弯道水流紊动强度

采用先进的三维声学多普勒流速仪对水力光滑壁面的弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究，较为全面地测量了弯道水流的三维时均流速和脉动强度等．根据试验数据，探讨了弯道水流的紊动机理，分析了弯道水流的紊动特性，得出了弯道水流纵向相对紊动强度的数学表达式；同时还对弯道水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较．     

高含沙水流紊动输送

通过理论及资料分析研究了清水、低含沙水流和高含水流的紊动粘性系数变化规律。结果表明，考虑紊流相干结构的清水水流紊动粘性系数随尾迹强度的增加或减小而相应增减。低含沙水流紊动粘性系数随含沙量增加而减小，即挟沙后水流紊动强度减弱。高含沙水流紊动粘滞系数更是如此，且垂向最大值偏离中间水深向下移。紊动粘性系数与含沙量、冲刷、淤积状态有关，宾汉极限剪切力对紊动粘性系数有较大影响。     

错口丁坝回流尺度的研究

通过理论分析和水槽实验，阐述了错口丁坝间相互影响的机理，得到了错口丁坝的回流长度、回流与主流的分界边线及其最大宽度公式。     

考虑水流紊动的丁坝下游回流区水流挟沙力研究

研究复杂流态下丁坝回流区水流挟沙力的变化规律,对于优化丁坝设置具有重要的意义.基于丁坝水流紊动实验所得主流区、回流正流区和回流负流区的水流紊动强度,利用水流切应力和流速的关系,建立了考虑水流紊动强度的丁坝回流区水流挟沙力公式.利用此公式解释丁坝后的淤积现象、三峡永久船闸上引航道口门区淤积以及桥墩后部漩涡冲刷现象,并给出不同紊动强度下主流区、正流区和负流区不淤流速.公式可用于回流河段泥沙数值模型中.     

错口丁坝在水流中的相互作用

通过水槽实验和理论上的分析推导，得到了错口丁坝的主流流场和压强场变化规律，导出了丁坝错口布置状态下，上游的最小回流长度，从而揭示了错口丁坝间相互作用、相互影响的机理，为进一步探讨丁坝群的回流尺度提供了一个基础性的方法和思路。     

紊动射流的近区初始稀释

本文研究运动淡水水体中紊动射流的近区掺混规律.应用紊动射流特征长度比尺法给出了射流中心线轨迹及初始稀释度模型.通过底部潜没扩散器排放与岸边单孔排放水槽试验,建立了扩散器工程参数:出口流速、孔数、扩散器长度、孔径等与污水带轨迹及初始稀释度之间的关系.以实例介绍了成果的工程应用.从稀释扩散能力看,底部潜没排放方式明显优于岸边排放方式.结果表明:长度比尺法物理概念明确、计算简单、应用方便,特别适合于扩散器工程的规划和初步设计.     

漫水丁坝和丁坝群防护的试验研究

根据水工模型试验研究和工程现场考察,对漫水丁坝附近的水流结构,河床变形的特点进行了分析和研究;以不漫水丁坝为基础,提出了漫水丁坝冲刷深度的计算方法;从总结工程实践经验出发,提出了关于坝型、不同地区、不同河段等条件下修建漫水丁坝及丁坝群方面的建议。     

丁坝挑角及长度对回流区流动特性影响的数值模拟

为探究丁坝挑角及长度对坝后回流区流动特性的影响,利用计算流体力学(CFD)方法,模拟宽浅河道中丁坝挑角上挑60°、正挑、下挑120°,及丁坝投影长度为0.12,0.2,0.3 m条件下回流区流场和湍动能及湍流黏度的分布。结果表明:丁坝回流区最大相对长度L/B及最大相对宽度W/B与丁坝相对投影长度b1/B成正相关;湍动能沿着流动分离区域向两侧及下游扩散衰减,其最大值出现在坝后流动分离处;丁坝的投影长度和挑角直接影响湍动能和湍流黏度的大小和分布;随着水深增加,湍动能和湍流黏度分布规律不变,其值随着水深的增加而小幅减小。     

城市雨水口流场及紊动特性试验研究

基于具有上下两层结构的城市洪水综合试验平台,使用三维超声多普勒流速仪(ADV)测量较大水深条件下雨水口周边流速与紊动强度的三维分布.试验结果表明:当来流水深较大时雨水口中心会出现一地漏漩涡,来流与漩涡共同作用引起雨水口周边流速显著增加.漩涡中心处流速相对较大且流速纵向分量与来流方向相同侧平均流速大于相反侧,各试验工况条件下最大流速均位于雨水口下游边缘附近.雨水口引起的漩涡增大了水体的紊动强度,紊动强度的平面分布与流速平面分布较为类似,工况2条件下平均湍流动能由水槽进口处0.004m2/s2增加至雨水口下游边缘处0.145m2/s2.水体剧烈的紊动效应使底床摩阻的影响相对减弱,流速沿垂线呈常数型和线性型分布,不符合明渠水流对数型的分布特征.     

基于含沙紊动水流掺混长度的含沙量垂线分布

根据Prandtl掺混长度理论对紊流动量传递的假设,推广得到挟沙水流中泥沙扩散对应的含沙紊动水流掺混长度。类比Prandtl动量传递系数与紊流掺混长度的关系,由含沙紊动水流掺混长度推导出与实测数据吻合较好的泥沙扩散系数,得到新的含沙量垂线分布公式,并利用多个海域实测资料对其进行验证。验证结果表明,新的含沙量垂线分布公式能够较客观地反映含沙量垂线分布规律。     

界面湍动对湿壁塔液相传质系数的影响

选用乙醚的低浓度水溶液为研究对象，在湿壁塔中液相层流流动状态下，考察乙醚解吸过程中传质系数与Marangoni数之间的变化．实验结果表明当平行于界面的表面张力差超过临界值后，Marangoni界面湍动效应将发生，随之导致传质系数较之只依赖扩散传质时增大，并且传质效果的强化程度同Marangoni界面湍动的强度有关．进一步的实验数据拟合结果表明传质增强因子F同Ma数之间符合幂函数关系，结果有助于利用Marangoni界面湍动增强传质效果．     

Statistical models for intensity and phase fluctuation of laser light in a turbulent medium

The probability density function of irradiance fluctuations in a turbulent atmosphere remains an open topic of research.It is generally considered that the speckle field has an elliptical-Gaussian speckle distribution,but because of its complexity there is still no exact analytical solution.By introducing the concept of random fluctuation intensity and using an equiprobability density ellipse,exact models of the random fluctuation intensity and its phase are proposed.Through theoretical analysis and numerical simulation,it is concluded that the random fluctuation intensity and its corresponding phase are independent only under the circular-Gaussian approximation.     

扭旋叶片组合对静态混合器流场特性影响

运用FLUENT计算软件,对一个截面上安有一至四个扭旋叶片的静态混合器内流场分别进行模拟计算分析。结果表明： 单叶片静态混合器内仅有一个较大旋涡,而多叶片组合静态混合器内有数量为叶片数量二倍的旋涡,且两两旋向相反交替排列;按单叶片、双叶片组合、三叶片组合、四叶片组合顺序静态混合器内湍动能与湍流强度呈递增趋势;在同一流速下按双叶片组合、三叶片组合、单叶片、四叶片组合顺序各混合器流体阻力逐渐增加。     

高斯-谢尔光束通过湍流大气任意粗糙目标的散射统计特性

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和任意粗糙目标模型,考虑大气湍流对激光从发射机到目标和从目标到接收机的影响,研究部分相干高斯-谢尔光束经任意粗糙目标散射后的统计特性.我们假设相位结构函数占优,推导了接收场处互相关函数的表达式,平均强度以及波前相干长度大小,并对此进行数值模拟.结果表明,接收面的平均强度与粗糙面的横向相关长度与表面高度均方根有关;接收场的波前相干长度与湍流强度、表面粗糙度、传播距离和光源相干度有关.     

渤海区域营运船舶碳排放强度指标核算与评级

为评估我国渤海区域营运船舶碳排放强度,通过收集散货船、液货船等船舶航行数据,分析船舶能效营运指数、船舶营运能效性能指标、年度船舶能效率等碳强度指标,研究船舶载重吨、航速等因子与碳强度指标的相关性,并分别对散货船和液货船进行年度碳强度评级。结果表明：散货船三种碳强度指标均位于10-6数量级,液货船则位于10-5数量级,其他船舶类型能效营运指数和年度船舶能效率位于10-4数量级,船舶营运能效性能指标位于10-3数量级,散货船营运能效较好。利用年度船舶能效率指标对散货船与液货船进行了2023年度评级,C级以上船舶分别占80%和100%。利用船舶能效营运指数和船舶营运能效性能指标进行评价,散货船C级以上船舶仅占20%,液货船C级以上船舶分别占50%和75%,液货船三种指标评级均优于散货船。在保持当前营运条件下,2023-2026年液货船碳强度指标评级基本保持在C级以上,船舶评级表现良好,而散货船满足C级的船舶占比从80%降至40%,呈现下滑趋势。最后,根据研究结果提出了相应船舶营运降碳措施。     

管内窄边扭旋元件诱导螺旋流的旋流强度分析

为了研究螺旋流在形成、发展及衰减过程中旋流强度的变化规律,采用数值模拟方法对管内置窄边扭旋元件诱导产生的螺旋流进行分析,得到了雷诺数和元件扭率对旋流强度的影响规律。结果表明：流体进入扭旋元件后,在元件两侧形成两个与主螺旋流旋向相反的二次涡流;流体流出扭旋元件后,旋流螺距经历一个由大变小,再由小变大的过程;在螺旋流形成发展阶段,雷诺数对旋流强度影响较小,旋流强度随着元件扭率的增大而迅速提高,由于惯性作用旋流强度在元件出口1/6元件长度处达到最大,该位置与雷诺数和元件扭率无关;整个螺旋流发展阶段旋流强度呈现一种指数变化规律;流体流过旋流强度最大截面后,由于流体粘滞力大于惯性力,旋流强度以近似线性的规律衰减,雷诺数越大衰减速度越慢,扭率对旋流衰减速度影响较小。     

基于流场验证的紊流施密特数对街道峡谷污染物扩散数值模拟的影响

以城市街道峡谷的水槽和风洞试验数据为依据,利用ANSYS Fluent软件,数值模拟了街道峡谷内的流场(包括时均流动和紊流强度)及污染物浓度。结果表明:标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和标准k-ω紊流模型均能基本正确地模拟街道峡谷内的流场和浓度场;紊流施密特数Sct对浓度值有明显的影响,街道峡谷内的浓度值随Sct的增加而变大,当Sct取1.3时,浓度值和试验值吻合最好;由于标准k-ω模型对流场的模拟结果相对最好,其模拟的浓度场也与试验值吻合最佳。街道峡谷内的浓度分布由时均流输运和紊流扩散共同决定,因此,合理的Sct数不能仅仅依据浓度值与试验值的吻合度来选取,而应首先保证流动模拟的准确性。     

信号直接调制色泵噪声的单模激光光强涨落

应用线性化近似方法计算了信号直接调制方式下由具有色关联的色泵噪声和色量子噪声驱动的单模激光增益模型的光强相对涨落，分析了噪声和调制信号等参量对光强相对涨落的影响，结果表明，泵噪声自相关时间与量子噪声自相关时间及其比值对光强相对涨落起到重要的作用．