复式断面河道水流泥沙数值模拟

建立了复式断面河道一维扩展水流、泥沙数值模型,并且对阳泉治理河段的水流、泥沙情况进行了计算。计算结果与试验结果相比符合较好,说明了一维扩展水沙模型在实际工程上应用的可行性     

河道人工湿地的构建及其对河道水流的影响

提出了河道人工湿地的构建方法:在河道两侧的滩地上,每间隔一段距离设一弦长为S、弓高为B、高程在正常水位以下0.5 m的圆弧形扩展段,且扩展段于河道两侧呈犬牙交错状布置,洪没枯出形成旱湿交替的人工湿地场.采用三维湍流数值计算和分析方法,优化确定河道人工湿地断面的主要参数S和B,使人工湿地内获得了最佳水流条件.算例模拟计算表明,河道人工湿地床体主要构建参数的最优值为S=2.0D,B=0.7D(D为河道口宽).从河道流场、断面平均流速沿程分布及垂线平均流速横向分布3方面分析了人工湿地对河道水流的影响.分析结果表明:人工湿地构成后,整体河道会形成缓变与急变交错的流态;人工湿地段断面平均流速明显衰减;湿地与河道主槽内的水流流速差异较大.     

河道交汇区涡旋结构研究

利用粒子图像测速技术(PIV)实现了基于涡量的剪切层和分离区位置的精确确定,同时对汇流区水平面内的涡旋结构进行系统观测和分析。研究发现:剪切层和分离区近水面和近底面水深平面的涡旋密度大,水深中部的涡旋密度小;支流流量增大的情况下涡旋密度均增大。槽底壁面湍流是近底面涡旋密度大的主要原因。剪切层由水流剪切产生的剪切涡以小旋转强度涡旋为主,分离区由水流分离产生的分离涡以中等及小旋转强度涡旋为主。     

交汇水流三维数值模型

应用显式代数应力模型建立了交汇水流三维数值模型。方程离散采用交错网格上的有限体积法,并采用SIMPLE算法求解,代数方程求解采用TDMA逐行扫描法。针对交汇口几何特征分区进行网格划分,自由水面求解采用VOF方法。应用实测资料对计算结果进行了验证,同时与应用k-ε紊流模型的三维数值计算结果进行了比较。研究结果表明,文中所提出的数值模型可以更好地模拟交汇水流独特的三维流动特性。     

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。     

河道三维错层的水流泥沙数学模型

应用垂向坐标变换,结合水平有限元、垂向有限差分的分层方法建立了河道拟三维水流泥沙数学模型．对过流断面变化剧烈的河段提出了错层计算方法,弥补了同层网格垂向落差较大的分层模型缺陷．利用水流泥沙理论解对模型计算结果进行了验证．采用该模型对海河下游河段穿河隧道施工过程中主体隧道悬浮于主流区时的水流泥沙情况进行了数值模拟,流速模拟结果与半理论半经验公式估算结果基本一致,为明渠流和河道中悬浮建筑物下压力流的混合计算提供了一种新的计算方法,拓展了三维分层水流泥沙数学模型的应用空间．     

三维宽浅河道水流数学模型研究

针对宽浅河道水流的特点,建立了一个基于分层积分降维数值解法的三维浅水紊流数值模型。通过对弯道水流的验证计算,其计算成果和试验值能较好地吻合。笔者等建立的数学摸型特别适合用来解决宽浅河道及河口水流问题。     

非对称复式断面明渠水流特性试验与数值模拟

采用三维超声测速仪对非对称复式断面明渠水流流场特性进行试验研究,采用L-Y雷诺应力模型对水面和固壁边界条件进行有效地处理,结合混合有限分析法数值模拟了复式断面明渠二次流流动,和实验资料的对比验证了数值计算和边界处理技术的合理可靠性.进一步分析复式断面明渠二次流运动的流动结构和特性,得到复式断面明渠流动中的二次流分布速度矢量分布、主流流速等值线及典型断面沿水深的主流流速分布,发现自由水面上的主流速度存在速度下降现象,二次流产生最明显的位置在明渠主槽与浅滩的接合部.     

蜿蜒河道水流数值模拟及其应用

在蜿蜒河道的水流计算模拟中,提出了以水深为权重的质量集中有限元方法,改进了河床横断面高程变化剧烈的不稳定计算模式.以此方法建立了二维蜿蜒河道水流数学模型,模拟了飞云江中下游河道枯、丰水期大、中、小潮的流动形态,与实测水位、流速和流向资料相比吻合良好.     

泥沙流循环水槽的水动力性能

泥沙流循环水槽为总装备部中国白城兵器试验中心研制，用于轻武器环境模拟试验，作战时战士携带轻武器(指手枪、步枪、冲锋枪等)泅渡泥沙河流、淤泥沼泽地、浑浊湖泊时，考验枪膛进入泥沙后，是否会发生故障、介绍了该水槽设计中的水动力性能计算。     

滩地植被化的复式断面明渠均匀流的流速比

采用量纲分析法得到了淹没滩地植被化复式断面渠道中主槽和滩地间表观切应力的基本形式,基于Thornton等的实测资料,运用最小二乘法导出了表观切应力中动量传输系数的计算式.在计算动量传输系数中考虑了滩地与主槽水深比、宽度比以及植被阻水百分数等因素的作用,进而采用力的平衡原理,给出了主槽和滩地的流速和流量的计算公式.该公式反应了动量传输系数及主槽糙率、滩地糙率和植被密度对流速流量的影响,计算结果与实测资料符合良好.     

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.     

PEMFC中液态水沿程分布的机理研究

通过分析流道和扩散层中的压力损失,并根据理想气体状态方程,得出了沿流道方向气体总压力以及水蒸气分压力沿程分布的表达式.根据液滴生成的机理分析,得出了PEMFC阴、阳两极扩散层中液态水沿程分布的表达式.结果表明:阳极中一般很难有水生成;阴极中加湿度越大,进口压力越大,过量系数越小,液体出现的位置离进口越近,且同一位置液态水的生成速率越大,当阴极气体完全加湿时,液态水的生成速率仅与其到进口的距离、电流密度、膜中水传输系数以及流道的宽度有关,而受流道的高度、过量系数、进口压力以及温度等影响较小.     

水体中酚类化合物的危害及其测定方法

酚类化合物是一类重要的工业污染物,长期使用被酚类化合物污染的水可引起人体和水生生物的中毒。文章介绍了应用电子捕获检测器的气相色谱法对废水中的6种酚类化合物进行测定的方法,具有灵敏度高、准确性好的优点。     

等宽明渠交汇水流数值计算

针对明渠交汇口缓流流动特性,分别应用水深平均H-L模型及k-ε模型建立了二维数值模型．水深方向采用静压假定,可模拟自由面和河床地形变化;应用交错网格上的有限体积法对方程组进行离散并采用水深-速度校正算法求解;每个代数方程求解采用TDMA逐行扫描法;针对交汇口几何特征,分区进行网格划分、应用实测资料对两种模型进行了验证比较,结果表明两种模型均可模拟明渠交汇口基本流动特性,但H-L模型所得的分离区计算结果比k-ε模型更为准确．     

一种复合的自治域级拓扑发现方法

随着网络技术的发展,面对新的挑战,传统网络逐渐力不从心,软件定义网络（software-defined network, SDN）领衔的未来网络应运而生,随之而来的是各类网络测量技术纷纷针对未来网络发生演变,但拓扑结构测量在传统网络环境下的作用仍然不可忽视。在自治域级的网络拓扑中,每个自治域都可以简化为一个点,而用两点之间的连线表示自治域间的邻接关系。近年来有许多相关的研究展示了不同的拓扑发现算法。提出了一种简单高效的方法来推断自治域级的拓扑,利用在网络中部署高速采集器采集边界网关协议（border gateway protocol,BGP）路由器上的路由表以及BGP协议的更新信息来推断网络拓扑结构,并判定自治域的相关属性。实验证明了该方法能够达到预期效果,全面、准确地推断网络在自治域级的拓扑结构。     

参数估计法测量两相流流速

提出用参数估计法处理传感器信号，用流动噪声渡越时间估计法测量两相流流速，这相当于在时域完成白化预滤波再进行广义互相关。当传感器的空间滤波效应使信号频带变窄时，此法可以克服或改善常用的相关估计方法中存在的随机误差较大、分辨率低及动态响应慢等不足。用此法已研制出相应的测量仪表雏型，给出了气水两相流管道的实验结果。     

交汇区水流结构对水温分布特征的影响机理

为分析交汇区复杂的水温分布规律及其受水流结构影响的机理,采用Fluent数值模拟软件,通过改变汇流角和汇流比,模拟了不同条件下交汇区的时均流场、紊动特性和水温分布,分析了各工况下交汇区水平面及断面水温分布特征(水温非均匀性指数)和水流结构特征参量(紊动能和涡量)间的关系,探究了不同水流结构对水温分布的影响机理。结果表明:水流剪切影响热掺混层的位置,二次环流影响热掺混层的形态;汇流角或汇流比越大,断面非均匀指数越小,水温掺混越快,热掺混层随剪切层位置的改变越靠近外岸壁(交汇口对侧壁面),热掺混层弯曲程度随二次环流强度增大而增大;紊动能及涡量与断面非均匀指数之间呈现良好的线性关系。