防波堤周圍的渦流是近年來(lái)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(shì)流理論為基礎(chǔ)的水波動(dòng)力學(xué)無(wú)法解釋的。針對(duì)防波堤周圍的渦流形成機(jī)理及其對(duì)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(duì)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(chǎng)為對(duì)象，采用粒子圖像流速測(cè)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(chǎng)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(guò)程，并分析這些特性對(duì)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(duì)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(guó)家中長(zhǎng)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(duì)土體的工程性質(zhì)產(chǎn)生重要影響，并導(dǎo)致各種工程問(wèn)題。然而，看似簡(jiǎn)單的龜裂現(xiàn)象卻具有非常復(fù)雜的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，其形成機(jī)理和內(nèi)在本質(zhì)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者面臨的難題，成為解決工程中膨脹土龜裂問(wèn)題的主要障礙。本項(xiàng)目立足于膨脹土龜裂形成過(guò)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(duì)膨脹土龜裂的形成機(jī)理及其對(duì)工程性質(zhì)的影響開(kāi)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(duì)龜裂形成和演化過(guò)程的控制作用；膨脹土龜裂形成過(guò)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(duì)膨脹土工程性質(zhì)的影響及定量評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目的開(kāi)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(duì)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(wèn)題具有重要指導(dǎo)意義。

在進(jìn)氣過(guò)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(guò)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(duì)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(kāi)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(duì)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(duì)于氣缸軸線的位置。

對(duì)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(guò)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(guò)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(lái)引導(dǎo)氣流，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。