库区交汇河段水动力特性试验

以辽宁大凌河白石水库库区交汇河段为研究对象,通过模型试验,研究不同因素影响下其水动力特性的变化。结果表明:库区交汇流河段水深沿程增加,过流面积沿程加大,交汇口以上干支流流速沿程增加,而交汇口以下流速呈现沿程减小的显著特征;在入汇口下游的支流同侧必然存在回流区,随着汇流比的增加,回流区范围增大;坝前水位升高时,交汇区内流速绝对值减小,沿程变化率减小,主流线弯曲程度加大,回流区范围增大。     

松花江洪水对嫩江顶托特性的数值模拟研究

为研究松花江洪水对嫩江的顶托规律,基于二维非结构化网格水动力模型MIKE21-FM进行了不同来流量级、不同汇流比条件下嫩江和二松交汇区水流运动数值模拟。突出分析了典型区域水位和水面比降的变化特性,探讨了嫩江受二松顶托的几个主要因素。结果表明,嫩江大赉站水位随嫩江来流量增加而增加,随汇流比增加而减小。嫩江水面比降随汇流比增加而增加。来流量、汇流比、河道坡降和距离等因素均会对顶托作用产生影响。今后应重点关注该区域洪季大流量且汇流比较小情况下的水情预报及防洪调度工作。     

平原河道桥墩阻水比与壅水特性关系

针对平原地区河道桥墩壅水问题,采用数值模拟方法,以阻水比α为控制参数,按照产生机制和影响范围的不同,从墩前冲高和桥前壅高两方面考虑桥墩壅水效应。墩前冲高的影响范围由河道断面水位壅高变异系数确定,在高阻水比(α7%)情况下,其影响范围相对集中在桥墩附近;对于桥前壅高,以防洪工程中起重要作用的断面平均壅高为表征变量,分析无量纲的相对壅高βyg及最大壅高点距桥墩的相对距离λyg与阻水比之间的关系。结果表明:在高阻水比时,最大壅高位置出现在墩前4~5倍墩宽处,且阻水比的增加会导致桥前最大壅高迅速增大和壅水影响范围的持续扩大;阻水比7%是平原河道桥前水位壅高特性的重要分界点,故大中型桥梁工程的阻水比以不大于7%为宜。     

汇流比对“Y型”汇流口处螺旋流结构的影响

为研究"Y型"汇流口处螺旋流结构,通过三维数值模拟分析了汇流比(干流流量与汇流口处总流量之比)对"Y型"汇流口处螺旋流结构的影响.分析认为,当干支流流量相差悬殊时,流量占绝对优势一侧的水流会在汇流口处形成一大螺旋流,另一侧螺旋流将受到压迫,在汇流口处表现为单一的大螺旋流结构;当干支流流量相当时,汇流口处水流表现为表面汇聚的双螺旋流结构,并由此提出"Y型"汇流口处三维概化模型.     

等宽明渠交汇口壅水特性数值模拟

为研究不同交汇角度θ和流量比q对明渠交汇口壅水特性的影响规律,利用体积函数法(VOF)追踪自由表面,采用雷诺应力模型(RSM)封闭控制方程,建立明渠交汇水流三维数值仿真模型,对3种流量比和7种交汇角的21种组合工况进行模拟研究,对交汇口附近的三维壅水形态进行分析。结果表明:由于支流汇入的顶托作用,上游区域内水位壅高,交汇区域内出现水面跌落现象;同一流量比工况下,随着交汇角的增大,上游水位逐渐增大,下游水面跌落现象越来越剧烈;对所有工况的上下游最小水深比h^*_d和最大水深比h^*_m进行计算,发现在本文研究的流量比及交汇角变化范围内,上下游最小和最大水深比均随着交汇角的增大而增大,随着流量比的增加而减小。最后,对上下游水深比的变化范围进行分析,得出结论:同一流量比工况下,交汇角增大,交汇口附近水面变幅增大;同一交汇角度工况下,流量比增大,交汇口附近水面变幅减小。     

Y型汇流口壅水规律研究

将Y型汇流口划分为直段与汇流段,在直段建立能量方程,在汇流段建立动量方程,并以此建立了一维数学模型,试验证明该模型可以成功预测Y型汇流口水流状态.结合因次分析,利用该模型对Y型汇流口各主要水力控制因素进行了分析,结果发现:在平底Y型汇流水槽,随着汇流比Qr增大,水深比Hr先增大后减小;当汇流角α为锐角时,Hr变化不大,但是当α超过90°以后,随着α的增大,Hr急剧增大;随着下游干流弗劳德数Frd增大,Hr增大;下游干流宽深比Wd/Hd,k1,k2越大(水流越宽浅),Hr越小.     

河道汇流口水力特性对鱼类栖息地的影响

利用河道水流增量法（IFIM）研究了交汇河口汇流比、汇流口下游弗劳德数及汇流口下游宽深比这3个主要水力控制因素对鲤科鱼类及平鳍鳅科鱼类栖息地的影响．结果表明：在交汇河口,水力条件的变化对鲤科鱼类及平鳍鳅科鱼类适宜栖息地分布影响不大;随着汇流比增大,加权可用面积（WUA）逐渐减小;随着汇流口下游弗劳德数增大,WUA迅速减小;随着汇流口下游宽深比增大,WUA逐渐增大,且增幅很小、WIM可以给出鱼类适宜栖息地面积与各水力控制因素之间的定量关系,可为河流管理与决策提供支持．     

封冻期冰塞对桥墩壅水的影响

河流中冰塞与桥墩会引起河道局部过流面积的减小,导致上游壅水,在桥墩附近产生较大比降,水位急剧跌落。文章通过数值模拟,研究了不同冰塞厚度与不同进口流速条件下桥墩壅水的变化规律。结果表明:进口流速、冰塞厚度对桥墩壅水的影响都很显著;相同条件下,最大壅水高度随进口流速增加而增大,随冰塞厚度的增加而增大。     

淹没丁坝壅水规律试验研究

本文对淹没丁坝的壅水问题进行了理论分析和试验研究.将丁坝附近的水流运动简化为—维流动,根据水力学的基本原理,推导出丁坝上游最大壅水断面处的比能增值及其系数的数学表达式,在宽浅水槽中(槽宽4.2m)垂直于岸壁设置单个丁坝和不同个数丁坝组成的坝群进行壅水试验.根据试验测得的资料,按最小二乘法法则得到了单丁坝和丁坝群的比能增值系数的计算关系式.最后对淹没丁坝的壅水规律进行了讨论,分析了主要因素对壅水高度的影响.     

水陆两栖飞机平静水面着水冲击载荷影响因素分析

在进行水陆两栖飞机结构设计和强度校核时,着水冲击载荷是主要载荷工况,是影响飞机结构强度的主要因素。水陆两栖飞机着水冲击过程是一个复杂的气、液、固三相耦合过程,影响因素主要包括:飞机几何参数、飞机运动参数、重量与重心位置、水面情况、飞机与水面遭遇位置等。为研究水陆两栖飞机平静水面着水冲击过程中各参数对着水冲击载荷的影响,以某型水陆两栖飞机为例,通过全机无动力模型平静水面着水冲击试验,分析了水陆两栖飞机着水冲击过程中运动响应和冲击载荷的时间历程,研究了水平速度、着水姿态、重心位置对水陆两栖飞机平静水面着水过载的影响。     

明渠减速流下床面摩阻流速研究

针对明渠非均匀流,采用立面二维数值试验的方法,并将雷诺应力垂线分布计算结果延伸至床面,以此计算减速流情况下床面摩阻流速,得到了不同壅水下床面摩阻流速的计算结果.研究表明:在壅水情况下,当流量和底坡相同时,壅水段摩阻流速随水深的增加而逐渐减小;在相同水深和底坡下,摩阻流速随流量的增加而增大;在相同流量和水深下,摩阻流速随底坡的增大而增大.为满足工程中计算的需要,根据数值试验结果拟合得到了明渠水流壅水情况下床面摩阻流速的实用计算式.     

长江浦口段江滩复绿对河道行洪能力的影响

为分析长江浦口段江滩复绿工程对河道行洪的影响,基于MIKE21 FM建立工程区段二维水动力模型,采用Moghadam淹没植被明渠糙率公式模拟植被阻水作用,研究植被对滩面糙率的改变及对行洪阻力的影响。选取水位和流速为观测指标,分析复绿前后滩地、主槽水面线变化和流速分布变化,研究不同流量条件下,植被带对行洪影响能力的影响。结果表明,江滩复绿后,河段上游水位壅高,滩地流速减小,主槽流速增大;滩面淹没水深小于临界水深（1.3m）时,上游壅高随流量增大而增大;滩面淹没水深大于临界水深时,上游壅高随流量增大而减小。     

斜交桥壅水计算的迭代法

借助于尾流理论及叠加原理,对斜交桥各墩台断面的流量亏值和阻水面积,进行了理论分析,探讨了不同断面最大壅水高度的计算方法;经与试验资料比较,计算值与实测值吻合良好．     

斜坡海床上管道位置对其周围冲刷影响试验

斜坡海床上不同管道位置会引起不同冲刷,会对海床形态演变产生影响,因此管道周围的海床床面变化对于管道的铺设极为重要。在波浪水槽中,采用中值粒径为0.38 mm 原型沙铺设1∶15坡度的底床模型进行试验,测量波浪作用下不同管道位置的床面形态。通过测量和计算管后冲刷坑深度、沙坝和沙坑到坡脚的距离,分析管道位置对沙质斜坡海床上床面形态演变的影响规律。试验结果表明,管道存在使波浪在破碎点附近波高增加,管道搁置在相对水深比Δ=0.36处与无管条件相比,波高增加幅度接近10%;随着相对水深比Δ减小,管后冲刷坑最大值先减小后增大,管道搁置在Δ=0.47处,管后冲刷坑最大值约为0.2倍管径,对床面形态影响最小;随着管道距离破碎点越近,形成的沙坝位置向岸方向移动。     

抛石突基床直立堤前破碎波浪形态和压力特性的研究

本文通过试验对直立堤前破波特性进行了研究,指出了破碎形式有卷曲破碎后壅块和陡直面破碎击堤。破碎位置在半波长以内,近堤前质点轨迹展伸呈反“Ｓ”型曲线上升等特性。在适应条件下可能出现水气混合垫层,它使压力减缓。指出最大压强值尚与波陡肩宽有关,最不利水深在某一范围内变动。本文公式的特点是：压力Ｐ０与波高ｈ成正比,坦波比陡波压力大,随着水深内减小,压力增加,至最不利水深后压力Ｐ０／ｒ０ｈ为仅与波坦有关的定值。区分了肩宽不同的影响。文章中也指出了破波的不稳定性,并采用了有效值作为代装值。本文给出的压力分布为水面最大,上下均迅速减小的图式。     

拟建朝阳大桥对赣江河段水流影响分析研究

桥墩会改变桥址河段的流场,产生壅水和涡旋,阻碍河道行洪,所以大型桥梁在建设前必须论证其对河道的影响程度.使用Delft3D建立了赣江河道平面二维非恒定流数学模型,并使用原形观测数据对模型进行了参数率定和验证.开展了拟建朝阳大桥对赣江河道综合影响的研究,对大桥建设前后赣江河段的水位、流速和赣江东西两汊分流比的变化进行了数值模拟分析.计算结果表明:建桥后上游水位最大壅高0.07m,影响范围在桥上游约640m范围内;桥位上游流速略有减小,最大减小值为0.08m/s,桥位下游流速有增有减,变化幅度在±0.06m/s之内,流速影响范围为桥位上游1 000m至桥位下游1 600m;建桥对东西河分流比影响不明显.模型计算与物模试验成果基本吻合,结果表明,大桥的建设对河道水流的影响较小.     

特小流域汇流模拟研究

流域汇流可以概化为洪水波的平移和坦化作用, 平移和坦化模拟是大多数概念性汇流模型的核心.该文通过13个特小流域的汇流模拟计算, 研究了特小流域的汇流特征.模拟结果发现,特小流域汇流的平移作用不明显,流域调蓄作用主要是坦化作用,汇流模型主要是坦化作用的模拟.同时由于特小流域集水面积小,流域调蓄能力小,用于模拟坦化作用的水库数量参数也比大、中、小流域要少.     

汇流比对U形弯曲交汇河道中污染物离散系数的影响

针对弯曲河道交汇区污染物离散系数的分布特征进行研究,通过建立U形弯曲交汇河道水气两相流数学模型,进行交汇区水动力数值模拟。数学模型经试验数据验证后,模拟分析了不同汇流比对弯道交汇区水流结构和离散特性的影响,离散系数采用二维离散张量法进行计算。结果表明,支流入汇导致交汇断面附近纵向和横向离散系数达到峰值,该峰值随着汇流比的增大而增大;横向离散系数沿程分布呈现单峰结构,纵向离散系数沿程分布呈现双峰结构。     

不同墩型溢流坝水动力特性研究

利用有限体积法对不同墩型溢流坝三维流场进行了数值模拟,开将数值模拟结果与试验结果进行了对比,同时还讨论了不同墩型对水面线形状、坝面压力、流量系数以及不同墩厚闸宽比对坝面压力的影响．结果表明,不同墩型对墩前水面线及流量系数的影响是不同的,随着墩厚闸宽比的减小,坝面压力会逐渐降低,负压极值点将向前移动．     

水陆两栖飞机变鳍式浮筒安装高度的水动性能研究

鳍式浮筒式水动布局作为水陆两栖飞机的水动布局之一,鳍式浮筒安装高度直接影响水陆两栖飞机水动性能。通过单船身模型拖曳水池试验,比较两个鳍式浮筒安装高度的单船身模型滑行稳定性与水阻力,分析鳍式浮筒安装高度变化对水陆两栖飞机滑行稳定性与水阻力影响,由试验结果表明增加鳍式浮筒安装高度改善水面滑行稳定性,减小了水面滑行中水阻力。