过水建筑物变态模型水流相似性试验研究

参照黄河山东齐河河段北展分凌(洪)区豆腐窝分洪闸进行了模型设计和试验．依据实体模型相似理论，结合河道模型设计经验，选定变率分别为1.0、3.0、5.0、8.0、10.0、13.3的6个概化模型．对5个变态模型和1个正态模型的泄流能力、闸上游流场进行了试验对比研究．试验结果表明：变态系列模型垂线平均流速沿断面宽度的分布与正态模型一样，不同变率模型各断面平均流速与正态模型流速的偏离程度不大；流量系数与变率大小无明显规律，变态模型的流量系数比正态模型增大约0.06～0.22倍；建立了各变态模型的相对水头与流量系数m的表达式．     

一种基于WENO格式的一维溃坝水流数值模拟研究

采用一维Saint-Venant方程组,应用WENO格式和Runge-Kutta时间离散的思想,进行溃坝水流的数值模拟,得出了水位和流速的沿程分布,并与理论解比较,发现数值解在间断波附近没有出现数值振荡,水位和流速数值解与理论解吻合较好,表明WENO格式是一种进行溃坝水流模拟的非常理想的差分格式.     

多级闸门调控下徒骇河流域雨洪演进模拟与分析

在多级闸门调控条件下,利用一维水动力模型软件Mike11软件建立了降雨径流和水动力耦合模型,设计了闸门全开、水位控制、水位差控制3种调控模式;对不同典型年下雨洪演进过程进行模拟,得到河道沿程水位流量变化趋势。结果表明:模型典型断面的模拟结果较好,各参数率定值可靠且可以基本反映雨洪演进过程,上、中、下游河床糙率率定值分别为0.029、0.033、0.035;水流状况受人工调控明显,主要表现在洪峰流量大小、洪峰出现时间以及闸前最高水位的变化上。     

位山灌区输沙渠泥沙运移特性研究

以山东省聊城市位山灌区东输沙渠为例,以控制渠道泥沙淤积为目标,基于水力学模型MIKE 21构建相应的平面二维水沙模型,根据水流特性(流速与水位)、泥沙纵向特征及淤积总量特征对泥沙运移特性进行探究,并设计典型工况对水流特性及泥沙淤积分布规律进行模拟预测,筛选保水输沙的最佳方案。结果表明：水流与泥沙模型具有较高的精度,可适用于研究输沙渠泥沙运移特性;渠道流速、水位沿程变化趋势相似,渠道内的泥沙随着流量增大而显著减少,在流量为40 m³/s时,水流可以达到冲沙目的并且不会冲刷渠底。     

库区交汇河段水动力特性试验

以辽宁大凌河白石水库库区交汇河段为研究对象,通过模型试验,研究不同因素影响下其水动力特性的变化。结果表明:库区交汇流河段水深沿程增加,过流面积沿程加大,交汇口以上干支流流速沿程增加,而交汇口以下流速呈现沿程减小的显著特征;在入汇口下游的支流同侧必然存在回流区,随着汇流比的增加,回流区范围增大;坝前水位升高时,交汇区内流速绝对值减小,沿程变化率减小,主流线弯曲程度加大,回流区范围增大。     

多因素影响的梯形明渠三维流动规律

为了研究梯形明渠三维流动规律,使用流体动力学软件Fluent的Realizable k-ε模型对梯形明渠进行了模拟.首先,数值模拟了边坡坡度比为1、流速为1m/s条件下的三维流动.数值结果表明:对称面上流速的沿程变化不显著,底区流速满足对数律分布,外区流速用乘幂公式拟合有一定的误差.其次,分析了同一高度横向各点的速度值、静压、总压的沿程变化,壁面上不同高度切应力、总压的沿程变化和出入口的总压差.最后,考察了8种不同坡度、8种不同流速情况下边壁、床面的切应力、总压的变化趋势,得到了切应力和总压随流速的计算公式,揭示了梯形明渠的流动规律.     

基于ENO格式的一维溃坝水流数值模拟

将ENO格式和Runge-Kutta时间离散的思想应用于一维Saint-Venant方程组的求解,数值模拟溃坝洪水,得出了水位和流速的沿程分布.经与理论解比较可知,数值解在间断渡附近没有出现数值振荡,水位和流速大小与理论解均吻合较好,表明采用ENO格式所建立的高分辨率模型能够很好地模拟溃坝波的演进过程.     

明渠非恒定流及输沙试验系统

为研究明渠非恒定流运动特性和输沙机理,建立了长20m,宽29.5cm,高40cm的水槽非恒定流实验系统。该系统包括变坡水槽、供水控制、水位和流速量测、推移质循环及测量5个部分。通过计算机控制生成设定的非恒定流过程;沿水槽架设的6个压力传感器监控沿水槽的水位变化;采用二维激光流速仪测量垂线流速分布。初步试验结果表明:该系统可以生成稳定可重复的非恒定流过程,得到包括水深、流量、流速及输沙率变化的大量非恒定流试验数据,为洪水波的运动特性及输沙特性研究奠定了基础。     

曝气转盘作用下的氧化沟流场特性

采用声学多普勒测速仪(ADV)在1号、2号曝气转盘同时运行时测量氧化沟模型内流速场,通过对流速场测量数据的拟合分析,得到氧化沟第2直道内曝气转盘上游、下游流速沿程变化的数学表达式.研究结果表明:曝气转盘上游、下游流速沿垂线分布、横向分布、内外分区界限及沿程变化规律均不同,曝气转盘上游水力特性与典型明渠中弯道出流相似,曝...     

换热器内弹性管束流体组合诱导振动响应的数值分析

为了探讨换热器内弹性管束在流体诱导下的振动特性,采用流固耦合的弱耦合法,研究了弹性管束在不同流速的壳程和管程两场流体组合诱导下的振动响应,并对比分析了壳程流体和管程流体对弹性管束振动响应的影响。研究表明:当壳程和管程流速一定时,弹性管束两监测点各方向的振动主频、谐频大小一致,且振动主要体现为面内振动。壳程流速较低时,监测点沿壳程流速方向的位移曲线存在明显的二倍谐频。壳程流速变化对管束振动响应的影响较大,管程流速变化对管束振动响应的影响较小,说明弹性管束的振动主要由壳程流体引起。由于流体的冲击和管束重力的影响,当壳程流速较低时,管束沿壳程流速方向的振动平衡位置较低,随着流速的增加,管束沿壳程流速方向的振动平衡位置逐渐上移。