防波堤周圍的渦流是近年來研究潛堤和直立堤不完全立波水力特性時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新的物理現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是以理想流體勢流理論為基礎(chǔ)的水波動(dòng)力學(xué)無法解釋的。針對防波堤周圍的渦流形成機(jī)理及其對建筑物影響的深入研究，將促進(jìn)水波動(dòng)力學(xué)由以理想流體為對象到面向真實(shí)流體這一基礎(chǔ)研究的發(fā)展。本課題以垂向二維斷面流場為對象，采用粒子圖像流速測量技術(shù)和考慮流體粘性和紊動(dòng)特征的數(shù)值波浪水槽研究不同堤身斷面形狀、不同透水性下防波堤周圍流場特征、流速分布、時(shí)變特性，由此確定渦流發(fā)生條件、類型與尺度、演變過程，并分析這些特性對防波堤堤前沖刷、波壓力、反射、越浪特性的影響。提出更合理更有效的防止防波堤堤前沖刷的應(yīng)對措施，科學(xué)預(yù)報(bào)防波堤水力特性，提高防波堤安全水準(zhǔn)，優(yōu)化新型防波堤結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目的成果可直接應(yīng)用于列入國家中長期科學(xué)發(fā)展規(guī)劃綱要交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)及裝備優(yōu)先主題的離岸深水筑港技術(shù)專項(xiàng)。 2100433B

膨脹土是一種典型的裂隙性土，在干燥環(huán)境中很容易產(chǎn)生龜裂，從而對土體的工程性質(zhì)產(chǎn)生重要影響，并導(dǎo)致各種工程問題。然而，看似簡單的龜裂現(xiàn)象卻具有非常復(fù)雜的發(fā)生發(fā)展過程，其形成機(jī)理和內(nèi)在本質(zhì)一直是國內(nèi)外學(xué)者面臨的難題，成為解決工程中膨脹土龜裂問題的主要障礙。本項(xiàng)目立足于膨脹土龜裂形成過程的動(dòng)態(tài)特征，采用試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法，分別從土力學(xué)、土質(zhì)學(xué)和土結(jié)構(gòu)的角度對膨脹土龜裂的形成機(jī)理及其對工程性質(zhì)的影響開展系統(tǒng)性研究。具體內(nèi)容包括：膨脹土的水理性質(zhì)及水分蒸發(fā)速率對龜裂形成和演化過程的控制作用；膨脹土龜裂形成過程中關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)的發(fā)展規(guī)律；膨脹土宏觀龜裂現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)特征的內(nèi)在聯(lián)系；龜裂對膨脹土工程性質(zhì)的影響及定量評價(jià)。該項(xiàng)目的開展為幫助人們從科學(xué)上進(jìn)一步掌握膨脹土龜裂的本質(zhì)規(guī)律提供理論基礎(chǔ)，對工程中膨脹土材料的合理利用、避免和防治膨脹土龜裂引起的工程問題具有重要指導(dǎo)意義。

在進(jìn)氣過程中形成的繞汽缸軸線有組織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)氣渦流。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法主要有螺旋氣道和切向氣道，這兩種氣道在形成缸內(nèi)進(jìn)氣渦流時(shí)的原理有所不同。

在吸氣過程中產(chǎn)生進(jìn)氣渦流的常用方法有兩種。

進(jìn)氣渦流切向氣道

一種是氣流沿著氣缸壁切線方向進(jìn)入氣缸并在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中轉(zhuǎn)向兩邊及向下。切向氣道是實(shí)現(xiàn)這種結(jié)果的方法之一，切向氣道的氣道是直的，氣流沿著所希望的切向方向進(jìn)入氣門的入口，在氣門頭人口周邊的速度分布，它明顯不均勻。另外，也可用導(dǎo)氣屏的方法產(chǎn)生渦流，在氣門頭入口周邊的速度分布，由于導(dǎo)氣屏的阻擋，大量的氣流從導(dǎo)氣屏以外的空間流入氣缸，從而產(chǎn)生相對于氣缸軸線的角動(dòng)量，但是這種方法容易使氣門變形，加工復(fù)雜，多用于科研用機(jī)型。

進(jìn)氣渦流螺旋氣道

第二種廣泛采用的方法是采用螺旋氣道。在流體進(jìn)入氣缸之前，在進(jìn)氣道內(nèi)圍繞氣門軸線產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通常用螺旋氣道時(shí)在相同的渦流水平下可獲得更高的流量系數(shù)，因?yàn)闅忾T開啟面積整個(gè)周邊都可充分利用，可得到較高的容積效率。同時(shí)，螺旋氣道對于鑄造中的位置偏移不甚敏感，這是因?yàn)闇u流的形成主要取決于氣門上面進(jìn)氣口通道的幾何形狀而不是通道相對于氣缸軸線的位置。

對于雙進(jìn)氣道內(nèi)燃機(jī)，進(jìn)氣渦流的大小取決于氣道的形狀、組合形式及布置位置。氣道的形狀可以是螺旋氣道和切向氣道，氣道的組合方式主要有：

①兩個(gè)并聯(lián)螺旋氣道組合；

②串聯(lián)螺旋氣道組合；

③螺旋氣道和切向氣道組合，螺旋氣道在前；

④切向氣道和螺旋氣道組合，螺旋氣道在后；

⑤兩個(gè)切向氣道組合。

兩個(gè)氣門可以菱形布置，也可以水平布置。

進(jìn)氣渦流其它方式

進(jìn)氣渦流就是在進(jìn)氣過程中，使充人氣缸的空氣在氣缸內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生方法如下：

1．采用導(dǎo)氣屏：在氣門盤上安裝導(dǎo)氣屏引導(dǎo)氣流，通過改變導(dǎo)氣屏包角或位置，即可改變進(jìn)氣渦流強(qiáng)度，并且可調(diào)試到最佳位置。

缺點(diǎn)是進(jìn)氣阻力較大，氣門必須有防轉(zhuǎn)裝置，容易造成氣門卡住和偏磨，造成密封不嚴(yán)，制造成本也較高。

這種裝置在早期應(yīng)用較多，常在單缸機(jī)上使用，多用于渦流強(qiáng)度要求較低且轉(zhuǎn)速較低的柴油機(jī)上。

2．采用導(dǎo)氣座：利用氣門座一側(cè)凹縮來引導(dǎo)氣流，其結(jié)構(gòu)簡單，阻力較小，但產(chǎn)生的渦流強(qiáng)度也小，且增加了氣缸蓋氣道的進(jìn)氣阻力，它常用以氣道上進(jìn)氣流動(dòng)的補(bǔ)充措施。