线侨香站基坑特点及周边环境,制定了有针对性的监测方案,并使用测斜仪、水准仪、频率接收仪对基坑深层水平位移、周边建筑沉降、支撑轴力等项目进行了跟踪监测。监测结果表明,深层水平位移变化受土体蠕变、地下水位升降以及附加荷载等因素影响,位移曲线形状大体呈＂弓＂形,建筑物沉降和轴力变化与基坑开挖深度变化基本一致...     

边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论

分别采用Morgenstem-Price法和不平衡推力法计算在锚固力作用下边坡的稳定性，分3种方式计入锚固力的作用，即锚固力施加在锚杆的内端，位于条块的底部；锚固力施加在锚杆的外端，位于条块的顶部；锚固力均匀施加在锚杆穿越的条块内。研究表明，3种锚固力作用计入方式计算出的加固边坡安全系数相差在11％左右；而第3种锚固力计入方式的边坡安全系数介于第1和第2种方式的安全系数之间，且加固后的边坡条间力与滑面正应力分布最为合理。因此，建议在工程中采用第3种锚固力计入方式。     

作用于串列双桩桩列上的波流力

本文通过实验研究测定了双桩串列时在不规则波和水流共同作用下在不同桩距条件下桩柱所受的正向力与横向力,分析了正向力、横向力及其合力的时域及频域特性,给出了正向力和合力群桩系数随相对桩距和KC数的变化规律,文中还探讨了双桩串列时的合力值及其方向与单桩时的合力值与方向的比较。     

基于变形加固理论的小湾拱坝坝趾锚固研究

岩体工程中加固设计的加固机理本质上是一个变形稳定问题。刚体极限平衡法不考虑变形机制,针对的是结构濒临破坏时的特定状态,其结论是有局限性的,尤其是处于高梯度应力区的坝趾,该处大坝和坝基的相互作用以及锚固实际作用都对变形极为敏感,忽略变形机制会导致很大的误差。变形加固理论要求只对出现弹塑性不平衡力的区域进行加固,且加固力和不平衡力大小相等,方向向反。同时该理论指出在给定外荷载作用条件下,真实结构总是趋于自承力最大化而加固力最小化的状态,这和潘家铮最大最小原理是一致的。运用该理论对小湾坝趾锚固及坝踵破损进行了分析。     

THE STATISTICAL DISTRIBUTION OF EXTREME VALUES OF WAVE-CURRENT FORCES ACTING ON SLENDER CIRCULAR CYLINDER IN IRREGULAR WAVES

Based on model test,the statistical distribution of extreme values of wave-current in-line forces acting on vertical circular cylinder is analyzed in this paper.It is shownthat the results calculated by the simplified method,proposed by authors,agree well with the testdata;Weibull distribution is also adoptable in the region of high KC number, and the shapeparameter a and scale parameter β are related well with KC number respectively.