分形理论在含沙掺气水流脉动压力分析中的应用

简要介绍分维的定义和计算方法,同时运用相空间重构法,对含沙掺气水流脉动压力信号进行处理,并计算浑水、清水、掺气三种不同水流状况的关联维数。结果表明,不同水流状况具有不同的关联维数,含沙掺气水流运动并非完全随机,而是具有内在有序性。计算得出的不同关联维数反映出不同脉动压力信号序列所具有的不同分形特征,说明动力形成机制、系统复杂程度的差异。     

隔板絮凝池水流结构对水质浊度影响的探讨

对传统往复隔板絮凝池所存在的水流条件不理想而造成的能量分配不合理、水头损失过大等问题,提出了将絮凝池拐角及隔板断面设计成圆弧 形的方案,对现有絮凝池与改进后池形的水流结构进行了分析研究,就两种方案的不同进水流量、不同原水浊度及投药量时的水质浊度做了测试,同时还对不同方案及进水流量和加矾量出水浊度的关系进行了探讨。研究表明,改进后的方案可改善絮凝池中不合理的水流结构、降低水头损失、缩短絮凝时间,是达到高效絮凝的有效途径。     

淮河入海水道淮安地涵枢纽河道水流数值计算

利用平面二维水流数学模型,对淮河入海水道淮安地涵构纽下游河道连接段水流进行了计算研究,计算结果表明,设计方案存在下可道流态复杂及高流速区范围较大等问题,为此比较了三个修改方案,在综合比较水流流态及工程投资的基础上,确定了地涵下游河道连接段推荐方案。推荐方案对于改善下游河道出口至清安河之间的高流速区仍无法有效地改善,需对该区域采取保护措施。     

水气二相流特点及其单流体模型

对水利工程中掺气水流的数值模拟进行了研究。从建立数学模型的角度 ,详细分析了水利工程中水气二相流的特点 ,从理论上证明 :对工程中常见的稀疏气泡流 ,单流体模型是可行的 ;且水气混合物的连续方程和动量方程可分别用水相的连续方程和动量方程代替 ,以使问题简化。提出了掺气水流的单流体模型 ,并用该模型对水垫塘掺气水流进行了计算 ,掺气浓度计算值与实测值基本吻合 ,表明本文提出的单流体模型可用于水垫塘水气二相流的数值模拟     

中等半径大偏转角弯道的水流特性

通过试验,分析了水利工程中中等半径大偏转角弯道的水流特性,讨论了弯道中线半径ｒ０和弯道宽度Ｂ的比值（ｒ０／Ｂ）与弯道凹岸水流第一波峰位置θ１,以及ｒ０／Ｂ与弯道凹岸水流第一波峰处水深ｈ２和弯道进口水深ｈ１的比值之间的相互关系及其影响,提出了防止弯道凸岸底部出现于底的界限值,验证了弯道凹岸水压力的变化,并给出了弯道波角β１和最小中线半径ｒ０ｍｉｎ的经验公式。     

含沙掺气高速水流对壁面磨蚀的分析

搪塞了沙粒磨损分析,分析了影响腐蚀的因素,研究了掺气抗磨的可能性,根据试验数据导出了混凝土材料壁面磨损率的计算公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的腐蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速,含沙量的提高而增大。     

溢流坝面明流流动水力特性数值分析

采用正交曲线坐标系下曲率修正的紊注数学模型,计算了龙抬头泄洪洞明流流动的水力要素;计算结果表明,具有明显曲率影响的泄水建筑物反反水流的数值计算,必须计入流线弯曲的影响;本文建立曲率修正紊流为模型较好地预测具有明显曲率影响的复杂水流的水力特性。     

水流间断层对四川省硬吊顺河绠的作用

<正>四川省硬吊顺河绠是在流速高、水位变幅大的河川上收贮木材的一种成功的收漂工程类型。其所以能在设计断面平均流速高达4.0米/秒左右的条件下安全工作,关键是利用了河道有利地形条件。 然而至今已知的国内外对顺河绠的系统研究,都是将河道简化为棱柱体形状,即在矩形直槽中进行系列模型试验,这种简化对了解均匀流态下水流对河绠的作用机理是完全必要的;但实际硬吊顺河绠的工作状态却与简化的结果相差很大。 金沙江大沙坝硬吊顺河绠模型试验的主要内容是确定工程受力。试验过程中发现,取得的河绠绠绳合力,在已经分析的水位级只有矩形直槽试验所得力值的几分之一至十几分之一。 力值减少的根本原因是自岸边伸入河道的突嘴。使水流形成间断层,水流间断层对河绠及绠内木垛起到“屏护”作用,从而使工程受力明显下降。     

流速对深水锁扣钢管桩围堰侧向变形影响研究

以某城市快速路跨河大桥桥墩锁扣式钢管桩围堰施工为背景,利用Plaxis 3D三维建模,模拟了围堰分步施工过程,研究了仅静水压力及考虑静水、流水压力共同作用下围堰侧向变形空间效应。基于此,分析了不同流速、钢桩直径、嵌入深度及围护结构形式对侧向变形的影响。结果表明：静水与流水压力共同作用下围护结构迎水面侧向变形远大于仅考虑静水压力,最大变形出现在中心线处;迎水面侧向变形分布与明渠流垂向流速分布规律一致,最大变形点位于流速最大对应深度处;增大钢桩直径可有效减弱围堰侧向变形程度,当钢桩嵌入中风化砂岩后,嵌入深度对侧向变形影响不大;采用圆形围护结构形式可极大地降低水流力对围堰侧向变形的影响,且整体受荷情况与变形分布较矩形更为均匀。     

基于双向流固耦合模型的溃坝水流数值模拟

弹性结构在运动流体的作用下会产生动力响应,对结构本身的安全性和耐久性都提出了更高的要求。使用开源计算流体力学软件OpenFOAM和开源计算固体力学软件CalculiX建立双向流固耦合模型,对溃坝水流冲击刚性结构和弹性结构的过程进行了数值模拟。首先对比了代数流体体积法和几何流体体积法在分析溃坝水流冲击刚性结构时的精度,结果表明几何流体体积法能够更为准确地模拟剧烈变化的自由液面。进一步采用几何流体体积法对溃坝水流冲击弹性结构的双向耦合问题进行了分析,弹性结构的动力响应和自由液面的分析结果与前人的数值结果吻合良好,表明目前的数值模型可以应用到实际工程的流固耦合分析中。