曲线坐标系下考虑植被影响的k-ε-A_p固液两相双流体湍流模型

该文建立了曲线坐标系下考虑植被影响的三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型,模拟弯曲渠道内布置水生植被后水流和泥沙的运动结构以及弯道内的河床变形.通过模拟试验室60°弯道内流经植被的水流流速平面结构和断面分布,验证了模型中液相模块的准确性.通过模拟60°弯道内不同植被布置情况对水流泥沙运动和床面变形的影响,验证了模型中床面变形模块的准确性.数值结果较好地再现了试验规律.计算结果表明在弯道内布置植被改变了水流流速分布,植被覆盖区域的水流流速明显降低,泥沙运动减弱;非植被覆盖区域的水流流速增大,泥沙运动加剧;合理布置植被可以减缓弯道凹岸的泥沙侵蚀;数值计算结果和试验结果之间的比较表明三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型处理推移质运动的方法比三维单流体模型更加合理.     

曲线坐标系下考虑植被影响的k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型

该文建立了曲线坐标系下考虑植被影响的三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型,模拟弯曲渠道内布置水生植被后水流和泥沙的运动结构以及弯道内的河床变形.通过模拟试验室60°弯道内流经植被的水流流速平面结构和断面分布,验证了模型中液相模块的准确性.通过模拟60°弯道内不同植被布置情况对水流泥沙运动和床面变形的影响,验证了模型中床面变形模块的准确性.数值结果较好地再现了试验规律.计算结果表明在弯道内布置植被改变了水流流速分布,植被覆盖区域的水流流速明显降低,泥沙运动减弱;非植被覆盖区域的水流流速增大,泥沙运动加剧;合理布置植被可以减缓弯道凹岸的泥沙侵蚀;数值计算结果和试验结果之间的比较表明三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型处理推移质运动的方法比三维单流体模型更加合理.     

双层刚性植被明渠水流特性实验研究

基于粒子图像测速(PIV)技术对双层刚性植被水流进行了水槽实验,分析了植被在不同流量、水深以及不同植被排布方式下对水流的影响,研究了双层刚性植被水流的纵向流速、垂向流速和紊动强度等水力特性.实验结果表明:当水深和流量相同时,线性排列的植被对水流的抑制效应强于交错排列的植被;当植被排布方式相同,流量和水深在一定范围内增大时,植被对水流的抑制效应也随之增大;双层植被的存在,使水流的流动结构及紊动特性变得更为复杂,在植被层顶部附近物理量变化最为显著.     

水流剪切力对活性污泥特性影响的试验研究

利用SBR反应器模型研究了水流剪切力对活性污泥沉降特性和活性的影响;通过不同水流剪切力下活性污泥絮凝体形态及微生物类型的比较,分析了水流剪切力对活性污泥特性的影响机理.结果表明:SBR系统中的活性污泥对水流剪切力的变化较敏感;剪切力会影响活性污泥的微生物生态系统,改变絮凝体的结构;利用水流剪切力来改变SBR反应器中活性污泥的沉降特性和活性是可行的.     

柔性淹没植被对生态河道洪水波影响研究

为了研究生态河道中的植被对河道水流产生的阻力问题,分析了糙率与平均流速、水深、植被密度之间的关系,总结出柔性淹没植被情况下的糙率公式,并通过数值计算求解一维圣维南方程,从流量、水位、流速三个方面来分析柔性植被对洪水波传播的影响.研究结果表明:植被的存在虽然会增大河床糙率,但当水位和流速增大时,植被对糙率的影响会降低;从糙率对洪水波影响来看,若糙率越大,则流量、流速越小,水位越高.     

明渠紊流中淹没柔性植被流固耦合大涡数值模拟

水生植被广泛存在于天然河道、湖泊及湿地,是河流生态系统的重要成分.它通过改变明渠水流时均及紊动结构来改变河道水流阻力,并在水流作用下发生弯曲和摆动,形成复杂的流固耦合作用.研究柔性植被在水流作用下的运动响应,能够更精确地解析植被的阻水效应.本文采用基于嵌入式迭代浸入边界法的高效能三维紊流计算程序CgLes,开展流固耦合数值模拟,研究柔性植被在水流作用下的弯曲及运动响应,分析植被涡激振动特性及水流阻力规律.模拟结果表明,植被运动以展向摆动为主导,植被刚度对植被运动轨迹和摆动周期有显著影响,进而影响植被的阻水规律.在水动力条件相同的情况下,植被的摆动周期与植被的弹性模量有关,且不受流场影响.随着刚度系数增大,植被运动模式从准周期性摆动变成周期性摆动,最终发展为刚性情况下的静止直立状态;植被刚度较大且间距较小时,植被存在逆流向弯折现象;在刚度较大时,柔性植被随着水流而摆动,抑制流速发展;但是当柔性植被刚度较小时,植被接近倒伏,明渠的平均流速对比刚性植被情况增大;本文算例中植被刚度对平均流速的影响最大约为2.47%.植被间距对植被的下弯幅度影响较小,但对展向摆幅作用显著;平均流速随植被间距增大...     

膜孔灌溉田面水流运动特性试验研究

根据膜孔灌溉大田灌水试验资料，分析了膜孔灌溉田面水流动特性,研究了单宽流量和开孔率对田面水流推进及消退特性的影响，提出了膜孔灌溉田面水流推进曲线符合幂函数规律，水流消退曲线符合一元二次函数规律。该项成果为膜孔灌溉理论与技术的进一步研究遵了基础。     

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。     

隔板絮凝池水流结构对水质浊度影响的探讨

对传统往复隔板絮凝池所存在的水流条件不理想而造成的能量分配不合理、水头损失过大等问题,提出了将絮凝池拐角及隔板断面设计成圆弧 形的方案,对现有絮凝池与改进后池形的水流结构进行了分析研究,就两种方案的不同进水流量、不同原水浊度及投药量时的水质浊度做了测试,同时还对不同方案及进水流量和加矾量出水浊度的关系进行了探讨。研究表明,改进后的方案可改善絮凝池中不合理的水流结构、降低水头损失、缩短絮凝时间,是达到高效絮凝的有效途径。     

有限流动水域浮体结构对水流结构的影响

基于物理模型试验,研究浮体结构在有限流动水域运行过程中对下游水流流动结构产生的影响。在不同浮体结构位置及来流条件下,对下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行了测量分析。结果表明:浮体结构位置对流速分布及流速不均匀系数存在明显影响;来流条件的改变同样对两者有较大的影响,其影响随着来流流量的增大而增大;回流区的长度受浮体结构位置以及来流流量影响都较大。在实际工程中,应重点关注浮体结构位置及来流流量变化引起的水流流动结构改变。     

含沙掺气高速水流壁面脉动压力特性

在阐述水流脉动压力基本理论的基础上，对含沙掺气高速水流的脉动压力进行了试验，研究了水、气、沙三相流体的压力脉动特性，探讨了掺气、含沙量等参数对水流压力脉动幅值特性，频率特性的影响。     

测试水流冲刷剪切作用的试验研究

为了测试水流对水工混凝土的冲刷作用 ,研制了一种改型的水流剪切力测试仪 ,可以在水中不受正压力的影响 ,测试水流产生的剪切作用。这种设备制作简单、成本低廉 ,不需要特殊材料和专门加工。经过标定后 ,测试数据很精确。利用这种仪器进行大量的、不同检测环境的试验 ,根据采集的数据给出了水流剪切作用力与水压力、水流速度、冲刷角度及含沙量等参数之间的关系     

利用地震反射前积结构确定古水流体系

本文依据沉积学和地震地层学理论研究了惠民凹陷西部近万公里的地震剖面,利用地震前积反射和地质资料分别研究和确定了该区沙三段下部沉积时期的古水流体系,包括研究区西部临盘长轴三角洲水流体系、南部夏口短轴三角洲水流体系和北部滋镇扇三角洲水流体系。其中西部临盘长轴三角洲水流体系是研究区沙三下沉积时期最重要的水流体系。研究结果表明,利用地震前积反射结构和地质资料分别确定的古水流体系具有良好的一致性。文中指出,在少井或无井地区进行古水流体系分析时,利用地震前积反射结构确定古水流体系是行之有效的方法。     

浮体结构对下游水流结构影响

采用物理模型试验研究流动水域中浮体结构对下游水流流动结构的影响,对不同长高比浮体结构及其在不同水位差条件下浮体结构下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行分析。结果表明:浮体结构体型的变化对流速分布及流速不均匀系数的影响并不明显,水位差对两者均有较大的影响,其影响随着水位差的增大而增大;回流区长度受浮体结构体型以及水位差影响均较敏感,在实际运用中,应该主要关注水位差变化引起的水流流动结构的变化。     

分水角度及侧渠底高对分水口流速分布影响研究

目前对分水口水流结构研究多集中在分水角度为直角的工况，对于受地形条件限制，侧渠道与主渠道底部非等高、非直角分水角的工况缺乏系统性研究.在试验的基础上，利用FLOW-3D数值模拟软件对不同分水角度下矩形渠道分水口进行模拟.结果表明：60°分水角有利于主渠道分水排沙，水流横向流速最大值多位于水面或近表层，悬移质泥沙颗粒易进入侧渠道，近底层水流纵向流速梯度较大，床面泥沙颗粒容易流向主渠下游，分水口处不易形成淤积；侧渠底高(堰坎)存在时，靠近分水口处水流横向流速分层较为明显，主渠道分水排沙效果较好；水流动力轴线的位置和偏转幅度改变了分水口区域的流速分布，进而影响主渠道分水量和床面泥沙的冲淤.该研究为灌区引水及水量分配提供了参考.     

大尺度粗糙水流特性的研究进展(综述)

对天然山区河流大尺度粗糙的基本概念、基本理论和基本阻力方程,及大尺度人工加糙情况下的有效水深、水流阻力的影响因素等方面的研究进行了阐述.     

加长型环形水槽水流特性的数值模拟

由直槽及半环形水槽组成的加长型环形水槽被用来研究水流的三维水力特性。水流由位于水面的运动固体盖拖曳而产生运动。采用ADV测速仪对水流动力学特性进行物理观测，并采用美国Fluent公司的标准化CFD计算软件对水流进行了三维数值模拟。研究表明，在弯段有明显的二次流，水槽外侧流速大于内侧，且由于对流作用，弯段下游的直段水槽内水流也呈类似分布，但随着流程的增加，流速沿横向分布趋于均匀，与单一环形水槽相比，加长型环形水槽由于直段内水流结构相对简单，可以更好地用于泥沙动力学研究。     

含沙掺气高速水流对壁面磨蚀的分析

搪塞了沙粒磨损分析,分析了影响腐蚀的因素,研究了掺气抗磨的可能性,根据试验数据导出了混凝土材料壁面磨损率的计算公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的腐蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速,含沙量的提高而增大。     

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。     

内涝过程中超载节点水流结构及水头损失分析

为探究处于内涝过程超载状态节点的水流结构及水头损失，基于室内管道节点模型进行了87组不同边界条件的三维构造模型模拟，完成了室内试验与数值模拟的对比验证；采用定性定量分析、数据相关性拟合和π理论研究了孔径比(节点直径Φ_m和管道直径Φ_p的比值)、管道坡度、承压水头对节点内水流结构和水头损失的影响。研究结果表明：节点出口处的水量交互是产生水头损失的主要原因；局部水头损失系数K随孔径比的增大而增大，随超载水深、承压水头的增大而减小；通过π理论提出K=f(Re)的求解思路是可行的；两种孔径比节点的K值对坡度变化的响应不同，管道坡度的设计需要考虑节点孔径比的影响。研究成果补充了雨洪耦合模型中的节点水流结构，可为一维管网在节点处的水头损失计算提供经验数值和参考。