圆形明流短洞过水能力及最小断面尺寸的计算

从明渠水流的基本理论出发,根据明流洞的水力特性,导出圆形明流洞的过水能力和最小断面尺寸的计算方法,可为明流洞的工程设计以及安全运行提供必要的参考．     

基于最小能耗原理的明渠水力最佳断面研究

最佳水力断面推求是一个十分有意义的理论问题。基于最小能耗原理,采用三个最具代表性的表达式,分别推求了梯形断面渠道的最优宽深比,并就边壁与河底糙率不同时的最优断面进行了探讨。结果表明:利用最小能耗原理,可以推求梯形断面的最优宽深比,而且根据三种表达式所得结果是相同的;对于梯形断面渠道,当河岸糙率与河底糙率比值增加时,最优宽深比将有所增大;当边坡系数增加时,最优宽深比也将有所增大;在河岸缺少约束的条件下,河流具有向宽浅发展的内在属性。     

长江口北槽落潮分流比变化原因分析

将长江口南槽和北槽作为一个整体系统,利用实测地形资料和FVCOM数值模型计算流场,研究近10余年北槽落潮分流比变化的水动力原因.通过分析发现,北槽总体呈现断面面积减小和水动力减弱的趋势,而南槽相反,断面面积和断面流速均形成增长的态势,从而在整体上形成了北槽分流比逐渐降低的过程.南北槽断面面积和流速的共同作用导致落潮分流比的变化,定量分析得出断面面积的相对变化比断面流速的相对变化对分流比的影响更大.     

论河弯水流的运动

本文对一般的棱柱形河道,建立了河弯水流的运动微分方程;对具有梯形过水断面的河弯水流,得到了弯道中线半径r_0中心角a对弯道末端流速不对称分布的影响公式,并求得了弯道后速度调整直段长度的计算公式。理论计算与模型试验符合得较好。     

梯形断面水槽中横向扩散系数的实验

为研究南水北调中线工程总干渠梯形断面明渠水流中污染物质混合输移,对斜边边坡分别为2.5:1和4:1的梯形断面水槽中物质的横向扩散系数进行了实验研究。采用粒子图像测速(PIV)技术和平面激光诱导荧光(PLIF)技术测量了水槽中水流的流场和污染物质扩散输移的浓度场,得到了梯形断面水槽中物质的横向扩散系数。研究表明:梯形断面水槽中的横向扩散系数是相应的矩形断面的1.2倍,污染物质进入水槽中所形成的污染带宽是矩形断面的1.1倍。     

古洪水行洪断面面积的估算

根据中国四大江河（长江、黄河、海河、淮河）古洪水研究的成果,提出了在冲淤变化型河床上进行古洪水行洪断面面积估算的方法,即将估算的断面面积分为三个部分;现代均衡断面面积、古洪水均衡断面面积和次洪水冲刷断面面积。应用结果表明,次洪水冲刷断面面积往往占总过水断面面积的比重较大,不可忽略。     

复杂无压隧洞输水过程三维数值模拟与方案优选

运用基于流体体积（VOF）法的三维缸占双方程紊流模型模拟了无压引水隧洞水气两相流紊流流场,近壁面采用考虑糙率影响的壁函数法进行处理．以某复杂长距离无压引水隧洞的输水过程为例,模拟了3种方案的断面平均过水面积、流量、流速和气压的变化,实现了多方案的比选结果表明,3种方案水流均能顺利通过隧洞;方案二水流到达隧洞出口的时间最短：方案二的断面平均过水面积、流量、流速和气压均优于方案一;方案三与方案二差别较小,综合考虑过流能力及成本因素,方案二为最优方案．通过与某水库放水兼放空洞水深实测数据及采用传统水力学方法计算的经验值的对比分析,平均相对误差分别为5．01％和0．96％,验证了模型的可靠性．     

桥位断面设计理论取值特性

据桥位水流图示建立由水力学基本原理表示的方程组。通过方程组的分析讨论，得出桥位过流断面最小收缩比、最大壅水高度。并据桥位河床演变停止时的别列柳伯斯基假定得出桥位河段一般最大冲刷深度。同时，从理论上确定了各种自然限制条件下的桥孔长度设计取值特性，并举例计算。     

离心叶轮轴面液流过水断面面积解析

在传统的叶轮轴面投影图设计方法中,通常是以生成轴面液流过水断面形成线的等腰三角形的重心代替形成线的重心,因而只能得到过水面积的近似解。笔者以线积分和重心定理为依据,通过数学分析,导出了形成线重心的准确位置,保证了断面面积的精确性。这一结果将有助于提高叶轮设计质量及其水力性能。     

河道内生态需水量估算的生态水力半径法

界定了生态流速和生态水力半径的概念,提出了一种同时考虑河道信息(水力半径、糙率、水力坡度)和维持某一生态功能所需河流流速的水力学方法．找出了该方法的关键参数是确定生态水力半径所对应的河道过水断面面积,重点推导了抛物线形过水断面与水力半径之间的关系.这种新方法的计算不仅能更好的适应鱼类对流速的要求,而且可用于其他生态问题有关的生态水流(如泥沙和污染自净的计算等)．以估算雅砻江支流泥曲的朱巴站河道内生态需水量为例,说明了计算过程,同时用Tennant法作为对比．结果表明:水力半径法计算朱巴站河道内生态流量基本处于Tennant法所计算的最小和适宜生态需水量之间,由于该方法考虑了生态流速(如鱼类洄游流速),故所得的结果符合实际情况．     

进鱼口水深不足时竖缝式鱼道水力特性及进出口允许最大水深差

为研究竖缝式鱼道进鱼口水深不足时鱼道进出口允许最大水深差，构建了鱼道整体数学模型，对鱼道流速、流态、水面线等进行了数值模拟分析。结果表明：当进鱼口水深不足时，上游段水深与出鱼口水深一致，流速稳定；中间段水深开始缓慢下降，流速逐渐变大；下游段水深急剧下降，流速迅速变大，在进鱼口处出现跌水，流速出现最大值。当鱼道坡度相同时，出鱼口水深与进出口允许最大水深差呈线性关系，出鱼口水深越大，进出口允许最大水深差越大；当出鱼口水深相同时，鱼道坡度与进出口允许最大水深差也呈线性关系，鱼道坡度越陡，进出口允许最大水深差越小。     

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。     

底部设置隔壁式岔管的调压室水力特性三维数值分析

为了研究底部设置隔壁式岔管的调压室复杂水力特性,通过构建底部设置隔壁式岔管的调压室结构的三维数值计算模型,分析了典型流态下调压室的水流流态特性、分流/合流流态下局部水头损失系数与分流比的关系、正常运行工况下水流流经调压室底部的水头损失系数和水头损失特性,并推导得到了水流全部流进/流出调压室的水头损失系数和流量系数转换公式,较全面阐明了底部设置隔壁式岔管的调压室的局部水力特性。结果表明,三维数值模拟方法能准确揭示相应调压室结构的水力特性,水流全部流进/流出调压室的流量系数总体介于0.6~0.8之间,与规范相比,水流流进/流出调压室的流量系数相对较大。     

基于车流波动理论城市快速路匝道间距比例模型研究

城市快速路匝道间距设计是路线设计的重要内容,匝道间距大小和匝道数量对快速路交通流有决定性的影响。当城市快速路处于不间断大交通流量时,车流呈现出较为明显的波动现象。根据城市快速路交通流的这一特点,应用车流波理论,分析了上下匝道间合流区和分流区的车流波特点,进一步建立了出口-入口组合型匝道间距比例数学模型。认为快速路匝道设计不但要考虑间距大小,相邻匝道作为一个整体,还应研究相互之间的影响。实例表明,当匝道间距比例不能满足数学模型时,快速路容易发生交通拥堵,服务水平较低,抗干扰能力较差。     

非均匀来流下飞翼布局气动特性模拟方法研究

飞翼布局的非均匀来流会使得飞翼的流场不均匀,从而影响其气动性能。通过引入"网格速度"来计入非均匀来流的影响,求解非定常Navier-Stokes方程,实现了非均匀来流下飞翼布局气动特性的数值模拟。首先采用该方法对NACA0006翼型非均匀来流下的气动力响应进行了计算,计算结果与文献计算结果吻合良好。进一步对某飞翼布局飞机在非均匀来流下的气动力响应过程进行了数值模拟,得到了不同振荡速度比率下飞翼布局气动力系数随相位角变化曲线,结果表明,振荡速度比率越大,升力响应的幅值越大,非均匀来流对飞行器气动特性影响越明显。     

仿生态鱼道出口衔接段管桩优化数值模拟

针对大藤峡水利枢纽建造生态景观湖+仿生态鱼道结合的新型鱼道中出口衔接段流速过大不能满足鱼类正常生殖洄游问题,在出口衔接段设置多种不同直径圆形、方形梅花桩型式的管桩结构,并采用MIKE3进行数值模拟。分析了四种管桩布置方案表、中、底层流速分布和每组管桩群后横断面的水力特性;结果表明布设管桩结构后衔接段水流流态平稳,布置直径为0.25m的圆形管桩和边长为0.25m的方形管桩的两种方案下水流流速满足目标鱼类上溯条件;方形管桩的流速更低、更适宜鱼类上溯。出口衔接段设置管桩结构可以有效的改善水流流态、降低流速,在管桩后低流速区休憩的上溯鱼群可为上游生态景观湖添色。     

东营凹陷中央隆起带沙三中洪水重力流浊积水道体系特征

以东营凹陷中央隆起带河155区域沙三中亚段深湖相重力流储层为例,利用岩心、钻井资料、地震数据等,对深湖相高密度洪水浊积水道沉积成因及分布特征进行分析。研究发现,研究区浊积岩中包含较多的碳屑、氧化环境中的泥砾和纹层状红色泥岩层、包卷层理棕红色泥岩等,揭示了高密度洪水事件诱发的深水重力流形成的浊积岩沉积特征。同时岩性上整体以细砂岩-粉砂岩为主,其沉积主体粒度概率曲线具有明显的两段式和三段式特征,且具有底冲刷构造,为明显的深水条件下的洪水诱发型重力流浊积水道特征。通过地震属性及储层分布图研究发现,研究区深水重力流沉积以浊积水道为主,朵页体位于水道末端,且规模较小、发育较差。研究区水道型重力流沉积发育在河125同沉积断层的下降盘,由于构造抬升导致坡度变陡,流体侵蚀能力更强,形成U形或V形侵蚀型水道。砂体沿河125断层滑下后沿沟谷继续向前搬运,受持续性洪水的补给,形成以砂质碎屑流和浊流为主的水道-朵叶体沉积。研究结果对研究区浊积岩的开发及井网调整具有重要的借鉴意义。     

单圆柱微通道内流动特性实验研究

采用Micro-PIV实验系统和压差测试系统,研究了含有单个微圆柱的通道内去离子水在10相似文献   

分流歧管的流场特性及结构优化

为了掌握除尘系统中分流歧管的结构设计对气流和粉尘分配均匀性的分布规律,利用FLUENT软件对不同几何条件下的分流歧管进行模拟计算。结果表明:歧管支管取长宽比为0.1~4.0七种情况下,当歧管横向支管的长宽比Rab为0.2时,气流体积流量分配比值在0.7578~1.1177之间,相对于其余六种条件均匀性较好;在长宽比为0.2的情况下,取面积比Rs范围在0.1~1.0七种情况,当支管的面积比从0.5~0.2降低时,气流分配曲线逐渐平稳,说明流量分配均匀性随支管面积比的减小而增大,该面积比范围内的几何结构可较均匀的分配含尘气流进入除尘设备,避免风量集中而造成的单个除尘器负荷过大,可使除尘系统发挥综合性能。