小桥涵自由式出流冲刷试验

公路水灾调查表明，山区公路小桥涵自由式出流出口水毁频率较高，为了明确其水毁机理，进行了小桥涵自由式出流模型冲刷试验。试验结果表明：端墙进、出口小桥涵后自由式出流垂裙处最大冲刷深度及冲刷坑最大冲刷深度是由出口单宽流量与铺砌长度共同作用的结果，当出口单宽流量相同、出口铺砌长度小于水流水跃前的扩散长度时，垂裙处最大及平均冲刷深度随着铺砌长度增加而增加，但铺砌长度越短，冲刷断面与冲刷深度分布变差系数越大；一般？中刷坑最大深度越大，最大冲刷点越靠近垂裙处；在同等条件下，端墙远大于八字翼墙、进出口的垂裙处及冲刷坑最大冲刷深度；端墙进、出口与八字翼墙进、出口冲刷坑冲刷深度发展过程基本一致，所不同的是端墙进、出口冲刷坑中间部位存在回淤变化过程，端墙进、出口垂裙最大冲刷深度靠近两侧岸，八字翼墙进、出口垂裙最大冲刷深度相对在中间部位。     

洪水作用下车辆稳定性试验与安全标准研究

对洪水作用下车辆失稳时的受力情况进行分析,推导出车辆失稳临界条件方程,并结合三款不同型号1:18的车辆模型渡槽试验,确定方程中拖曳力系数、摩擦力系数、淹没深度与排开水质量关系。根据流动相似原理计算原型车辆失稳的临界水深-流速关系,并以此提出了车辆部分淹没时“大中小”车型的多层次安全标准。研究结果表明：随着水流流速增大,失稳临界水深变小,且流速-水深曲线“凹凸性”发生变化;随着车辆部分淹没水深增加,不同来流情况的临界流速逐渐趋近;同款车型在相同的水深条件下,侧向来流比正向来流更容易失稳;三车并列时稳定性介于侧向来流和正向来流之间;路面坡度越大,车辆越容易失稳;质量越大车辆,稳定性越好。     

洪水作用下车辆稳定性试验与安全标准

对洪水作用下车辆失稳时的受力情况进行分析,推导出车辆失稳临界条件方程,并结合三款不同型号1∶18的车辆模型渡槽试验,确定方程中拖曳力系数、摩擦力系数、淹没深度与排开水质量关系。根据流动相似原理计算原型车辆失稳的临界水深-流速关系,并以此提出了车辆部分淹没时"大中小"车型的多层次安全标准。研究结果表明:随着水流流速增大,失稳临界水深变小,且流速-水深曲线"凹凸性"发生变化;随着车辆部分淹没水深增加,不同来流情况的临界流速逐渐趋近;同款车型在相同的水深条件下,侧向来流比正向来流更容易失稳;三车并列时稳定性介于侧向来流和正向来流之间;路面坡度越大,车辆越容易失稳;质量越大,车辆稳定性越好。     

长江上游边滩作用下的河道最大冲刷深度

摘 要：长江上游边滩多为卵石推移质边滩,通过查阅长江上游宜宾至重庆段的航道图册,利用模型相似比尺设计了不同临水面坡度的边滩,并采用理论分析和水槽试验结合的方法,研究了两种不同形态的边滩作用下河道的最大冲刷深度。研究发现：同一滩体的相同部位,当水深等水力因子相同时,冲刷深度随着试验流量的增大而增大;水深、流量等相同水力条件下,滩体的临水面坡度越大,对应的冲刷深度越大。本文建立并拟合了长江上游边滩作用下顺直段的最大冲刷深度计算公式。研究结果对于今后研究交错边滩的冲淤变化机理和维护航道安全通行具有重要意义。     

内扩散对连续反应选择性影响的计算机模拟

利用计算机编程绘制出内扩散对连续反应选择性的影响图。在低转化率下，中间产物B的收率与A的转化率呈线性关系；在高转化率下，中间产物B的收率有极大值。相同的φ值下，k1/k2值越大，内扩散影响越小；相同的k1/k2，φ值越大，内扩散影响越大，与实验事实完全一致。在连续反应中，可以方便地从图上求得宏观反应的选择性，并根据需要确定反应条件。     

基于快速傅里叶变换方法遥感反演海浪波长和水深的仿真分析

利用海浪波峰和波谷位置的遥感影像信息差异,可以基于快速傅里叶变换(FFT)方法反演波长,进而反演近岸水深.本文采用理想波面数据和数值模拟波面数据代替遥感资料进行仿真研究,讨论资料分辨率和子图长度对海浪波长及水深反演的影响.研究结果表明:低分辨率资料反演波长和水深的效果差,但是当资料分辨率达到一定要求时,再提高资料分辨率对波长和水深反演结果没有影响.当波长不存在空间变化时,子图越大,波长反演误差越小.在非均匀变化的地形上,子图长度为4～8倍波长、并且小于或等于地形变化尺度时,波长和水深反演误差小,子图太大或太小时,波长和水深反演误差都增大.     

热位差以及洞口净压差影响的寒区隧道温度场研究

为探究寒区隧道温度场分布规律,对国内26座已建成寒区隧道温度场实测数据进行了统计.在考虑隧道进出口高程差引起的超净压差和洞内外温差导致的热位差时,寒区隧道洞内纵向温度场呈不对称分布规律明显,低洞口段洞内纵向负温距离明显高于高洞口段.通过理论分析和数值计算并与实测数据进行对比发现:超净压差以及热位差越大,隧道纵向温度场不对称性分布越明显,且当低洞口端存在大气自然风时隧道纵向温度场不对称性更加突出.     

地形Rossby波相速和稳定性数值计算

目的 利用考虑地形影响的浅水波模式研究地形坡度对地形Rossby波相速和稳定性的影响。方法 对特征值问题形式的卢平面通道内波动控制方程离散化后进行数值计算，求出地形Rossby波相速和增长率的数值解。结果 地形坡度越大，扰动波长越长，地形Rossby波相速越慢，当扰动波长和地形坡度大于一定值后，地形：Rossby波将呈现准定常特征，甚至出现向西传播。结论 考虑了地形坡度作用以后，地形Rossby波相速将减小，并且有可能出现不稳定增长，最不稳定波长随基本气流强度的增强而增加，当基本气流流速为10m／s(20m／s)时，最不稳定波长约为2400～2500km(3000km)。     

鄱阳湖黏性底质淤泥固结起动规律试验

为研究鄱阳湖黏性底质淤泥固结起动规律，采用玻璃水槽测量了不同淤积历时及水深条件下黏性底质淤泥起动流速，根据试验数据拟合得到鄱阳湖底质淤泥起动与淤积历时和水深的经验公式，并将结果与相关文献泥沙起动经验公式计算结果进行对比。结果表明，鄱阳湖黏性底质淤泥固结程度随着淤积历时的增加经历了新落淤、固结初期、加速固结、固结稳定4个阶段，起动流速与水深呈正相关关系；淤积1 d起动流速与相关文献泥沙起动经验公式计算结果较接近，淤积历时越长，试验结果与经验公式计算结果相差越大。     

反复循环荷载下考虑上覆土体压力软土次固结变形试验研究

采用不同原状软土,取循环荷载卸载时试样最小应力为原状软土上覆土体压力,进行反复循环荷载下的一维固结试验,研究软土的次固结变形特性。研究结果表明:在荷载循环过程中,初始最大预压荷载越大,软土次固结系数C_a越小;次固结系数随循环次数增大减小明显,当循环次数达20次以上时,减小逐步变缓;循环荷载越大,软土的次固结系数越大且减小越迅速。经35次循环荷载后,再加载时次固结系数C_a随再加荷载p_1增大而增大,且C_a与lgp_1呈线性关系;最大预压荷载越大、维持时间越长,再加载时次固结系数C_a越小。     

多孔氧化铝陶瓷内高温流体的流动及传热特性

通过仿真模拟的方法研究了模拟烟气、水蒸气及含尘烟气三类高温流体在多孔氧化铝陶瓷材料内的流动及传热特性。结果表明:随孔隙率增大,流体平均流速加快,流体进出口温降逐渐减小。三类流体中,水蒸气流速最大,在最大孔隙率下其流速达到66.64 m/s;烟气温降最显著,当孔隙率为0.3时,其进出口温差达到最大值85.6 K。随压差的增大,流体流速加快,其中受粉煤灰颗粒影响的含尘烟气流速增幅较小,流速仅从0.23 m/s增至0.93 m/s;另一方面,压差增大导致流体与壁面的热传导减少,模型内流体温降减小。含尘烟气流体扰动较大,当增大孔隙率和压差时,流速呈线性增长;尽管粉煤灰颗粒的存在强化了传热,但流体分子间的相互作用使得含尘烟气温度变化显著。     

多缸柴油机冷却水腔流动不均匀性的仿真研究

以多缸柴油机的冷却水腔为研究对象,使用Fluent软件对直列3、4、5、6缸柴油机冷却系统的流场进行仿真.结果表明:对于冷却水套进出水口在曲轴同一端的直列柴油机,从距离入口最近的缸到远离入口的最后一缸,各缸水套间通道压力逐渐降低,各缸缸盖进口和出口压力逐渐增加,各缸缸盖的流量逐渐降低.在相同入口流量条件下,随着发动机气缸数增加,总进口和总出口的压差逐渐降低,整个冷却水套的流动阻力减小,各缸缸盖进出口压差的平均值逐渐减小,发动机各缸盖中最大流量和最小流量之间的差值增加,发动机各缸缸盖流量的不均匀度大幅度增加.      

矩形渡槽设计坡度与冬季水温变化关系预测

为了预测矩形渡槽坡度与水温的变化关系,避免渡槽在冬季输水期出现冰害现象。以西北地区某渡槽工程为背景,利用稳态热传导理论,采用Ansys Workbench软件建立三维有限元模型,利用牛顿冷却公式、对流换热公式以及曼宁公式进行计算。得出结论：（1）当流量不变时,水温随坡度的变化而变化,当坡度达到1/1100时,水流出口温度到达最小值,在设计时应当避免。（2）当水深不变,坡度减小2.4倍时,水温下降值增大约1.6倍,可以看出,坡度变化对水温的影响比较明显。当水深为1.5m,环境温度为-17℃,设计坡度为1/1300时,水流出口温度低于0℃;环境温度为-25℃,设计坡度小于等于1/750时,水流出口温度低于0℃,因此在渡槽设计时,应结合修建地区的输水流量或水深来设计最优坡度。     

贯流泵装置出水流道进口区压力及速度场分析

为分析贯流泵装置出水流道进口区流场的非定常特性,在考虑水泵与流道的水力相互作用基础上,采用RNG k-ε湍流模型对贯流泵装置进行全流道的非定常数值计算。通过非定常求解预测的贯流泵装置能量性能数据与物理模型试验值进行对比,验证数值计算方法的可信度,分析出水流道进口区非定常压力及速度场的演变规律。结果表明:(a)贯流泵装置数值预测的扬程系数与模型试验结果的最大相对误差为3.15%,效率的最大相对误差为3.07%。(b)出水流道进口区轴面速度场的波谷数与导叶体的叶片数相同。(c)随着流量系数的减小,出水流道进口区的轴面速度场的波峰特征越趋明显,轴面速度的尾迹特征逐步增强。(d)水流经出水流道扩散,速度逐步减小而压力逐渐增大,出水流道进口区的脉动主频受叶轮旋转的影响很小,压力波动主要受导叶体进口流态和导叶体结构的双重影响。(e)不同工况时各监测点的主频及次主频均为低频脉动。     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

液力透平的数值计算与试验

设计了液力透平试验台,对一单级液力透平进行了试验,得到了外特性曲线.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行了数值计算.分析了液力透平在不同流量下的压力场和速度场,得到了内部流场的分布规律.应用速度三角形对液力透平叶轮和尾水管内部速度场随流量变化规律进行了研究.结果表明:离心泵反转可用作透平运行,并具有较高的效率;最高效率的数值计算与试验结果相对误差为4.85％;透平内部的压力从蜗壳进口经叶轮到尾水管逐渐减小,进出口压差随流量增加而逐渐增加;在透平叶片背面和工作面存在漩涡区域,漩涡位置和区域大小随流量而变化;在尾水管横截面上存在的圆周速度分量随流量而变化.     

含油污水滤床过滤性能试验研究

在油田污水处理系统中,过滤装置性能的好坏对整个污水处理工艺的效果有直接影响。对含油污水滤床过滤特性进行了试验研究,考察了滤料种类以及滤速等因素对污水过滤效果和压降的影响。研究结果表明,在石英砂、无烟煤和核桃壳3种滤料中,核桃壳对污水中原油的过滤效果较好,核桃壳和石英砂对污水中固体悬浮物的过滤效果较好;颗粒粒径较大的无烟煤滤层压降较小,核桃壳和石英砂滤层压降较大。不管何种滤料,污水在滤层中的压降随滤速的增加均单调增加。对污水中原油的去除效果来说,无烟煤和核桃壳随滤速的增加过滤效果变差,但对于石英砂滤料,在试验滤速范围内随着滤速的增加,污水的过滤效果却变好。     

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。     

含油污水滤床过滤性能试验研究

在油田污水处理系统中，过滤装置性能的好坏对整个污水处理工艺的效果有直接影响。对含油污水滤床过滤特性进行了试验研究，考察了滤料种类以及滤速等因素对污水过滤效果和压降的影响。研究结果表明，在石英砂、无烟煤和核桃壳3种滤料中，核桃壳对污水中原油的过滤效果较好，核桃壳和石英砂对污水中固体悬浮物的过滤效果较好；颗粒粒径较大的无烟煤滤层压降较小，核桃壳和石英砂滤层压降较大。不管何种滤料，污水在滤层中的压降随滤速的增加均单调增加。对污水中原油的去除效果来说，无烟煤和核桃壳随滤速的增加过滤效果变差，但对于石英砂滤料，在试验滤速范围内随着滤速的增加，污水的过滤效果却变好。     

转速对贯流泵装置流道水力参数影响的数值分析

为了研究贯流泵装置进出水流道水力性能受转速的影响规律,以贯流泵装置为研究对象进行全流道的数值计算,通过将能量性能数值预测结果与物理模型试验结果对比,验证了数值模拟结果的有效性。在考虑水泵与进出水流道内流相互影响条件下定量分析转速对进出水流道水力性能参数的影响规律。结果表明:(a)不同转速时进水流道水力损失比与流量系数的关系曲线变化趋势基本相同。相同转速时,随着流量系数的增大,进水流道水力效率逐渐减小,流道出口环量先减小、后增大;相同流量系数时,进水流道出口面的平均环量随转速的增加而增加。(b)不同转速时,随着流量系数的增大,出水流道进口入流涡角相对值先减小、后增大。在相同流量系数时,随着转速的增加,出水流道的静圧比逐渐增加,出水流道进口面的偏流角分布基本相同。