欧拉模型的后混合水射流喷丸喷头内流数值模拟

为研究后混合水射流喷丸喷头内部两相流的运动规律,采用FLUENT软件对其内部液固两相流场进行数值模拟。根据其流动特性,数学模型采用欧拉模型,湍流模型采用标准的k-ε模型,并将固体相看作拟流体,分析喷丸压力和靶距对轴向速度和轴向动压强的影响。结果表明:喷头内的轴向速度和轴向动压强的变化规律是相似的,并且在相同的喷丸条件下,水流场的轴向速度大于弹丸流场的轴向速度,水流场的轴向动压强小于弹丸流场的轴向动压强。当喷丸压力为10MPa、靶距为55 mm时,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向速度分别为63.3和56.9 m/s,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向动压强分别为1.97和3.94 MPa。     

反拱水垫塘拱圈底板动水压强时域与频域的变化规律

设计试验装置,测量高水头和大流量作用下反拱水垫塘全流场内拱圈底板动水压强.利用分析方法,得出拱圈底板表面与底板缝隙动水压强自相关特征和时空相关特征的变化规律,分析其与反拱水垫塘内水流的流动结构和流态之间的关系,揭示拱圈底板动水压强的变化和传播机理;对其频域特性进行分析,结果表明:拱圈底板表面动水压强的优势频率分布范围较广并比底板缝隙内的宽,其峰值频率分布范围主要集中在0～1 Hz,脉动能量均以低频为主.     

工科水力学和流体力学中惯性力的问题

针对国内现行工科水力学和流体力学教材中“惯性力概念”使用的不恰当性和由此引出的问题进行了阐述与充分论证 ;对工科水力学和流体力学教材中“惯性力概念”的正确提法提出了作者的观点     

在水工水力学中应用紊流模型的若干问题

本文分析了水工水力学中常见水流的一些特点:(1)高雷诺数、紊动剧烈;(2)非边界层型的流动,其突出的代表是迥流;(3)弯曲边界的曲率效应.介绍了几种可以解决上述问题的、比较成熟的紊流模型及其优缺点、适用范围、典型算例;重点分析混合长假设的局限性,介绍k-ε模型和应力-通量代数模型.据此,对于如阿采用合适的紊流模型更好地解决水工水力学中的某些遗留问题,提出了具体建议.     

湍流基于EMMS原理的介尺度建模

工程湍流问题中往往存在湍动和非湍动(即层流)区域共存的特点,而传统湍流模型假定计算网格内流体总是处于充分湍流状态,忽视了流动中的层流部分,导致模拟的准确性不足.本文介绍基于能量最小多尺度(Energy Minimization Multi-Scale,EMMS)原理发展介尺度湍流模型,用于提升工程湍流模拟的预测性能;探索湍流中黏性和惯性控制机制通过竞争中的协调形成多尺度结构及稳定性条件;分析模型拓展的物理基础、数学表达及其验证与应用.文章初步认为,水力学中的最小和最大能耗率争论已久,EMMS湍流模型分析两者的基本假设,进而做出统一解释.最后,展望EMMS湍流模型仍需解决的问题以及湍流介尺度方法.     

高渗压下岩体水力学特性研究进展

工程中涉及高水压条件的情况越来越多,高渗压下岩体水力学特性研究已成为岩土工程中急待解决的前沿性课题。从5个方面介绍目前岩体水力学特性研究的最新成果,系统总结和分析目前最新的研究成果,对研究理论和方法中存在的问题进行深入探讨。认为试验设备和试验仪器的局限性是该领域研究的瓶颈,应该加强试验装置研发和岩体在高渗压下水力学行为机理研究。     

关于挑跌流对河床的动水压力及基岩的防护问题

挑跌流消能是我国泄水工程最为普遍采用的消能方法。但高速水流对基岩或岸坡的破坏以及对建筑物影响—这些带有根本性的问题一直难以弄清楚。本文从水力学的随机过程论的观点,结合我国设计中的最高拱坝和最大水电站二滩工程的消能防冲实验研究探讨了挑跌流水流对下游河床的动水作用力和可能造成基础破坏的水力学机理。结论认为,挑跌流所形成的巨大压力脉动是基岩或护坦板破坏的根本原因;并根据实验资料分析给出影响脉动压力大小及特性的基本要素和简单地评价挑跌流消能防冲的基本标准以及讨论了提高防冲措施的途径。     

溢流反弧段紊流过渡区的边界层特性

利用高速水力学国家重．或实验室的激光测速仪对三种不同粗糙度、两种反弧半径的溢流反弧段的水流流速进行了测量，对边界居特性进行了分析研究。试验分析表明，水流流态、壁面粗糙度和壁面曲率对边界居特性有明显的影响。     

水力学中压力体概念浅析

压力体是水力学中一个重要的基本概念,也是一个不太好理解和掌握的概念。在计算曲面上静水总压力的水平分力和垂直分力时,用水柱高度表示压强并绘制静水压强分布图,可清楚地诠释压力体的基本概念。     

三峡溢流坝下游冲坑流动特性研究

针对三峡溢流坝下游冲坑水流的特点,利用正交网格变换原理,将复杂的冲坑水域变换成简单的矩形计算域,并与有限体积法有效地结合起来,能使变换后的控制方程形式简单又具有守恒形式,又利用模拟紊动能Ｋ及紊动能耗散率ε的紊流模型反映冲坑水流紊动特性,成功地实现了对三峡溢流坝下游冲坑流场和压强场的数值模拟。并将计算所得冲坑临底流速及冲坑底部压强与实验结果进行了分析比较,得到了实验结果的良好验证。     

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．     

基于随机森林预测的矩形消力井体型

泄水建筑物出口无法正对河道,地形条件难以满足传统底流消能的池长要求时,增加池深与池宽形成矩形消力井是一种可行的选择。基于水工模型试验数据,通过随机森林算法底板动水压强预测模型,研究入射水流动能变化条件下的矩形消力井体型。成果表明:（1）预测模型可以得到矩形消力井几何边界重要程度,从大到小依次为井深、井长、井宽;（2）进而给出了不同傅汝德数入射水流适宜井宽条件下,底板动水压强能够满足消能要求的井深、井长组合关系。（3）在分析入射水流动能（傅汝德数）所对应的多组消能水体容积基础上,得出了满足消能效果的最小消能水体容积和边界取值。     

恒定渐变流能量方程实验分析

为了加深学生对水力学中能量方程的理解,针对恒定渐变流能量方程中总水头线和测压管水头线变化规律、均匀流过水断面和急变流过水断面动水压强分布规律、紊流状态下管道断面平均流速和断面中心点流速规律,进行了设点实测和数据分析,提高了教学实效。     

水垫塘异型构造底板缝隙水流脉动压力特性研究

水垫塘作为保护下游河床的结构,其自身在高速水流冲击下的安全性是实现消能和防冲目的的关键所在.优化水垫塘底板的结构设计对于整体结构稳定性就具有一定的实际研究价值.以某水垫塘为背景,基于模型试验结果,研究了异型构造底板缝隙处水流脉动压力特性.分析了板块增设键槽前后下表面脉动压力的分布规律、概率特性以及互相关特性和频谱特性,进而从缝隙水流脉动压力的角度分析键槽的增设对底板稳定性的意义.研究表明:在水跃稳定区,带键槽板块间下表面脉动压强系数较不带键槽板块有明显减小趋势;带键槽板块可能产生的脉动上举力较小;增设键槽后,涡旋的保持性和平均尺度增加,板块间相互联系增加;脉动压强的功率谱密度曲线向更低频移动.     

反拱水垫塘拱圈底板动水压强变化规律的研究

采用先进的模拟方法和量测手段,对高水头和大流量作用下反拱水垫塘拱圈底板动水压强进行了详细的试验研究。实现了拱圈位于反拱水垫塘流场中任意位置时,同步量测底板表面和底板缝隙中动水压强,得出拱圈底板动水压强沿流程以及沿拱圈横向的分布规律,揭示了底板块上举力的形成和变化机理;提出把底板缝隙动水压强划分为三种形态;提出底板块振动的可能方式;得出拱圈底板缝隙动水压强的频率分布范围比底板表面的更窄,但两者优势频率接近,脉动能量都以低频为主。     

浅谈水泵站进出水流道改造与技术设计

为深入认识与该泵站出水流道水力设计有关的水力学问题,本文采用三维紊流数值模拟的方法,对该泵站出水流道内的流态进行分析研究,并在此基础上应用簸箕形进水流道方案较好流道的三维优化水力设计方法。     

后混合水射流喷丸喷头外流连续相数值模拟

为研究后混合水射流喷丸喷头外流场的运动特性,应用FLUENT软件对后混合水射流喷丸喷头外流场连续相进行了数值模拟。根据射流的湍动特性,连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均N-S方程,湍流模型采用标准k-ε模型。分析喷丸压力和靶距对外流连续相轴向速度和轴向动压强的影响。结果表明,外流连续相水的轴向速度和轴向动压强具有显著对称性,最大轴向速度和轴向动压强均出现在射流轴线上。其值随喷丸压力的增加而增大,随喷丸靶距的增加而减小。当喷丸压力为350 MPa、喷丸靶距为50 mm时,最大轴向速度为22.0 m/s,最大轴向动压强为0.24 MPa。该研究为外流离散相弹丸运动状态的分析奠定了基础。     

鱼类对水动力环境变化的行为响应特征

介绍鱼类感觉水流运动特征的器官——侧线系统,分析鱼类侧线系统在感受水流速度、加速度、压力和振动源方面的功用,以了解鱼类感知水流运动特征的生理机理。为探求鱼类感觉水流运动特征后的响应模式,进行了水流流速、紊动以及切应力对鱼类行为影响的试验,并讨论水流紊动和切应力对鱼类的伤害。介绍了研究鱼类对水动力响应的新方法——SVP假设。在描述和分析鱼类与水流运动关系试验方法和流程的基础上,提出研究鱼类对水动力特征响应的关键是找到合适的指标,来耦合鱼类能够感觉到的水动力因素和水流运动特征量。     

变量流与不均匀流之计算

§1.问题的提出: 在研究河渠的水流运动中,计算变量流与不均匀流的问题,在理论上和实际应用上,都有着相当重要的意义。理论上的意义,首先在於它们是明渠水流中比较复杂的形式,通过对它们的分析研究,可以使我们了介各种水面曲綫的基本类型和特点,临界水流情况,以及水     

储油洞库地下水流系统影响因素权重分析

为了评价影响储油洞库地下水流系统各因素的权重,利用层次分析法,结合山东某大型地下水封储油洞库工程实例,对影响储油洞库地下水流系统的水幕系统关键设计参数(水幕钻孔注水压强、水幕系统高度、水幕钻孔间距和水幕系统宽度)、储油工况等因素进行多因素综合分析。结果表明:水幕系统注水压强的权重最大,是影响储油洞库地下水流系统的主要因素;储油洞库建造期水幕系统是控制地下水流系统的关键,运行期地下水流系统主要通过水幕钻孔注水压强控制。