摘要：为满足更高质量的建设要求,圆形水工隧洞衬砌结构形式在向多层衬砌叠合受力的方向转变。但目前仍缺少能精确量化隧洞围岩和多层衬砌共同承载时荷载分配的计算模型。为此,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,基于围岩-衬砌之间的相互作用关系,建立了相应的力学模型,输出围岩和衬砌内任意位置处的应力分量;通过边界条件验证以及与数值解对比证明了该模型的正确性,并以珠三角水资源配置工程为例进行了研究分析。结果表明:①围岩和三层衬砌的径向正应力和环向正应力结果均符合类余弦分布,周期为π;②三层衬砌中内衬钢管的弹模相对最大,所以承载权重最大;③接触径向正应力由外至内趋于减小;④当接触条件不同时,叠合式衬砌承载规律亦不同,光滑接触下的径向正应力和切向正应力分布更平缓,并且同一衬砌内外两边界处的应力分布规律相反;⑤随着输水隧洞内水压增加,衬砌和围岩径向上趋于压缩,环向上则呈现扩胀趋势,这些影响均由内至外越发减弱。研究成果揭示了基于光滑接触关系的叠合式输水隧洞衬砌结构的荷载传递机理和规律,可以为该类型衬砌防护工程的设计和施工提供理论依据。

摘要：目前,多孔介质低渗测试主要采用高精度气体稳态法和气体脉冲衰减法,缺少对气体周期振荡法的深入探讨和分析。基于气体周期振荡法基本原理和试验方法,提出了3种基于不同控制方式模拟生成周期波气压边界条件的方法,以及在试样上游和下游分别设置1个体积可调的气体储存容器的试验设备方案。基于孔隙流体介质的讨论,将Fischer等提出的以不可压缩流体为渗流介质的周期法理论解,推广到以可压缩流体为渗流介质的情况,扩大了周期法理论解的适用范围,并讨论了各参数之间的物理意义及其联系。基于气体周期振荡法理论解,进行了2个特例分析,优化了理论解中复杂分项的处理。通过一系列正交对照计算案例,对比了气体周期振荡法理论解和数值解的计算结果,讨论了渗透率、孔隙率、下游容器体积、试样直径和长度等对试验过程的影响,验证了理论解的准确性和可靠性,并对理论解的不足进行了说明,在此基础上,给出了气体周期振荡法试验的优化设计策略。

摘要：为探究圆形水工隧洞衬砌结构中围岩-叠合式衬砌联合承载的力学机理,针对珠江三角洲水资源配置工程“外衬管片-自密实混凝土填充层(SCC)-内衬钢管”三层叠合的衬砌结构形式,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,从应力函数层面着手,基于围岩-衬砌相互作用关系以及应力边界条件建立了相应的力学模型,推导求解了在开挖荷载和内水压共同作用下围岩和各层衬砌域内任意点的应力分量,揭示了叠合式衬砌结构承载时的荷载传递机理和规律。然后通过边界应力结果以及与数值结果的比对,验证了提出方法的正确性;最后通过参数分析,着重讨论了高内水压对输水隧洞围岩和三层衬砌径向正应力和环向正应力的影响。结果表明:围岩-衬砌联合承载时,围岩和三层衬砌的径向正应力和环向正应力结果均符合余弦分布,而剪应力符合正弦分布;随着输水隧洞内水压增加,三层衬砌和围岩在径向上更趋于压缩,而环向正应力趋向于拉应力并增大。研究成果可为该类型衬砌防护工程的设计和施工提供理论依据。

摘要：数控机床在加工过程中,主轴振动会对加工质量产生较大影响。针对传统通过更换主轴以减小振动等方法中存在的不便,以VMC850E型立式数控加工中心为研究对象,设计了一种外加阻尼器,通过附加阻尼和质量块的形式吸收主轴振动的能量以减小主轴振动强度。在外加阻尼器后,主轴的随机启停空运行响应信号幅值有明显的降低,说明外加阻尼器对主轴的振动确实有抑制效果。根据工作变形分析法来分解机床各阶模态对加工过程中结构振动的贡献程度,分析了切削激励力对主轴主振模态及振动特性的影响,以及外加阻尼器后主轴各阶模态对加工过程中结构振动贡献程度的变化情况。并通过空运行实验和切削加工实验验证了外加阻尼器对车床主轴的抑振效果,表明在特定的加工参数下,外加阻尼越大则主轴的振幅信号越小,即抑振的效果越好。

摘要：以三臂空间机器人为研究对象,针对经历奇异位形时出现的位姿误差问题,提出一种基于位姿误差反馈的轨迹规划算法。根据系统一般运动学方程并结合动量守恒方程建立系统运动学模型,利用位姿期望指令得到误差运动方程。以关节角速度为控制量,设计了基于位姿误差反馈的控制率,使闭环系统的跟踪误差按指数速度收敛。该方法能够减小机器人奇异点邻域内的位姿跟踪误差,且在离开奇异区域后能完全消除误差。仿真结果证明了该方法的有效性。

摘要：通过改变蜗壳基圆直径改变叶轮与隔舌之间的间隙,采用CFD软件Fluent对5种蜗壳基圆直径的双蜗壳离心泵作全流场计算.计算采用雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.通过离心泵径向力的数学计算模型获得不同基圆直径离心泵叶轮所受的径向力大小,并对其进行比较分析.结果表明:相比于单蜗壳泵,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力;不同基圆直径工况下,随着基圆直径的增大,叶轮所受的径向力大小先减小后增大,说明适当增大蜗壳基圆直径能减小作用在叶轮上的径向力,起到降低振动和噪音的作用,并使效率有所提高.同时针对蜗壳基圆直径为397mm的泵进行性能试验,与数值模拟结果对比分析表明数值模拟的方法可行.

摘要：通过改变旋喷泵转子腔的结构,结合CFD软件Fluent对不同结构的转子腔泵进行数值计算.计算时以XP300-3型旋喷泵为研究对象,基于雷诺时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法.在已有的研究基础上,对转子腔结构进行优化设计,即在壁面增加凸棱、减小转子腔的轴向宽度以及2种结构叠加的综合优化设计,分析3种结构模型对泵性能的影响,再与原结构模型泵进行对比.结果表明:在同一工况下,相比于原模型,增加凸棱和适当减小转子腔的轴向宽度,都能有效减少流体在转子腔中的停留时间和过流面积,减小对泵体的磨损;两种转子腔结构对泵的扬程和效率都有明显的改善作用,尤其是对泵扬程的提高;在相同工况下,转子腔结构综合优化后,泵的理论扬程和效率较前面任何一种情况都有相当大的改善,表明在此旋喷泵转子腔的结构优化中,结构优化可叠加.

摘要：利用流体的三大控制方程作为理论基础,采用交错网格,使用Simple算法,对旋喷泵的内部流场作多种参数的三维数值模拟.以XP300-3型旋喷泵作为研究对象,在已有的研究基础上,对集流管喉部截面积进行多组参数、较详细的设计,分析比较,得出不同喉部截面积对泵性能的影响.研究结果为旋喷泵集流管的优化设计和能量损失分析提供了理论依据,为旋喷泵集流管入口段的优化设计提供借鉴.

摘要：利用CFD软件Fluent对HD型石油化工流程泵的不同工况作流场计算.采用雷诺时均方程和标准κ-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对双蜗壳离心泵内部流场进行模拟,分析了双蜗壳泵静压力和速度场的分布规律,并对径向力进行了计算分析.通过模拟计算发现,数值模拟计算外特性曲线与试验曲线趋势一致,两者相对误差小于10%,说明应用数值计算结果建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性.利用离心泵径向力的数学计算模型,得出各个工况下叶轮所受的径向力的大小和方向.结果表明,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力.