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带直角等六边形钢管混凝土柱的局压性能

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第5期50卷 11-21页

作者：王志滨戴鸿伟汪炳坤李栋福州大学土木工程学院福建福州350108

研究了带直角等六边形钢管混凝土柱的局压性能,进行了20个该类组合柱的局压试验,主要研究端板厚度、局压面积比和含钢率等参数对该类组合柱局压性能的影响规律.试验表明,该类试件的局压承载力和端板厚度成正比,和局压面积比成反比;设置... 详细信息

研究了带直角等六边形钢管混凝土柱的局压性能,进行了20个该类组合柱的局压试验,主要研究端板厚度、局压面积比和含钢率等参数对该类组合柱局压性能的影响规律.试验表明,该类试件的局压承载力和端板厚度成正比,和局压面积比成反比;设置端板可显著提高该类试件的承载力.基于数值模型的机理分析表明:该类局压构件的荷载主要由混凝土承担;钢管约束力主要集中在角部;无端板试件的钢管可提供更大约束力;加载垫块形状对于无端板试件的局压承载力有较大影响;在距加载端0~1.2B(B为钢管边长)的范围内钢管对核心混凝土形成较强约束.参数分析表明,局压承载力随着局压面积比的增大而降低,但随着混凝土强度或端板厚度的增大而提高.含钢率、钢材强度和偏心率对局压承载力的影响较小.最终提出了该类组合柱局压承载力的简化预测模型.

关键词：带直角等六边形钢管混凝土局压面积比承载力有限元模型简化预测模型

基于声学虹吸效应的水下低频大宽带吸声机理研究

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振动与冲击 2022年第16期41卷 100-107,187页

作者：马承志王立博吴晓吴九汇西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

利用有限元软件COMSOL建立了薄板型超材料的仿真模型,在声学虹吸效应基础上研究了其低频大宽带吸声机理。通过探究在声学虹吸效应作用下压差声汇机理、声阻抗匹配机理及负动态等效密度机理,验证了该超材料的低频大宽带吸声性能;讨论了... 详细信息

利用有限元软件COMSOL建立了薄板型超材料的仿真模型,在声学虹吸效应基础上研究了其低频大宽带吸声机理。通过探究在声学虹吸效应作用下压差声汇机理、声阻抗匹配机理及负动态等效密度机理,验证了该超材料的低频大宽带吸声性能;讨论了面积比、薄板厚度和质量块高度等参数变化对于薄板型超材料的吸声性能影响。结果表明:当一定频率的平面波入射该超材料时,会在元胞某一位置处发生共振,具有最大的吸声量,在不同面积比的情况下,该超材料仍然具有较为匹配的声阻抗,几乎所有入射能量可以被迫流向这种谐振元胞,增强元胞振动,使之仍然保持良好的吸声效果;当薄板厚度变小或者质量块高度变大时,吸声系数的峰值频率会向低频移动。最后,通过合理设计优化薄板型超材料的各项参数实现了水下100-500 Hz的低频大宽带吸声。

关键词：低频大宽带吸声面积比

文丘里型导管对潮流涡轮机作用荷载和转速的影响

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水利水电科技进展 2023年第6期43卷 38-43页

作者：董雪王立中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

为了提高潮流能发电涡轮机的出力,设计了一种新型涡轮机叶片及其文丘里型导管。通过室内水槽试验,研究了文丘里型导管对低速来流的增速作用和对斜向来流的矫正作用,剖析了自由流不同偏流角、文丘里型导管不同长径比和不同面积比对涡轮... 详细信息

为了提高潮流能发电涡轮机的出力,设计了一种新型涡轮机叶片及其文丘里型导管。通过室内水槽试验,研究了文丘里型导管对低速来流的增速作用和对斜向来流的矫正作用,剖析了自由流不同偏流角、文丘里型导管不同长径比和不同面积比对涡轮机转速的影响。从理论上推导出作用于潮流涡轮机上荷载(推力、转矩和径向力)的计算公式,并结合试验结果分析了潮流作用于涡轮机上的荷载随自由流偏流角及文丘里型导管长径比和面积比的变化关系。结果表明,文丘里型导管可显著提高涡轮机的转速,其大小取决于导管的长径比和面积比;在不同偏流角情形下,转速在长径比为1.5~2.0时最大,即导管不宜太长或太短;转速随面积比的增大而增大,在偏流角为30°时达到极大值;转矩和径向力随面积比的增大而增大,但随长径比、偏流角的变化存在临界值,推力则随偏流角的增大而减小;与自由流情形相比,文丘里型导管不仅可以增大潮流速度,同时还具有矫正偏流的作用,从而提高输入涡轮机的功率。

关键词：潮流涡轮机文丘里型导管转速长径比面积比作用荷载

面积比与工质对射流泵内部流动及空化特性影响的研究

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面积比与工质对射流泵内部流动及空化特性影响的研究

作者：于一凡浙江理工大学

学位级别：硕士

射流泵是一种通过湍流扩散来传递能量和质量的简单流体机械装置。由于没有运动部件,且具有加工方便,运行可靠,密封性好,成本低,安装维护方便等优点,射流泵被广泛应用于水利工程、能源工程、矿产工程以及航空航天工程等领域。广泛的应用... 详细信息

射流泵是一种通过湍流扩散来传递能量和质量的简单流体机械装置。由于没有运动部件,且具有加工方便,运行可靠,密封性好,成本低,安装维护方便等优点,射流泵被广泛应用于水利工程、能源工程、矿产工程以及航空航天工程等领域。广泛的应用和巨大的经济效益,使得保证射流泵的安全运行是个重要的任务,而空化则是影响射流泵安全运行的重要因素之一。射流泵的面积比,对其内部流动与空化特性有直接的影响。液压油有着广泛的工业用途,故对其空化特性的研究是很有必要的。因此,本文以一台工业射流泵为研究对象,通过数值模拟和试验来研究工质为液压油,面积比分别为44.4、11.1、4.9时的性能、内部流动、空化特性、压力脉动以及能量损失,并与工质为水时进行了对比。本文主要工作和研究成果如下:(1)进行了对射流泵全流域的建模与网格划分,介绍了选择的湍流模型与空化模型,以及计算设置与试验系统。使用流体力学软件CFX进行数值模拟,并与非极限工况下的试验性能参数和壁面压力分布进行了比较,验证了数值模拟的准确度与可靠性。(2)相同工作压力下,射流泵的面积比越小,进口流量越大,流速越快,但极限流量比与可运行范围减小。压力比随着流量比的增大而逐渐减小,效率随着流量比的增大先增加后减小。面积比越小,压力比降低的速率越快;面积比过大时系统输入能量不足,面积比过小时流动损失较大,因此为保证射流泵的工作效率需要选择合适的面积比。面积比越小,射流泵越容易发生空化,但初生空化数、极限空化数及最大空化体积分数相差不大。射流泵空化可分为三个阶段:空化初生阶段,少量气泡在喉管进口处产生,气泡运输距离有限,对射流泵运行的影响很小;空化发展阶段,喉管气泡数量激增,气泡运输距离变长,空化下游出现诱导涡,流动扰动较大;空化极限阶段,喉管及下游壁面间形成了稳定的空化层,流道变窄但流道稳定,气泡被主流输送到出口引起小幅震荡,气泡运输距离达到最大。射流泵湍动能由速度梯度引起,随着空化程度的增加先增大后减小。(3)在空化数相近的条件下,随着面积比的减小,射流泵内测点压力脉动幅值、整体涡量与熵产都有明显提升。射流泵中心测点的幅值普遍小于对应的壁面测点,因为中心处流场稳定,而内壁面与流体有摩擦;扩散管测点压力脉动幅值普遍大于喉管测点,喉管处形成了稳定的低压区,而扩散管存在压力回升且易受到空化的影响。在涡量的分布上,各涡量分量在空化下游都有分布,此外对流项与斜压矩项分别在喷嘴出口及喉管进出口壁面处有分布。对流项与拉伸项在数值上占据主导地位,斜压矩项占据次要地位,而黏性项对涡量的影响很小。随着空化程度的提升,射流泵内熵产呈现先增大后减小的趋势。面积比越小,射流泵内整体熵产越大,喉管出口处流动分离造成的熵产越明显。空化初生阶段,由于流体掺混与壁面摩擦,熵产集中在喷嘴出口与内壁面上;空化发展阶段,空化对流动的干扰加剧,熵产集中在空化下游区域;空化极限阶段,流道缩窄但流动稳定,出口处存在微弱震荡引起的熵产。(4)为研究射流泵对不同液体的适应性,进行了工质为水时的数值模拟,并与以液压油为工质时进行了对比。在性能方面,工质为水时射流泵的最大流量比、最大压力比和最高效率都有一定提升,压力比降低的速率更快。水工质空化时,射流泵内初生空化数上升,极限空化数与极限空化体积分数降低;水空化的气泡较薄,呈点状分布,空化极限时形成了脉动的空化层。水空化时各测点的压力脉动规律与液压油空化时相同,但整体幅值较小,因为液压油空泡溃灭时的扰动更大,引起的压力脉动随之提升。在流动损失方面,水空化时的熵产数值有所降低,流动分离引起的熵产更加明显,空化层较薄处出现了因气液干涉引起的熵产。

关键词：射流泵面积比工质空化特性内部流动

面积比对Al 6061-SS 304电偶腐蚀行为的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第8期51卷 3103-3109页

作者：祝慧鑫黄智勇金国锋高敏娜刘德俊火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710000

对30%硝酸环境中的Al 6061-SS 304电偶对开展浸泡实验和电化学实验,研究了Al 6061材料在30%硝酸环境中的电偶腐蚀现象和不同阴阳面积比对腐蚀行为的影响,借助SEM、EDS、电化学测量等方法对腐蚀前后Al 6061的表面形貌、腐蚀坑数量、电化... 详细信息

对30%硝酸环境中的Al 6061-SS 304电偶对开展浸泡实验和电化学实验,研究了Al 6061材料在30%硝酸环境中的电偶腐蚀现象和不同阴阳面积比对腐蚀行为的影响,借助SEM、EDS、电化学测量等方法对腐蚀前后Al 6061的表面形貌、腐蚀坑数量、电化学参数进行了测量与分析。结果表明:Al 6061耦合SS 304后,两者间的腐蚀驱动电位差达到583 mV,Al 6061作为反应阳极发生溶解腐蚀;在SEM照片中可以明显看出耦合后出现了三类电偶腐蚀现象,其中第二相粒子与铝基体耦合引起的微电偶腐蚀是腐蚀坑的主要类型。同时,阴阳面积比增加导致电偶电位减小和腐蚀电流增大,电偶电流与阴阳面积比满足定量关系式,且经K-S检验理论与实际吻合度高。

关键词：电偶腐蚀 Al 6061 面积比 K-S检验

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线-面结合的结构面粗糙系数经验计算方法

水文地质工程地质 2023年第1期50卷 78-86页

作者：范祥安宏磊包含任贤达邓志颖吴睿长安大学公路学院陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

岩体结构面的剪切力学特性主要取决于其表面粗糙特征,结构面粗糙系数是表征该粗糙特征的主要方法。目前对结构面粗糙系数的研究局限于单一维度,多角度且定量化计算结构面粗糙系数能避免单一维度分析导致计算精度不准的局限性。采用立方... 详细信息

岩体结构面的剪切力学特性主要取决于其表面粗糙特征,结构面粗糙系数是表征该粗糙特征的主要方法。目前对结构面粗糙系数的研究局限于单一维度,多角度且定量化计算结构面粗糙系数能避免单一维度分析导致计算精度不准的局限性。采用立方体花岗岩,通过巴西劈裂的方式制备含结构面的试样;利用高精度三维扫描仪对试样结构面进行扫描,得到结构面的点云数据,同时借助逆向软件对点云数据进行三维重构。研究了点云数据Z方向上的分布频率,剖面线剖面比与节理粗糙系数(JRC)值的关系,结构面面积比与JRC均值的关系。研究表明:点云数据Z方向上的分布频率可以作为初步评估结构面粗糙度的手段;剖面线剖面比与JRC数值、结构面面积比与JRC均值有二次函数的关系。通过数值分析建立了结构面JRC均值与剖面比、面积比的二元函数关系,并得到结构面JRC均值的经验计算公式。本次研究为结构面粗糙度提供了一种“点-线-面”逐渐深入的多角度评估思路,得到的经验公式为计算结构面JRC均值提供了一种新的计算方法。

关键词：剖面比面积比结构面节理粗糙系数计算方法

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沉井接高过程中砂桩复合地基固结承载特性

上海交通大学学报 2021年第6期55卷 707-715页

作者：陈培帅潘亚洲梁发云李德杰中交第二航务工程局有限公司长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室武汉430040 同济大学地下建筑与工程系上海200092

为分析沉井接高过程中固结对复合地基承载力的影响,以某大型陆上沉井基础的砂桩复合地基工程为背景,探讨了沉井接高过程中砂桩复合地基的固结特性,分析了加荷历时和砂桩置换率等因素的影响.基于桩土面积比法和桩土应力比法推导了考虑固... 详细信息

为分析沉井接高过程中固结对复合地基承载力的影响,以某大型陆上沉井基础的砂桩复合地基工程为背景,探讨了沉井接高过程中砂桩复合地基的固结特性,分析了加荷历时和砂桩置换率等因素的影响.基于桩土面积比法和桩土应力比法推导了考虑固结影响的砂桩复合地基极限承载力公式,并与复合地基实测承载力进行对比.结果表明:两种分析方法得到的复合地基承载力时程曲线较为接近,且初始承载力均小于复合地基实测承载力,而固结完成后的承载力比复合地基天然强度分别提高了68%和80%.该方法考虑了沉井接高过程中地基固结对其承载力的影响,避免了因低估地基的实际承载力而导致沉井滞沉问题,可为考虑固结影响的复合地基极限承载力计算和制定合理的沉井施工方案提供参考.

关键词：砂桩复合地基固结承载力面积比应力比

单环调节轴对称收扩喷管全包线推力特性数值分析

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航空发动机 2024年

作者：张瑞霞许羚巩亚南夏子龙中国航发沈阳发动机研究所

为了研究单环调节轴对称收扩喷管的全包线推力系数变化规律，采用经模型试验验证的数值仿真方法，对该类型喷管推力系数的影响因素、面积比设计方法和全包线推力特性开展数值分析。结果表明：在非加力状态下，喷管常用落压比为3～4，处... 详细信息

为了研究单环调节轴对称收扩喷管的全包线推力系数变化规律，采用经模型试验验证的数值仿真方法，对该类型喷管推力系数的影响因素、面积比设计方法和全包线推力特性开展数值分析。结果表明：在非加力状态下，喷管常用落压比为3～4，处于低落压比状态，喷管推力系数在面积比为1.1～1.2时较优；在加力状态下，喷管常用落压比为4～8，推力系数在面积比为1.3～1.5时较优。基于包线内结构可达目标，开展推力特性全局优化，优化后在非加力状态下，喷管推力系数为0.959～0.992；在加力状态下，喷管推力系数为0.956～0.993；随着飞行高度的增加，包线内喷管实际使用落压比区间逐渐右移，推力系数先增大后减小。编制了单环调节轴对称收扩喷管推力特性的快速分析程序，可实现全包线推力性能点群的高效预估。

关键词：单环调节收扩喷管推力特性落压比面积比快速分析程序

气膜孔与冲击孔面积比和动量比对加力燃烧室双层壁隔热屏综合冷却效率的影响

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推进技术 2021年第3期42卷 601-611页

作者：牛嘉嘉刘存良刘海涌肖翔林建府西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室陕西西安710072 中国航发四川燃气涡轮研究院四川成都610500

利用冲击/发散双层壁冷却结构可以有效加强冷却效果。针对加力燃烧室隔热屏高效冷却性能的发展要求,基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比(... 详细信息

利用冲击/发散双层壁冷却结构可以有效加强冷却效果。针对加力燃烧室隔热屏高效冷却性能的发展要求,基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比(A_(f)/A_(i)=1,2,3,4)和动量比(I=0.02~0.88)等参数对加力燃烧室双层壁隔热屏冷却特性的影响规律。研究结果表明:综合冷却效率分布由冲击冷却、气膜冷却及冲击孔和气膜孔的相对位置决定。高冷效区域集中在冲击驻点附近和气膜覆盖的区域。沿着主流的流动方向,气膜板下游的综合冷却效率高于上游的综合冷却效率。随着动量比的增大,综合冷却效率增大。随着气膜孔与冲击孔面积比的增大,气膜板上游的综合冷却效率主要是由于冲击换热的增强而增大,气膜板中下游的综合冷却效率是由于冲击换热和气膜冷却效果的增强而增大。气膜孔与冲击孔面积比由1增大到3,面平均综合冷却效率提高72%,气膜孔与冲击孔面积比由3增大到4时,面平均综合冷却效率提高了12%。

关键词：加力燃烧室隔热屏冲击发散冷却面积比综合冷却效率