抗震冷却塔金属淋水填料研究

冷却塔的冷却效果主要由淋水填料的冷却数和冷却塔的有效高度决定,淋水填料的换热性能决定了冷却塔的主要换热效果。为提高抗震冷却塔的抗震效果,淋水填料采用金属填料。通过在某工程中抗震冷却塔金属填料与普通塑料填料应用的对比分析,研究金属填料的特点及适用性,为抗震冷却塔的设计提供依据。     

横流环境中两孔热水浮射流数值模拟研究

为了达到热废水排放过程中热水快速稀释的目的,采用Fluent中Realizable k-ε模型基于SIMPLEC算法,研究了热射流过程中,射流孔间距、初始流速对射流流场、温度场的影响规律。研究表明:随着射流孔间距的增大,第1孔射流对第2孔射流影响程度逐渐减弱且第2孔射流的弯曲程度随之增加;射流与横流作用促使反向涡对的产生,加快了热水与环境水体的掺混度,横断面温度场出现"肾形"分布;当相对孔间距相同时,随着射流初始流速的增加,第1、2孔射流温度衰减速率随之增大;射流初始流速相同时,射流孔间距的增加对第1孔射流轴线温度稀释度影响较小,对第2孔射流的轴线温度稀释度影响相对复杂;S/D=2时,增大热射流的初始流速,为本研究中热水快速稀释的最优方案。     

严寒地区大型倒虹吸工程管道应力及水力安全控制

新疆北疆供水工程跨越吉拉沟大洼槽的三个泉倒虹吸,跨度11 km,内径2.8 m,工作水头160m,是国内外同类工程中综合难度较高的大型倒虹吸工程,在结构强度、材料工艺、安装敷设、工程质量方面都有极高的要求,特别是高水头管道运行、充水、放空、水锤防护等各种工况下的水力安全控制问题,高温差与严寒条件下管道的应力应变问题尤为突出。对该工程设计、科研、施工及运行管理方面的经验进行介绍,对其在新技术、新材料、新工艺等方面取得的理论研究和技术创新成果进行总结,研究认为:工程总体布置合理,工程运行后监测资料及工程安全评价表明各项性状指标良好,通过模型试验研究确定的闸门开度、关闭速率、充水排气、放空排水等水力安全控制关键技术科学合理,为严寒地区大型倒虹吸工程的技术发展提供借鉴。     

斜拉桥预应力混凝土索塔锚固结构受力性能分析

为了研究U形与直线预应力束混合布置索塔锚固结构的受力特性,以国内某姊妹塔斜拉桥的菱形桥塔为例,采用通用有限元程序建立索塔锚固结构的节段有限元模型,分析索塔锚固结构在预应力荷载与斜拉索水平力共同作用下的受力情况。结果表明:在索塔锚固结构中采用U形与直线预应力束混合布置能较好的满足设计要求,使锚固区整体处于较为合理的压力状态之下,除局部的应力集中外,基本消除了斜拉索作用下顺桥向塔柱的拉应力;在齿块与塔柱内壁的结合处存在应力集中现象,应当引起足够的重视,施工时应严格控制施工质量。     

泄水建筑物下游冲刷坑二维数值模拟

对巨亭水电站泄水建筑物下游局部冲刷过程进行了二维数值模拟。采用RNG k-ε湍流模型封闭N-S方程、有限体积法在计算网格上离散求解、VOF方法追踪自由水面;采用C语言编写用户自定义函数,以泥沙起动切应力作为床面泥沙起动判别标准,通过分析比较水流剪切力与泥沙起动切应力大小,用以控制冲刷坑底部边界变化;采用局部重构模型和弹簧光顺模型更新计算区域和网格质量,藉以模拟和追踪局部冲刷坑边界变化。研究表明,模拟结果与实测资料符合良好。在冲刷坑的冲刷过程中,床面剪切应力随着冲刷的进程急剧减小,湍动能随着冲刷的进程减小缓慢;床面剪切应力和湍动能沿程变化均较为剧烈,床面剪切应力沿程先增大后减小,床面湍动能则沿程减小。冲刷坑的纵向平衡形态或床面泥沙起动主要决定于床面剪切应力,床面湍动能对泥沙起动也具有重要影响。     

开裂混凝土有效导热系数研究:三维模拟与试验验证

利用三维的细观数值模拟,研究了混凝土在单轴拉伸和压缩破坏过程中有效导热系数(ETC)的变化规律,并分别给出拉伸应变、压缩应变与ETC的定量关系。研究发现:(1)拉伸过程中,混凝土试件的ETC在塑性阶段显著下降(23%),但在软化阶段变化很小;(2)压缩过程中,混凝土试件的ETC在塑性强化阶段前期显著下降(30%),在塑性强化阶段后期趋于稳定,而在下降阶段又开始缓慢地减小;(3)骨料与砂浆间界面开裂所形成的界面热阻是导致混凝土ETC在塑性阶段急剧下降的主要原因;(4)开裂强化了混凝土导热性能的各向异性。随后,对单轴压缩破坏混凝土垂直于裂纹方向ETC(C-ETCV)进行了试验测量。数据表明:在单轴压缩过程塑性强化阶段前期,C-ETCV急剧下降20%~25%;在塑性强化阶段后期逐渐趋于稳定。随后利用模拟结果拟合确定了王家俊模型中的界面热阻因子,比较了王家俊模型与试验结果,两者比较吻合,证明了数值方法和王家俊模型的正确性。     

潮汐双向流条件下丁坝水流特性研究

以长江口南支河段为原型,概化并建立水槽数学模型,研究径潮双向流条件下丁坝附近的水流结构。研究表明:丁坝一侧河岸,丁坝下游潮差远大于上游,在丁坝上游潮差小于对岸侧,下游潮差大于对岸侧;落潮时,丁坝回流区与壅水区长度大于涨潮,转流时刻,丁坝坝头附近流速相对较大;河床底部剪切应力变化在涨落急时刻最大,且落潮大于涨潮,转流时刻坝头及坝身迎水侧剪切应力增加明显。     

两种分层方式对温排水三维数值模拟的影响研究

三维数学模型近年来越来越多地被用于研究滨海电厂温排水环境影响问题。海域自由面随潮波动、地形复杂多变,垂向网格的划分方式在一定程度上会影响流场、温度场计算结果。本文以某滨海核电厂为例,采用MIKE 3软件开发斜压三维水动力水温模型,在总分层数即算力保持一致的情况下探究纯sigma分层和垂向混合分层两种分层方式对计算结果的影响。结果表明：两种垂向分层模式对海域潮位的计算精度影响不大,但对有垂向流速梯度的流场刻画会产生一定影响,在近岸海域采用sigma分层模式有利于捕捉垂向流速的变化特征;同时,纯sigma分层方案下,4 ℃最大温升包络面积约为混合分层的4倍,表明不同垂向分层模式可能会对高温升包络面积计算结果产生较为显著的影响。     

Experimental study on temperature stress calculation and temperature control optimization of concrete based on early age parameters

Temperature control curve is the key to achieving temperature control and crack prevention of high concrete dam during construction,and its rationality depends on the accurate measurement of temperature stress.With the simulation testing machine for the temperature stress,in the present study,we carried out the deformation process tests of concrete under three temperature curves：convex,straight and concave.Besides,we not only measured the early-age elastic modulus,creep parameters and stress process,but also proposed the preferred type.The results show that at early age,higher temperature always leads to greater elastic modulus and smaller creep.However,the traditional indoor experiments have underestimated the elastic modulus and creep development at early age,which makes the calculated value of temperature stress too small,thus increasing the cracking risk.In this study,the stress values of the three curves calculated based on the strain and early-age parameters are in good agreement with the temperature stress measured by the temperature stress testing machine,which verifies the method accuracy.When the temperature changes along the concave curve,the law of stress development is in consistent with that of strength.Under this condition,the stress fluctuation is small and the crack prevention safety of the concave type is higher,so the concave type is better.The test results provide a reliable basis and support for temperature control curve design and optimization of concrete dams.     

高应力硬脆玄武岩微裂隙分布及破裂发展辨识

白鹤滩水电站区域构造地应力高,玄武岩坚硬性脆、隐微裂隙发育,地下厂房开挖过程顶拱浅层应力型开裂和深层破裂特征明显,传统的声波、钻孔电视测试和变形监测等方法难以精确获取岩体微破裂裂隙分布特征及高应力破裂发展特征信息。采用高精度超声波成像综合测试系统新方法,对厂房顶拱应力破裂破坏显著区域进行了多次重复测试。测试成果揭示：① 厂房顶拱上方岩体赋存的裂隙面倾角以陡倾角为主,优势倾角范围为45.98°~52.06°;裂隙面的倾向为NWW向,优势倾向范围为276.36°~292.01°,裂隙面倾角和倾向随深度变化不明显。② 顶拱浅层围岩破裂裂纹集中区一般在3.50~4.25 m的深度范围内,围岩深部诱发破裂裂纹区主要分布在9.68~10.11,16.12~16.32,21.45~21.77 m范围。③ 局部岩体受顶拱应力场不断调整演化作用,出现岩体破裂随时间加剧的现象。该成果高精度地辨识了玄武岩不同深度微破裂裂隙面分布特征、深度范围和应力破裂发展特点,对研究高应力硬脆玄武岩力学特性和响应机理提供了坚实基础资料,为工程开挖施工和动态支护设计发挥了重要支撑作用。