大单宽流量岸边溢洪道水力特性三维数值模拟

采用κ~ε双方程紊流模型模拟了带掺气槽岸边溢洪道具有大曲率水气交界面的水流流场,给出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的压力分布、流速分布等水力特性并对掺气槽掺气特性进行了定性分析.其中部分结果与模型试验结果吻合良好.对连续式和差动式两种不同坎型挑流鼻坎消能效果进行对比,给出各自预挖坑底板紊动能分布,结果表明多股水舌消能效果优于单股水舌,可为挑流坎型优化设计提供参考.     

张峰水库溢洪道方案比选

介绍了溢洪道基本概况和地形地质条件,分析和比较了宽顶堰方案、驼峰堰方案,推荐4孔宽顶堰方案和747．2m堰顶高程方案.     

台阶式溢洪道水力特性数值研究

为研究台阶式溢洪道的水力特性,结合某水库实际工程,采用标准k-ε紊流模型模拟溢洪道水流流场,并利用流体体积分数法(VOF)来追踪自由水面,复杂边界形状采用非结构网格进行处理的方法对台阶式溢洪道流场和光滑溢洪道流场进行了模拟。结果表明:数值模拟能够得到较为合理的自由水面和速度场,台阶式溢洪道自由水面高于光滑溢洪道,水流流速则低于光滑溢洪道,且台阶内部存在漩涡。台阶式溢洪道消能率远远大于光滑溢洪道,可见台阶式溢洪道消能效果十分显著。     

申庄水库溢洪道水力特性试验研究

为了给申庄水库溢洪道工程的进一步设计和实施提供依据,通过水工模型试验,对溢洪道的主要水力特性进行了研究。主要介绍了模型设计和试验成果,提出溢洪道实际泄洪能力大于设计值,应对相关设计指示作调整;转弯导致左右岸水深不高,流量不均,建议通过进一步的模型试验来调整转弯处左右岸底高程。     

吴家庄水库溢洪道水力计算

介绍了吴家庄水库溢洪道的所在地理位置及布置情况,阐述了溢洪道水力计算,对溢洪道安全监测设计进行探讨。     

张峰水库溢洪道工程地质条件及评价

叙述了山西省张峰水库的工程概况,时该水库溢洪道工程地质条件进行了分析与评价.     

阳湾则水库溢洪道水力计算

描述了阳湾则水库溢洪道的地理位置，介绍了溢洪道的布置情况，计算了溢洪道泄流能力、水面线、出口挑流消能及冲刷等。     

油井水力压裂的三维数值模拟

为了研究油层岩石在水力载荷作用下的裂纹扩展及渗流行为,采用渗流应力耦合模型对水力压裂过程进行了三维有限元方法数值模拟研究.预设裂纹用粘结单元来模拟,裂纹的起裂和张开用单元的损伤因子表征.为了使得在裂纹扩展过程中,流体压力能随裂纹扩展动态地跟踪加载到裂纹面上,给出了流体压力在裂纹内传递的模型,并编写用户子程序予以实现.模拟结果得到了水力压裂过程中岩石中的应力分布、孔隙压力分布、压裂液的滤失以及裂缝的几何形态.分析了压力和隔层等因素对裂纹几何形态的影响.该研究结果对石油工程中压裂方案设计及故障诊断有一定的理论参考价值.     

坪上水库溢洪道设计水力计算分析

介绍了坪上水库的地理位置和溢洪道的布置情况,分析了溢洪道水位与泄量的关系,阐述了水面线和挑流消能计算。     

基于CFD的自动计量弧形闸门水力特性三维数值模拟

建立了自动计量弧形闸门不同开度时,闸门安装段流体计算域的三维模型,采用VOF模型及标准k-ε模型对过闸水流进行三维数值模拟.获得过闸水流的流动特性和渠底所受压力曲线,分析其流速、流场、压力分布的变化规律,提出了闸门安装段渠道结构的改进方案并进行仿真.结果表明:与现有弧形闸门安装渠道相比,修建消力池、加长闸后矩形明渠的长度,不仅可以削弱水流对渠道的冲刷与破坏作用,减少闸门底部泥沙堆积,而且闸门前后渠底所受压力平稳区的水压波动范围减小,有利于提高水位测量精度.     

斜井水力压裂三维裂缝动态扩展数值模拟

斜井的近井筒效应较为复杂,若存在射孔相位误差,极易在地层和水泥环交界面处产生微环隙,引起较高的近井压降,甚至在微环隙内产生砂堵,造成压裂施工失败。对于斜井水力压裂裂缝三维几何形态的预测,一直是水力压裂领域的难题。本文采用黏弹性损伤cohesive孔压单元,考虑套管、水泥环、地层、射孔孔眼和微环隙对水力压裂的影响,建立了斜井的水力压裂三维裂缝形态的有限元模型。同时,考虑水力压裂过程中储层岩石渗透率和孔隙度的动态演变,对渤海湾地区20°井斜角的C5井开展了水力压裂裂缝动态扩展的数值模拟研究,计算得到的井底压力曲线与现场施工曲线一致。研究了斜井水力裂缝和微环隙的起裂和扩展机理。微环隙在水力压裂的初始阶段沿井眼周向和轴向同时起裂并扩展,随着水力裂缝的扩展而逐渐闭合,对于具有较复杂近井筒效应的硬地层大斜度井而言,微环隙的起裂和多条裂缝的产生,极易导致压裂失败。斜井水力裂缝近似两翼对称,易向地应力较小的盖层扩展,缝高较难控制。数值模拟结果为现场水力压裂的设计提供理论指导。     

斜井水力压裂三维裂缝动态扩展数值模拟

 斜井的近井筒效应较为复杂,若存在射孔相位误差,极易在地层和水泥环交界面处产生微环隙,引起较高的近井压降,甚至在微环隙内产生砂堵,造成压裂施工失败。对于斜井水力压裂裂缝三维几何形态的预测,一直是水力压裂领域的难题。本文采用黏弹性损伤cohesive孔压单元,考虑套管、水泥环、地层、射孔孔眼和微环隙对水力压裂的影响,建立了斜井的水力压裂三维裂缝形态的有限元模型。同时,考虑水力压裂过程中储层岩石渗透率和孔隙度的动态演变,对渤海湾地区20°井斜角的C5井开展了水力压裂裂缝动态扩展的数值模拟研究,计算得到的井底压力曲线与现场施工曲线一致。研究了斜井水力裂缝和微环隙的起裂和扩展机理。微环隙在水力压裂的初始阶段沿井眼周向和轴向同时起裂并扩展,随着水力裂缝的扩展而逐渐闭合,对于具有较复杂近井筒效应的硬地层大斜度井而言,微环隙的起裂和多条裂缝的产生,极易导致压裂失败。斜井水力裂缝近似两翼对称,易向地应力较小的盖层扩展,缝高较难控制。数值模拟结果为现场水力压裂的设计提供理论指导。     

减压孔板水力特性的数值模拟

减压孔板是消防系统中不可缺少的减压设施,对其正确的设置与计算是消防系统设计中重要的环节。借鉴前人基于设计手册中水头损失公式进行改进的做法,采用数值模拟方法,对减压孔板的水力特性进行了较为系统的研究。结果表明,随着出流流量的增加,减压孔板作用增强,压降幅度增大,孔径d与管径D比(d/D)越小降压效果越明显。     

山地灌溉管道水力特性的数值模拟

有压管道的水力特性是管道设计工作的依据和前提。为研究山地灌溉输水管道水力特性,该文建立山地灌溉输水管道水动力学数学模型,运用计算流体动力学数值模拟方法,对有压灌溉管道中凸起管段的水力特性进行模拟。该文以输入流量为控制变量,计算管道水流能量损失,分析了Re与管道凸起段135°弯头局部阻力系数的关系;研究输水管道凸起段水压和流速分布特性。结果表明:当Re5.0×104时弯头局部阻力系数随着Re增大而迅速减小,当Re7.0×104时弯头局部阻力系数趋于稳定,当2.3×104Re7.0×104时,弯头Ⅰ、弯头Ⅱ、弯头Ⅲ、弯头Ⅳ局部阻力系数变幅范围为4.12~0.37;弯头处静压分布均表现出外侧压力大,内侧压力小;速度值的大小均表现为弯头外侧速度小,内侧速度大。     

台阶式溢洪道水力特性计算方法分析

提出单纯台阶式溢洪道的水力设计方法。对比分析了台阶式溢洪道的水流流态、自掺气发生点以及消能效果,推荐Yasuda公式作为滑行水流和跌落水流界限的判别式,提出了自掺气发生点和消能率的统一计算公式,给出了台阶段水面线的计算方法。所得成果可以作为单纯台阶式溢洪道的工程设计参考。     

溢洪道非定常工况水力特性的研究

用数值模拟方法，对岸式溢洪道的引渠和泄槽段在开始泄洪、泄量调节和停止共过程中的水力特性进行计算研究，这些非定常工况的水力特性具有变化快，变幅大的特点，且受泄槽坡，泄量大小，运行方式和时间等多种因素影响，在溢洪道边墙高度设计和溢洪道运用时应充分考虑这些特性及其影响。     

水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟

由于计算模型的局限性,目前对水力旋流器内两相湍流的模拟计算仅限于来流分散相浓度低于10%(体积分数,下同)的情况.文中利用Fluent软件,将多相流欧拉分析方法与各向异性的雷诺应力湍流模型相结合,实现了水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟并预测了分离效率.该模拟可用于来流分散相浓度超过10%、湍流具有各向异性的一般广义情形,展示了油水两相由开始的均相来流逐渐在旋流器内分离、聚合、迁移的过程.实测结果验证了文中对旋流器分离性能预测的正确性.     

张峰水库大坝坝体结构设计

张峰水库是一个集饮水、发电、防洪于一体的综合型水库,初步设计经过综合比较后,推荐采用粘土斜心墙堆石坝的坝体型式。根据所选用的坝型,按照规范要求,经过合理计算,对坝体结构进行全面设计,包括坝顶高程确定、坝顶结构、坝坡设计、防渗体设计、反滤料和过渡料设计等。     

卫生洁具三维数值模拟

为了卫生洁具的设计更加节水,采用有限体积法对结构复杂的冲落式坐便器进行了冲水过程的三维数值模拟分析,使用k-ε紊流模型,利用VOF方法处理自由水面,给出了不同时间下的流场数据和壁面不同质点在不同时间的速度线图。     

卫生洁具三维数值模拟

为了卫生洁具的设计更加节水,采用有限体积法对结构复杂的冲落式坐便器进行了冲水过程的三维数值模拟分析,使用k-ε紊流模型,利用VOF方法处理自由水面,给出了不同l琦阃下的流场数据和壁面不同质点在不同时间的速度线图。