微矩形针肋式槽道内相变微胶囊悬浮液换热特性研究

通过试验研究了相变温度为50℃的相变微胶囊悬浮液在槽肋比为1:2的微矩形针肋式槽道内的换热特性,并与相同条件下的蒸馏水换热进行了对比。结果表明,在雷诺数(R_e)为500~1000范围内,不同浓度的相变微胶囊悬浮液的平均努谢尔数均高于蒸馏水,且随R_e的增加而增大;相同R_e下,相变微胶囊悬浮液沿流动方向的壁面温度低于蒸馏水,且随R_e的增大而减小;随着相变微胶爱质量分数的增加,平均努谢尔逐渐增大、平均壁面温度逐渐降低。     

一种适用于高热流密度芯片的微槽道冲击射流冷却系统

设计了以水为工质的浸没式微槽道多喷嘴冲击射流冷却系统,并将其应用于高热流密度芯片散热。给出了冲击射流原理,详细介绍了实验装置和实验工况。实验结果表明,在相同喷射间距下,CPU表面平均温度随射流速度的增大而线性降低,CPU表面平均传热系数随射流速度的增大而线性增大;在相同的射流速度下,CPU表面平均温度和平均传热系数几乎不随喷射间距变化;在相同的射流流量下,喷嘴数量对冲击表面平均传热系数和温度没有显著影响。将该冲击射流冷却装置应用于数据中心空调系统,理论上可以全年不开启制冷机。     

泥石流常用排导槽水力条件的比较

目前泥石流防治工程中广泛采用的横断面型式主要有直墙V型断面、梯型断面、矩型断面、圆型断面。将泥石流排导槽的断面型态系数定义为湿周与水力半径之比,在此基础上推导出直墙V型、梯型、矩型、圆型排导槽水力最佳时相应的断面型态系数,对相同槽型排导槽水力断面的研究表明:直墙V型槽横坡系数在0～3时,随横坡系数增大,水力条件更优;横坡系数大于3后,随横坡系数的增大,水力条件越差;横坡系数等于3时,水力条件最佳。梯型槽边坡系数在0～0.577时,随边坡系数增大,水力条件越优;边坡系数大于0.577后,随边坡系数的增大,水力条件越差,边坡系数等于0.577时,水力条件最佳。对直墙V型、梯型、矩型、圆型槽的水力最佳断面进行了分析比较,结果表明:圆型断面排导槽水力条件比其他3种都优;当边坡系数大于0,小于等于1.333时,梯型槽较矩型断面优越;当边坡系数大于1.333时,梯型槽没有矩型槽优越。当横坡系数大于0,小于0.75时,直墙V型槽没有矩型优越;当横坡系数大于0.75时,直墙V型槽比矩型优越;在横坡系数、边坡系数值相同的情况下,且在0与1之间时,梯型槽比直墙V型槽优越;当大于1时,梯型槽没有直墙V型槽优越;当两者均为1时,水力条件相同。     

消力池尾坎体型对水跃特性的影响

底流消能是水利工程中常见的消能方式之一.本研究以斜坡+竖直坎的消力池尾坎组合为研究对象,设计出9种消力池尾坎体型(不同坡度、不同竖直坎长度),研究尾坎体型对消力池内水跃特性的影响.通过数值模拟,获得了设计工况下各个体型的水面线、消能率、水跃长度、临低流速和尾坎压强分布特性.通过对比分析发现,竖直尾坎的长度直接影响水面线、消能率等水力特性.研究结果表明,通过数值模拟可以提高研究效率,并为实际工程的消力池设计提供重要的参考依据.     

螺旋槽强化表面结垢影响因素的模拟分析

本文通过模型模拟了螺旋槽强化表面的结垢过程,分析了多种影响因素条件下污垢热阻随时间的变化.结果表明:污垢热阻随流速的增加而减小,随溶液入口温度和热流体入口温度的增加而增大;污垢热阻随初始溶液硬度的增加呈现先增大后减小的变化趋势;螺旋槽管几何尺寸对表面热阻形成有较大影响,污垢热阻随螺旋槽管槽深的增加而减小,随螺距的增加而增大.同时,本文从污垢形成机理方面分析了各因素对结垢过程的影响.     

剪切型消能连梁的塑性强化特性研究

该文对剪切型消能连梁的塑性强化特性展开了试验研究,并通过数值模拟分析不同参数对塑性强化特性的影响规律。研究表明轴向位移约束引起的附加轴拉力会提高连梁的塑性强化,且位移角越大时提高越明显。随着轴压力增大,连梁的塑性强化逐渐降低|轴拉力对连梁的塑性强化有一定提升,但轴拉比超过0.1后塑性强化值趋于稳定。腹板高厚比对连梁的塑性强化特性基本无影响|腹板宽高比、加劲肋间距和等效连梁长度系数eVp/Mp的减小将提高连梁的塑性强化|钢材强化应力的增大会显著提高连梁的塑性强化。最后,提出连梁塑性强化特性的理论预测方法,试验和数值验证表明该方法具有较高的准确性。     

钢连梁可更换消能梁段抗震性能试验研究

通过12个可更换钢连梁中消能梁段试件的拟静力试验,研究其抗震性能。试验参数包括腹板钢材类型、梁段长度、加劲肋布置方式和加载制度。试验结果表明：试件为剪切屈服型,破坏模式为加劲肋-腹板焊缝断裂或翼缘-端板焊缝断裂;试件的超强系数平均值为1.86,大于Popov等学者的建议值1.5;试件的极限塑性转角约为0.15 rad,远大于规范AISC 341-10规定的塑性变形限值0.08 rad;梁段腹板采用低屈服钢LY225代替Q235钢时,试件的极限塑性转角增大23%,试件的累积塑性转角增大52%;加劲肋单面布设或双面布设对试件的抗震性能影响不大,但加大加劲肋间距会导致腹板提前屈曲和试件承载力退化,建议低屈服钢消能梁段的加劲肋布置按照规范AISC 341-10和GB 50011-2010对一般消能梁段的规定。在剪切往复荷载作用下,试件的轴向位移由几何位移和塑性轴向变形两部分组成,试件的塑性轴向变形与其累积塑性转角成正比。     

采用板式FRP拉结件的装配式混凝土夹心墙板受弯性能研究

为进一步研究采用板式FRP拉结件的装配式混凝土夹心墙板受弯性能,文章基于通用有限元软件ABAQUS建立数值模型研究了拉结件布置方式、以及混凝土肋厚度对试件平面外初始刚度的影响。研究结果主要表明：对于不带肋的试件,拉结件间距减小会抑制试件平面外剪切变形,使试件平面外刚度逐渐增大;对于带肋的试件,平面外刚度随拉结件间距的增大呈现先增大后减小的趋势;混凝土肋厚度的增加会提高试件平面外刚度,但上升幅度随拉结件间距的减小而降低。     

大跨屋盖结构风致表面摩擦力数值分析

采用ANSYS-FLUENT 13.0中的两层k-ε模型对大跨屋面风致表面摩擦系数进行了CFD数值模拟分析。针对特定的平屋盖的细部尺寸,分别考虑不同的肋间距尺寸、风向角对屋顶表面摩擦系数分布的影响及其分布规律。结果表明:1各种不同肋间距屋面的迎风前檐及迎风前檐转角处,表面摩擦系数最大,上游区域回流腔区内表面摩擦系数很小,甚至为0,而下游区域的摩擦系数逐渐增加;2相同风向角下,摩擦系数随肋间距的减小而逐渐增大,肋间距是影响屋面粗糙度的决定因素;3摩擦系数分布与屋面肋间距及来流风向和肋的夹角有关,来流风向与肋平行时,摩擦系数最小,来流风向垂直于肋时,摩擦系数最大。研究旨在为我国风荷载规范忽略风致建筑物表面摩擦力影响情况下,适当考虑风致表面摩擦力可为屋盖抗风的合理设计提供参考依据。     

低温地板辐射采暖传热分析

建立低温地板辐射采暖二维稳态导热数学模型,利用CFD模拟分析供回水平均温度、室内温度、盘管间距、埋管厚度、热水流速及盘管管径对热流密度和温度分布的影响。结果表明热流密度随盘管管径、供回水平均温度增大而增大,随室内温度、盘管间距、埋管厚度增加而减小;温差随盘管管径、供回水平均温度、盘管间距增大而增大,随室内温度、埋管厚度增加而减小,而热水流速影响较小。     

泥石流堆积体边坡失稳机理的试验与稳定性分析

泥石流堆积体边坡失稳现象由于其组成物质、形成年代和堆积部位等方面的特点,与其他岩土边坡失稳有不同的表现。根据泥石流堆积体的形态特点与沉积特征,利用条块侧向推力正弦变化的Spencert条分法进行泥石流边坡稳定性的分析,对山地工程减灾分析有意义。利用Spreadsheet自嵌Visual Basic Application编译器编写了描述沿深度变化土体物理参数的稳定性分析程式。程序从确定性分析开始计算边坡稳定性系数,并利用Spreadsheet的约束优化功能寻找可能的圆弧滑动面,在此基础上计算最可能的非圆弧滑面,最后与实际观测滑面稳定性分析进行对比现场试验人工降雨造成超渗产流,实时测得的数据表明,在距表层土体50 cm以下含水量变化很小,边坡并没有产生明显的后缘张裂隙,在集中降雨导致超渗产流的情况下,泥石流堆积体边坡失稳主要是表层50 cm深度以内土体含水量变幅大的土层中发生,而在50 cm以下深度范围内土体基本保持稳定。程序分析表明,随着给定的滑动土层厚度的增加,安全系数逐步降低,只有平均土层深度为2.4 m才有完全满足约束条件的最优非圆弧滑面。研究结果表明,条分法已经不能适用于强降雨条件下泥石流堆积体边坡失稳机理的研究。     

拉萨哲蚌寺泥石流危险性分析与防治措施

拉萨哲蚌寺坐落于泥石流的老堆积扇上,形成区呈漏斗形,泥石流固体物质来源丰富,坡体陡峭,暴雨汇集流量大,治理措施简单,存在巨大的安全隐患。通过对泥石流的形成条件及特征等进行勘察,从而计算分析泥石流潜在危险等级、易发程度及危害范围等。根据计算最大洪峰量、平均流速、大石块运动速度及冲出固体物质总量,提出了相应的防治措施及方案。对保护哲蚌寺文物及当地居民的生命财产具有重要的作用。     

基于水系三维模型及分形理论对泥石流活动强度的研究

 泥石流的水系结构能够直观地反映出泥石流本身的发育状态和活动程度,为定量描述泥石流水系结构从而对泥石流的活动强度进行分析,基于GIS系统提取出泥石流水系的三维化数据,根据分形理论自编Matlab程序测定出金沙江流域泥石流三维水系模型的盒维数值,确定水系结构的量化指标,并结合松散物源量、泥沙补给段长度比等指标对研究区内的泥石流进行分析,得出泥石流的活动强度与各影响因素之间深层次规律。随着泥石流活动强度的增长,其影响因素也会跟着增加。而且,在活动强度为15和21处时,活动强度和影响因素的关系曲线均出现拐点。对泥石流活动强度的界定提出新的判据。通过上述方法对金沙江流域的泥石流进行研究,结果发现,矮坝沟的活动强度最大,这一结论与实际相符,验证该方法的科学性和合理性,为泥石流灾害的评估提供新的手段和依据。     

三维离散元法解析砂型泥石流细观运动特征研究

基于散体介质理论的三维离散元数值分析方法,引入粘滞阻尼模型考虑系统耗能效应,求解固体作用力和流体连续性方程,充分考虑流固耦合作用,对中、细标准砂泥石流过程进行仿真分析,得到不同砂型泥石流破坏过程及渗流场、颗粒速度场、孔隙率、颗粒接触数等参数变化规律。分析表明,中砂、细砂分别表现出分层渐进式和流滑型的破坏模式,这与已有物理试验现象吻合,验证该模型的适用性,并从渗流场分布规律深刻解释该现象发生机理。泥石流过程中土颗粒速度矢量变化规律从细观上揭示了隐藏在颗粒内部的相互碰撞、摩擦、滑动等复杂运动特点,从宏观上揭示了中砂土坡脚薄弱位置率先突破,主滑动体形成直至完全失稳的分级渐进式破坏过程。进一步分析了土体孔隙率和平均接触数分布云图变化规律,中砂泥石流过程中随颗粒运动,滑动体孔隙率逐渐增大,颗粒接触数逐渐减小,并且这种发展趋势逐渐往坡后方土体蔓延;进一步揭示了中砂泥石流分级渐进破坏过程与颗粒速度场分析规律一致。分析结果表明了该模型方法在模拟泥石流这种大变形、流固耦合问题上的适用性,这对泥石流复杂机理的更深入探索是有益的。     

西藏林芝地区冰川降雨型泥石流起动实验初步研究

 近年来,由于全球气温升高,导致西藏地区泥石流暴发频率增加,其中包括冰川降雨型泥石流灾害。以西藏林芝地区的冰川降雨型泥石流为研究对象,首次通过观测冰川降雨型泥石流起动过程中水位、孔隙水压力等变化特征,得到水位、孔隙水压力与堆积坡度、堆积厚度的关系以及沟道物质起动特征,根据水位、空隙水压力的时间变化特征,得到不同试验条件下水位与孔隙水压力的相互关系。通过相似物理实验,分析实验过程中流量、流深、流速等参数与泥石流堆积坡度、堆积厚度的关系,并将冰川降雨型泥石流起动分为前期饱和阶段、起动阶段、堆积阶段。由相似比得到研究区典型冰川泥石流起动的流深、流速等野外观测结果与实验结果与一致,为研究区冰川降雨型泥石流的研究提供参考。     

土体降雨滑坡中细颗粒运移及效应

针对土体中细颗粒迁移对滑坡泥石流启动的影响开展了实验,比较了不同纵横剖面的颗粒级配在不同位置及实验前后的结果。研究发现,沿土体深度方向均是细颗粒下移,中部聚集程度最高;沿坡面方向,在离土面相同距离的位置,后部细颗粒多,前部细颗粒少。可以初步认为,随着降雨入渗,细颗粒逐渐汇集到土体下部和土坡坡角,从而使相应位置的渗透性降低,孔压上升,孔隙水聚集于该处,形成滑动面,最后导致滑坡泥石流。     

坡面型泥石流治理过程中土体变形机制宏细观研究

 试验利用“锚杆–护坡”模拟“锚杆固定大面积护坡”进行坡面型泥石流治理试验,研究坡面型泥石流“锚杆–护坡”治理过程中土体变形的宏细观机制。试验观测表明在“锚杆–护坡”治理下坡体未发生分层滑动,坡体位移场分析中出现了潜在的圆弧状薄弱面,坡体形成类似于黏土的小位移圆弧滑移趋势。采用可视化细观测试系统从细观尺度研究坡面型泥石流“锚杆–护坡”治理下土体的变形机制。细观分析可知,试验过程中,颗粒下沉并在坡体底部积聚,坡体下层细颗粒含量增加,上层以粗颗粒为主,导致坡体上部面积孔隙率大于底部,坡体结构由不同粒径颗粒均匀分布变为“底部细颗粒沉积密实,上层粗颗粒骨架稳定”的相对稳定结构。试验研究表明：“锚杆–护坡”的滤水固土作用,改变坡体的变形机制和结构,减小坡面型泥石流的发生几率,为坡面型泥石流的工程治理提供参考。     

滑坡转化泥石流起动的人工降雨试验研究

滑坡转化泥石流起动的人工降雨试验研究是把握滑坡转化泥石流过程和机制的重要研究手段。选择泥石流典型流域——云南蒋家沟上游泥石流形成源地的弯房子和下游泥石流堆积地的大凹子沟口分别进行野外人工降雨原型试验。通过对全流域泥石流形成背景的考察来确定典型坡度、土体特征和植被条件等因素，从而选定试验地点。共实施了8场野外人工降雨下滑坡转化泥石流起动试验。采用国内外较为先进的试验设备和观测手段，实时监测了试验过程中土体特征参数的变化，包括土体水势、体积含水量、孔隙水压力和温度等，并录相观测试验过程中发生的现象。通过初步分析发现，泥石流宽级配砾石土具有以下特征：（1）在强降雨下，滑坡转化泥石流的起动机制是振动软化或液化；（2）土体破坏时可能处于饱和状态，也可能处于非饱和状态，试验结果并不支持饱和液化机制；（3）在泥石流源地试验时，部分试验的水势曲线在下降过程中表现出短时间的剧烈波动现象，表明土体破坏过程中存在土体强度的降低和恢复的交替过程：（4）土体破坏过程中存在能量交换；（5）在强降雨下，滑坡启动与泥石流形成是一个连续过程，土体破坏过程中表现出了泥石流的特征。     

Advective velocity and energy dissipation rate in an oscillatory flow

Characterizing the transport processes at the sediment-water interface along sloping boundaries in lakes and reservoirs is of fundamental interest in lake and reservoir water quality management. The turbulent bottom boundary layer (TBBL) along a slope, induced by the breaking of internal waves in a linearly stratified fluid, was investigated through laboratory measurements. Fast response micro-scale conductivity and temperature probes in conjunction with laser-Doppler velocimetry were used to measure the time series of salinity, temperature, and velocity along a sloping boundary. Turbulent energy spectra were computed from the velocity data using a time-dependent advective velocity and Taylor's hypothesis. The energy spectra were used to estimate the energy dissipation rate at different positions in the TBBL. The advective velocity in this near-zero mean shear flow is based on an integral time scale (T(int)). The integral time scale is related to the average frequency of the spectral energy density of the flow velocity. The energy dissipation rate estimated from the variable advective velocity with an averaging time window equal to the integral time scale (T=T(int)) was 43% higher than the energy dissipation rate estimated from a constant advective velocity. The estimated dissipation rates with T=T(int) were comparable to values obtained by curve-fitting a theoretical Batchelor spectrum for the temperature gradient spectra. This study proposes the integral time scale to be used for the oscillatory flows as (a) a time-averaging window to estimate the advective velocity and associated energy dissipation level, and (b) a normalizing parameter in the energy spectrum.