作用于小尺度方柱上的正向波浪力

基于扩展的Morison方程和实验研究,深入分析了方柱在波浪(规则波及随机波)与水流场中的正向力受力特性,并对其水动力系数C_d及C_m随KC数和方柱迎浪方向变化的关系进行了详细的探讨,有关成果对工程实际有参考价值。     

不同倒角半径下方柱绕流的数值模拟及水动力特性研究

为了研究不同倒角半径对方柱绕流特性的影响,采用有限体积法,模拟了雷诺数Re为22 500、倒角半径为0.1D(D为方柱边长的长度)、0.2D和0.3D时方柱的绕流过程。方柱近壁面采用增强壁面函数,模型采用SST k–?湍流模型。根据模拟结果给出了不同倒角半径下方柱的流场涡量图以及阻力系数Cd和升力系数Cl;利用快速傅里叶变换法得到斯托罗哈数St。结果表明,倒角半径的增加改变了方柱的分离点,使得尾流区长度增加,旋涡尺度减小;Cd和Cl的振动幅值呈现先减小后增大的趋势,倒角半径为0.1D和0.2D时方柱受力较小,不存在倒角时方柱受力较大,倒角半径为0.3D时方柱受力最大;随着倒角半径的增加,柱体截面形式越接近圆形,斯托罗哈数逐渐增大,漩涡脱落频率更快。     

平板对下游方柱流体动力性能影响分析

基于有限体积法求解二维粘性不可压缩Navier-Stokes方程,分别采用层流模型和Realizable k-ε模型研究Re=250和Re=104前置平板与下游方柱间的流动干扰现象,分析不同尺度的平板布置在不同位置时对下游方柱的绕流场及流体动力性能的影响。计算发现在方柱上游布置平板可以有效的控制方柱的绕流场,减小方柱的阻力系数和升力系数;随着平板尺度的增加,方柱的阻力系数、升力系数呈下降趋势;并且存在较好的平板布置区间,可以最大程度的降低方柱和平板的阻力系数及方柱的升力系数,从而达到良好的减振、降噪的效果。     

高延性FRP加固大尺寸混凝土柱轴压力学性能研究

现有纤维增强复合材料（FRP）约束混凝土短柱的研究多基于小尺寸试件,对大尺寸试件的研究较少。聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维增强复合材料（PET FRP）和聚萘二甲酸乙二醇酯纤维增强复合材料（PEN FRP）是由回收废弃塑料制成的环保型高延性FRP。高延性FRP具有超过5%的断裂应变,超过传统FRP断裂应变（1.5～3%）。本研究对8个PET FRP约束混凝土圆柱（直径300、400 mm试件各4个）与8个PEN FRP约束混凝土方柱（边长300、400 mm试件各4个）进行轴压力学性能试验,研究构件截面形状、FRP层数等参数对试件轴压力学性能的影响。试验结果表明:高延性FRP约束混凝土柱应力-应变曲线由3个不同的部分组成;部分高延性FRP约束混凝土柱应力-应变曲线第2段出现了下降段,与约束刚度较小有关;相同尺寸的试件,随着高延性FRP层数（厚度）的增加,试件承载力提高,延性更好;对于PEN FRP约束混凝土方柱,在同一轴向变形、高度区域处,环向面应变较环向角应变大,且环向面应变的增加值大于角区域;采用现有高延性FRP约束混凝土柱模型,对约束圆形和方形混凝土柱轴压力学性能提供相对合理的预测。     

高渗压小水力梯度岩石渗透性测试

对低渗透岩石的渗透性测试一般采用瞬时压力脉冲法,但该方法不能真实模拟野外高孔隙水压力、小水力梯度的现场实际条件,而且试验存在较大误差。为此开发研制了一套新型高压渗透仪,在渗透出水端安装了管路过滤器、调速阀两种器械元件,可手动任意调控流量大小,而流量大小采用精确测量渗出水体积变化量表示。试验只要保证进水端水压不变,当调控的水流量与试样的渗流量达到平衡时,则会在出水端形成一个稳定的水压值。该套试验设备不但可对圆柱体试样进行渗透性、力学特性测试,而且还可以对方柱体试样进行渗透性测试,实现了对岩石实际所处应力、高孔隙水压力环境的真实模拟。实测检验理论技术可行,达到了满意的试验效果。     

FRP管约束活性粉末混凝土方柱抗震性能研究

为了探究纤维增强聚合物（fiber reinforced polymers,FRP）管约束活性粉末混凝土（reactive powder concrete,RPC）方柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS对FRP管约束RPC方柱进行了数值模拟,并对不同轴压比、配箍率和FRP管厚度条件下约束柱的抗震性能进行了分析。结果表明:采用有限元模型对FRP管约束RPC方柱进行模拟是可靠的,有限元模拟结果和试验结果吻合较好;轴压比为0.2~0.6时,峰值荷载随轴压比的增大而增大,轴压比为0.7时的峰值荷载较0.6时反而下降;配箍率、FRP管厚度的增加可以改善约束柱的抗震性能,延缓强度和刚度的退化;FRP管厚度为0.501mm时的约束效果最好。     

基于MPS方法模拟低雷诺数方柱绕流问题

柱体绕流问题是流体力学领域一个非常经典的问题。当流体流经柱体时,由于黏性的存在,会发生许多复杂的流动现象,如流动分离、涡旋周期性生成与脱落等,经常被作为标准验证算例。同时,柱体绕流广泛存在于实际工程中,并在一定工况下可能对工程产生巨大危害,因此对柱体绕流进行深入研究具有重要意义。研究中,拟将一种无网格类方法——半隐式移动粒子方法(moving particle semi-implicit method,简称MPS)引入到柱体绕流问题的数值研究中,并对不同雷诺数下二维方柱绕流问题进行数值模拟。首先,使用基于MPS方法自主开发的MLParticle-SJTU求解器,结合入口边界条件和出口边界条件,模拟了雷诺数Re分别为40、200和1 000时均匀来流条件下的方柱绕流。随后,将模拟的绕流结果与文献中试验和数值计算结果进行了对比,结果吻合较好,并且在雷诺数为200和1 000时,可以清晰地捕捉到方柱尾流中的卡门涡街现象,验证了MPS方法在柱体绕流问题模拟上的有效性和适用性。     

线性剪切来流下串列双方柱绕流特性的数值模拟

为揭示线性剪切来流对串列双方柱绕流特性的影响,基于多步格式的特征线算子分裂有限元法,在计算域出口处采用对流边界条件,建立线性剪切来流的方柱绕流数值模型。对剪切参数为0~0.4的不同间距比下串列双方柱绕流数值模拟,结果表明:剪切来流可以抑制涡漩脱落,降低斯特劳哈数;上游方柱驻点随剪切参数的增加向高速侧移动,当剪切参数大于0.3时驻点的位置不再发生变化。进一步通过对比剪切参数分别为0和0.1的模拟结果发现:串列双方柱间隙内流场有无涡脱产生与该区域内水平方向时均速度场为负的区域是否连续有关;间距比和剪切参数通过改变方柱周围的速度场对作用于方柱表面的压力产生较大影响,迎流面与背流面的压力差剧增导致方柱平均阻力系数剧增。     

东秦岭中泥盆世成矿海盆中一类特殊岩石—方柱黑云岩

赋存层控金属矿床的东秦岭中泥盆统中发育一类特殊岩石——方柱黑云岩。野外和室内研究表明,其为与火山及火山热卤水活动有关的地热异常海盆中的一种特殊沉积相。岩石学、矿物学、岩石化学、矿物化学及稀土元素特征也为其原岩经过卤水“浸泡”蚀变和埋藏热变质形成方柱黑云岩类的成因提供了令人信服的证据。据此,推测出秦岭中泥盆世层控金属矿床形成的地热异常背景。