摘要：涌潮是一种蕴含着巨大能量的特殊强非线性间断流,因此涌潮区域内桥墩等桩柱体建筑物会受到极大的涌潮冲击力,可能会对桩柱体等涉水结构造成严重毁坏。基于开源程序OpenFOAM和wave2Foam构建高精度涌潮数值水槽,求解雷诺平均的Navier-Stokes方程。首先,进行高精度涌潮数值水槽计算涌潮传播、演变及与桩柱体相互作用的能力;然后,数值计算涌潮与桩柱体相互作用过程中涌潮传播、演变及桩柱体结构动力响应特性的变化规律,并阐明不同形态涌潮与桩柱体发生相互作用时涌潮复杂水动力特性机理;最后,系统分析不同涌潮高度、潮前水深、桩柱体斜置角度和作用方向对涌潮水动力载荷和最大冲击压强的影响。结果表明:涌潮与桩柱体发生相互作用时,涌潮最大水动力载荷和最大冲击压强随着涌潮高度的增加显著增加,呈现出线性增大趋势;波状涌潮和弱旋滚涌潮的最大水动力载荷和最大冲击压强随潮前水深的增大而增大,然而强漩滚涌潮冲击桩柱体时的最大水动力载荷和最大冲击压强随潮前水深的变化没有明显增大的趋势;涌潮冲击桩柱体过程中,相比垂直桩柱体涌潮对正向斜置桩柱体作用的水动力载荷较小,且最大冲击压强的大小也因桩柱体的斜置发生了明显的减小现象。基于对涌潮最大水动力载荷和最大冲击压强数据结果进行系统整理,结合理论特性分析,提出适合不同形态涌潮冲击桩柱体时的最大水动力载荷和涌潮最大冲击压强的理论计算公式。为强潮区域桥梁基础结构的设计提供参考意义。

摘要：基于实际降雨资料及饱和-非饱和渗流理论,对算例边坡在设计降雨方案条件下的孔隙水压力变化、体积含水率以及暂态饱和区的发展与消散进行时间和空间上的研究。研究结果表明:在降雨过程中边坡表层一定深度内,孔隙水压力逐渐增大,降雨停止后,孔隙水压力缓慢降低;边坡表层体积含水率随着降雨时间的持续逐渐达到饱和含水率,并保持不变;当降雨停止后,体积含水率才开始沿着坡面向下逐渐降低;暂态饱和区是在边坡表层土体达到饱和并形成连通区域后产生的,滞后于孔隙水压力和体积含水率的增大;暂态饱和区在形成的空间顺序上表现为先坡脚及各级台阶处,后边坡坡面,而消散顺序刚好相反。

摘要：研究柔性水翼在不可压缩流体中的水动力特性,对于船舵和减摇鳍等海洋结构物的设计和性能优化具有重要意义.本文将自主开发的径向基函数虚拟网格法求解器扩展到模拟绕单个或多个柔性水翼的不可压缩流动问题.数值模型基于虚拟网格有限差分法考虑浸入边界对流场的影响,引入紧支径向基函数(compact supported radial basis function,CSRBF)以物面Lagrangian质点追踪复杂的柔性动边界.基于该方法,首先模拟了均匀流中主动拍动的柔性水翼,升阻力系数良好的网格收敛性结果验证了本文方法的精度和可靠性.并研究了柔性水翼在不同振荡频率下的水动力特性,阐述了柔性水翼的推力生成机制.然后模拟了绕阵列布置柔性水翼的流动现象,研究了不同间距和不同振荡频率下水翼表面的升阻力系数变化规律和尾涡特性,观察到紧密布置的柔性水翼在高频振荡下推力系数存在显著的放大效应,同时推力为零时的临界频率提前.

摘要：过滤器内部的流场不均导致使用时容易产生局部堵塞,堵塞分布受入口流速、颗粒粒径、流线轨迹等因素的共同影响。该文以计算流体力学-离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合模拟不同流量下Y型网式过滤器内部不同粒径的沙粒运动及分布,分析过滤器内部流态对沙粒运动分布的影响并通过试验加以证明。结果表明,滤网两侧的压差占总压差的77%。网面流量呈阶梯分布,最大流量位于出口侧滤网上端,最低流量位于进口侧滤网中心,前者是后者的5.9倍;对于通过滤网的颗粒,入口流速越高,颗粒通过点越集中;对于拦截颗粒,当粒径接近孔径时,颗粒稳定附着在滤网,增加入口流速使颗粒向侧面滤网聚积并产生局部堵塞,粒径远大于孔径时,颗粒在内腔中不停运动,难以稳定附着在滤网;降低入口流速将提高颗粒分布的均匀程度,延长过滤器高效段时间,减少冲洗难度。

摘要：为提高迷宫流道灌水器的抗堵塞性能,通过数值模拟的方法对梯形流道内含沙量分布以及水沙流速进行了分析,并采用PIV测试优化前后流道内颗粒运动轨迹和速度来进行验证。结果表明:梯形迷宫流道灌水器流道内高含沙量区域主要在迎水面且流速较低的位置,在优化流道时可适当增加迎水面的修改,结合流道整体和加工需求可适当、甚至不修改流道背水面尺寸;以某一含沙量分布线作为流道边界,通过多次数值模拟获得较低含沙量的流道后,进行标准化再选取流道较宽的流道。该方法基本消除了沙粒大量集中的现象,获得抗堵塞性能较好的流道模型。经水沙速度分析和PIV测试验证了该方法不仅保持了灌水器优化前的水力性能,而且抗堵塞能力得到了提高。

摘要：空气吹脱是一种费用低、操作简单、高效率去除饮用水中三卤甲烷的处理工艺,但工艺设计中涉及的模型、公式和参数较多,且部分参数之间互相关联制约,使该工艺的设计较为复杂。详细介绍了吹脱塔计算模型和设计参数的选取,吹脱塔的气水比、水力负荷、塔径、填料层压降、填料层高度以及运行费用的计算方法,可为去除饮用水中三卤甲烷吹脱工艺的设计提供参考。

摘要：现阶段多数规范推荐的半概率设计方法分项系数法与传统容许应力设计法具有相似的设计过程,易于被岩土工程师接受。然而,当实际岩土体参数统计量及分布类型等与分项系数设计法校准过程所采用的不一致时,分项系数法的设计结果往往会产生较大偏差。分位数设计法与分项系数法设计过程相似,且能够解决分项系数法设计偏差较大的问题。遗憾的是,该方法需要事先通过大量可靠度分析建立岩土结构物设计参数与有效随机维度间的回归函数,该过程不仅计算量较大而且十分繁琐,不利于工期紧迫条件下的快速可靠度设计。为此,提出了基于修正分位数法的岩土工程简化可靠度设计方法。首先介绍了原始有效随机维度–分位数设计法(ERD-QVM)和分位一阶二次矩可靠度分析方法,在此基础上提出了基于简单迭代算法的修正分位数法。最后以桩基础设计和方形基础设计为例阐明了所提方法的有效性。结果表明:修正分位数法为工期紧迫的岩土结构物可靠度设计提供了一种有效分析工具。修正分位数法不仅能够有效地避免原始ERD-QVM需要建立关于设计参数回归函数的问题,极大地降低原始ERD-QVM的计算量,而且能够得到合理的岩土结构物设计结果。修正分位数法设计结果更保守,原始ERD-QVM可能产生偏危险的设计,这对岩土结构物稳定性非常不利。两种设计方法具有相似的设计稳健性。

摘要：竖向荷载作用下地基应力分析方法是基础工程设计与计算的重要依据,现有方法不能反映实际地基土的散体介质特性。为此,依据现有散体介质应力传递研究成果,首先假定竖向集中荷载作用下散体地基应力呈半无限曲线圆锥体形状向下传递,将竖向集中荷载作用下散体地基应力分析问题转化为锥顶作用竖向集中荷载的曲线圆锥应力分析问题,从探讨直线圆锥应力分析方法入手,获得了半无限曲线圆锥应力的求解方法,进而提出了竖向集中荷载作用下散体地基应力的解析方法;然后,将圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析问题视为竖向集中荷载作用下散体地基应力的积分求解问题,建立了圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析方法,该方法较充分地反映了地基土的散体介质特点,较现有Boussinesq解具有明显的优越性;最后,采用该方法、Boussinesq解以及颗粒流数值分析方法对圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分布进行了对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性。

摘要：连接器对多模块浮体系统的运动响应有很大影响,但如何合理地在模块的端面上布置连接器目前并没有规律可循。本文提出一种科学的策略,供设计人员确定超大型浮式结构物(VLFS)的最优连接器布局。为此,建立了多浮体系统的网络模型,分析连接器布局对系统响应的影响。为了确定影响优化的最主要因素,采用敏感性分析法对连接器位置与模块和连接器动力学响应之间的关系进行评估。然后,根据不同海况下的具体工程要求设置约束条件,提出一种基于定制化目标的连接器布局优化策略。在对三模块浮体系统的数值研究中,找到不同权重组合下的最优连接器布局方案。该工作可为超大型海上浮式结构物的连接器布局设计提供一套基于实际工程需求的设计方法。

摘要：准确可靠的月径流预报是流域水旱灾害防治及水资源合理配置的重要依据。原始径流时间序列包含多种频率成分,将时间序列数据分解预处理技术和机器学习模型相结合的混合模型已被用于捕捉径流动态过程。然而,将数据分解技术直接应用于整个时间序列是一种不切实际的方法,会导致部分信息从测试阶段传输到模型的训练过程中。为此,设计了一个用观测数据更新历史样本的自适应动态分解策略,提出基于自适应变分模态分解和长短期记忆网络的分解-预测-集成月径流预测混合模型。首先,采用自适应分解策略对径流时序数据进行变分模态分解,得到不同频率成分的子序列;其次,为每个分解子序列构建长短期记忆神经网络径流预测模型,并采用贝叶斯优化算法优选模型超参数;然后,将子序列的预测结果集成得到径流的最终预测结果;最后,以金沙江上游石鼓水文站月径流预报为研究实例,对比传统的分解策略(“捆绑分解”)和分解方法(离散小波变换和集成经验模态分解),验证所提混合模型的有效性和可行性。结果表明,所提混合模型在数据分解预处理中避免了引入未来信息,并能够进一步提升径流预报精度。