外秦淮河武定门闸上游偏流淤积成因及流态改善措施

针对南京市外秦淮河武定门闸上游偏流易淤问题,建立物理模型试验,结合实测资料和理论分析,对闸上游河道淤积成因进行了深入分析,并提出增建导流墙对闸前河道流态改善的措施。研究结果表明:受闸上游弯道影响形成偏流,闸前河道两侧产生左大右小两个明显回流区,导致左侧河床较右侧淤积明显;水闸常年运行,大部分时间闸前河道水流动力较弱,易形成缓流淤积。通过闸前设置导流墙,可以改变闸前河道流态,使左右两侧回流区范围显著减小。     

分流闸三维水流数值模拟

本文通过数值模拟方法对某工程分流闸进行三维水流模拟,计算采用标准k-ε双方程紊流模型,有限体积法离散方程,对自由表面采用VOF方法进行处理。计算结果表明分流闸前扩散段水流流态稳定,分流墩前横向流速对闸孔主流未产生较大影响,临时封堵电站进口闸闸门前水面壅高。     

氧化沟导流墙体型研究分析

提出了一种新型的非等厚度导流墙。用数值模拟的方法研究了新体型导流墙氧化沟内的流速场,与常用等厚度半圆体型导流墙氧化沟内的流速场进行比较。研究结果表明,在同等边界条件下,新体型导流墙能够更好地改善氧化沟弯道水流流态,减小隔墙末端回流区域的大小,并能增加沟道内高流速区域所占的比例,同时也能提高水流流速大于0.3 m/s区域所占的比例。     

关于船闸（连通器）放水时间的讨论

当船闸放水的时候，由于水位的高度在变化，流水孔的压强和水流的体积也在变化，因此，关于填满下游闸池水位的计算也就非常复杂，本就两种不同的情况来解决这个复杂问题：上游闸池水位不变和上游闸池水位下降。     

泵站调节池水力优化的数值模拟

基于定常不可压流体的控制方程和重整化群(RNG)湍流模型,采用CFD技术,通过SIMPLEC算法,计算了6种导流墙布置方案的泵站调节池定常流动,并且通过物理模型验证,定量分析了导流墙布置方案对调节池水流流动的影响.研究表明:导流墙间隔为10L时,过小的间隔导致调节池内边壁脱流现象严重;导流墙间隔为16L时,过大的间隔又使得调节池内水流流速过低;增加1m调节池挖深时,调节池流态改善不明显并且增加工程造价;利用21L和10L宽窄相间的导流墙布置形式,底部流速达到不淤流速的同时可以有效降低调节池水头损失近1.2m,为泵站前池的流态提供一定的保障,其中L为导流墙宽度.基于数值模拟结果提出的调节池布置方案可应用于工程实际.     

关于船闸(连通器)放水时间的讨论

当船闸放水的时候,由于水位的高度在变化,流水孔的压强和水流的体积也在变化,因此,关于填满下游闸池水位的计算也就非常复杂,本文就两种不同的情况来解决这个复杂问题上游闸池水位不变和上游闸池水位下降.     

强弯河道水流结构及离散特性研究

对180°强弯河道水流结构及离散特性进行了研究.采用三维多普勒超声流速仪(ADV)对强弯河道5个典型断面的流速场进行了量测,得到了各典型断面上的实测流速资料;进而采用改进的分区模型,分别对强弯河道的横向和纵向离散系数进行了研究.结果表明:在弯道进口段,凹岸附近水流受到限制,流速减小,凸岸附近水流流速增大,纵向剪切流速较大,故纵向离散系数较大,此时二次流尚未形成,横向掺混并不剧烈,所以横向离散系数还比较小.随着水流入弯的不断发展,弯道内二次流逐渐形成并不断增强,最大流速逐渐向凹岸转移,此时横向剪切逐渐增强,横向离散系数逐渐增大;而纵向剪切趋于平缓,纵向离散系数逐渐减小.在弯顶附近,二次流得到充分发展,横向离散系数达到最大值.在弯道下游段,二次流强度逐渐减弱,横向剪切流速减小,使得横向离散系数逐渐减小,此时最大流速转移到凹岸附近,流速分布变化趋于平缓,纵向剪切流速变化幅度较小,纵向离散系数基本趋于稳定.     

临泉城西闸闸室段稳定设计分析

在城西闸闸室稳定设计中，利用公路桥桥面适当填土来调整闸室的重心位置，并增做刺墙以减小空箱岸墙的墙后受荷宽度。针对水闸工作条件复杂、水位变幅大及正反向运行的情况，采用空箱内进水以增加其上部荷重，并进行多种方案比较，从中选取最佳进水组合。     

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.     

氧化沟导流墙偏心设置的探讨

氧化沟弯道处设置导流墙以改善水流流态,提高氧化沟的运行效果。目前导流墙一般采用偏心设置,偏心距由经验确定。根据导流墙下游流速分布的要求,运用水力学基本理论,导出了氧化沟导流墙偏心距的计算公式,并结合工程实际情况,对导流墙的设置进行了讨论。当氧化沟导流墙半径小于沟宽的一半时,导流墙偏心设置,导流墙偏心距一般在0.5 m左右;导流墙半径等于或大于沟宽的一半时,导流墙可以不偏心设置。     

水工闸门振动稳定性研究

水工闸门在启闭过程中或局部开启时,常发生振动,其中大振幅不稳定性振动或自激振直接影响闸门的安全运行。本文首先讨论水工闸门振动激励和稳定性类型,提出了负阻尼失稳和负刚度失稳两种形式,总结了平面闸门、弧形闸门、水力自控闸门等各类闸门的振动稳定性研究成果,分析了拓动失稳机制及各类失稳型式相互关系,提出了相应的稳定性指标,供工程设计参考,以便设计出无危害性振动的闸门。     

泄洪洞突扩突跌段空化特性的试验研究

结合九甸峡水利枢纽泄洪洞工程,在常压模型试验的基础上,通过减压模型实验,探讨了光滑壁面及存在多种尺度凸体时,弧形闸门突扩突跌段侧墙在各级水位及各种相似真空度下的空化特性。实验结果表明,侧墙压力分布特性类似于易于发生空化的反弧段,在清水区内空化特性对不平整度比较敏感,而掺气区域对空化噪声有很好的屏蔽作用。     

具有卫星厅的机场航站楼登机口分配研究

机场航班量快速增长,导致登机口不足,增加卫星厅是解决登机口不足的新方案。本文在考虑新增卫星厅对中转旅客的影响的情况下,对登机口分配的问题进行研究。以成功分配航班数最多、登机口使用数目最少以及中转旅客花费时间最短为优化目标,根据问题的数学描述和登机口分配的基本原则,建立了多目标最优化模型,并使用遗传禁忌搜索(GA-TS)算法对模型进行求解。在给出的案例中,该方法能够给510个航班成功分配登机口,占航班数的84.16%,使用了64个登机口,占可用登机口的92.75%。本方法能够解决对新建卫星厅后带来的登机口分配问题,减少旅客的中转时间,对优化登机口分配具有积极意义。     

钢闸门结构时变刚度模型及其可靠度评估

基于可靠性原理，建立了水工钢闸门结构正常使用极限状态刚度可靠度分析的极限状态方程，提出了钢闸门结构刚度可靠度分析的3种计算模式．对影响钢闸门结构构件刚度衰减的主要因素——钢材锈蚀进行了统计分析，得到了锈蚀规律，并进一步分析得到了闸门构件刚度的衰减模型．以受弯构件为例，采用JC法对其刚度可靠指标进行了计算分析．结果表明，其刚度可靠指标满足结构可靠性总原则的要求，且露顶门的刚度可靠指标大于潜孔门的刚度可靠指标，从而初步确定了现行水工钢闸门设计规范正常使用极限状态的刚度目标可靠指标。     

Algorithm of Dynamic Operation Process of Hydraulic Automatically Operated Canals with Constant-Downstream Level Gates

On the basis of analysis the governing process of downstream water level gates AVIO and AVIS, a mathematical model for simulation of dynamic operation process of hydraulically automated irrigation canals instalIed with AVIO and AVIS gates is presented, the main point of this rnathematical model is firstly applying a set of unsteady flow equations （St. Venant equations here） and treating the condition of gate movement as its dynamic boundary, and then deeoupling this interaction of gate movement with the change of canal flow. In this process, it is necessary to give the gateg open-loop transfer function whose input is water level deviation and output is gate discharge. The result of this simulation for a practical reach has shown it has satisfactory accuracy.     

水工弧形钢闸门动力不稳定性研究

定量估计了3种情况下弧形钢闸门支臂动力失稳的可能性：小开度、支臂与面板联接处无切向位移与侧向位移,主梁相对挠度〈1／600。Iax〉Iay／3且闸门下游无旋滚时不会形成参数共振;大开度、支臂与面板联接处有侧向位移时,深孔弧形门容易引起参数共振,表孔弧形门不易形成参数共振;小开度．支臂与面板联接处有切向位移,两种负阻尼同时存在,若单位挡水面积上用钢置不足,有可能使负阻尼大于结构阻尼导致支臂动力失稳．给出了判断动力失稳所必须的弧形闸门结构阻尼比的原型观测结果,它表明表孔弧形闸门的结构阻尼比是很小的．     

滨海平原河网浅水动力分区特性研究

以浙江省姚西北地区平原河网为例,简化感潮河段闸门控制运行的数学模型,研究挡潮闸运行期间闸上游河道水面线的扰动规律.据此,对河网进行水动力分区,确定各区洪水水力特性.应用HEC-RAS软件进行数值计算,结果表明,该结论合理、可靠,可为姚西北平原河网水动力分析和防洪调度提供理论和技术支持.     

注塑模浇注系统的平衡分析与设计程序

本文提出了浇注系统的平衡分析与设计准则,建立了数学模型,编制了相应的计算程序,并给出了计算实例.     

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF（volume of fluid）的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.     

超导非绝热几何量子计算及其优化控制

为实现量子门的高保真度和强鲁棒性,提出基于超导量子电路体系的非绝热几何量子计算方案.仅通过对超导比特施加含时共振微波驱动的方式,可以在超导比特上实现任意的单比特几何量子门.同时,在2个电容耦合的超导比特体系中,非平庸的2比特几何量子门也可以类似地实现.结果表明:提出的非绝热几何量子计算方案不仅对几何量子操作具有较好的鲁棒性,还可以与优化控制技术兼容,进一步增强量子门的鲁棒性.该方案的提出使容错固态量子计算的研究与发展向前迈出了重要的一步.