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原文传递透空四面体扰流机理及冷连接加工方法

论文题名：	透空四面体扰流机理及冷连接加工方法
关键词：	航道整治;透空四面体;水槽试验;工艺改造;钢套管冷连接;力学性能
摘要：	长江中游地区荆江河段，源头枝城，下到迄洞庭湖出口处的城陵矶，全长约347.2km，界以藕池口，分上、下荆江。鉴于自身的自然特性加之三峡工程蓄水影响，河床演变频繁，洲滩变迁剧烈，航槽极不稳定，碍航状况频发。透空四面体框架航道整治技术具有透水和阻水双重特点，现已广泛应用于长江中游航道整治工程中。但复杂水流条件下透空四面体的扰流固沙机理尚不明确，如何实现框架的最优工程布局鲜有系统研究;此外，现有的透空四面体框架的加工工艺存在效率低下等问题。本文依托省部委“荆江河段航道整治工程第Ⅵ标段施工技术研究项目—课题2”，利用模型试验与数值模拟方法，开展了透空四面体周围流场特性、阻力特性等研究，揭示了透空四面体框架扰流减速与固沙机理，并提出了透空四面体框架挤压冷连接成型新工艺，在保证强度的同时，极大提高了框架生产效率。具体研究内容及成果包括: 　　(1)透空四面体框架模型试验研究。利用高精度河流动力学水槽进行了单个透空四面体扰流的模型试验。利用基于变频技术的DCMS控制系统及旋桨式光电流速仪，测量了不同流场条件下透空四面体周围的空间流场分布，通过与无框架流场的对比，得到了透空四面体周围流速分布规律和具体减速、增速部位，揭示了透空四面体对水流扰动作用。　　(2)透空四面体框架扰流机理数值模拟方法研究。利用计算流体动力学(CFD)方法建立了透空四面体框架扰流的二维、三维数值模型。通过对二维数值模拟研究，定量地得到了不同间距比下杆件尾流区漩涡变化规律;通过三维数值模拟，获得了直观的透空四面体周围流场变化规律，并通过与模型试验结果的比对，验证了数值模拟方法的可靠性。最后，通过分析透水框架的扰流效果，结合现有泥沙运动力学原理，揭示了透水框架减速固沙的力学机理;并在此基础上，建议了透空四面体工程应用中的空间布局设计方法。　　(3)透空四面体框架钢套管挤压冷连接成型技术研究。鉴于传统透空框架制作工艺的局限性，提出了透空四面体框架钢套管挤压冷连接成型新技术。该技术优化了框架杆件的加工与拼接工序，并利用高压挤压钢套管的方式连接框架结点，代替了传统的焊接工艺，在保障框架强度的同时，将框架生产效率提高约67％。　　(4)透空四面体框架钢套管挤压冷连接性能评价研究。为了评估钢套管挤压冷连接成型框架的力学性能，优化连接成型访求，开展了钢套管挤压冷连接节点的力学性能试验研究。利用不同钢套管材料、不同挤压模具，不同压痕长度、不同挤压压力和不同钢筋表面光滑制成模型进行力学性能，获得了连接强度与各试验参数之间的关系，提出了最优的连接设计方案。
作者：	储昊
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	梁越
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文