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.     

非对称复式断面明渠水流特性试验与数值模拟

采用三维超声测速仪对非对称复式断面明渠水流流场特性进行试验研究,采用L-Y雷诺应力模型对水面和固壁边界条件进行有效地处理,结合混合有限分析法数值模拟了复式断面明渠二次流流动,和实验资料的对比验证了数值计算和边界处理技术的合理可靠性.进一步分析复式断面明渠二次流运动的流动结构和特性,得到复式断面明渠流动中的二次流分布速度矢量分布、主流流速等值线及典型断面沿水深的主流流速分布,发现自由水面上的主流速度存在速度下降现象,二次流产生最明显的位置在明渠主槽与浅滩的接合部.     

非对称复式断面明渠中污染物混合输移的数值模拟(Ⅱ)——二次流对异质扩散的影响

运用L-Y雷诺应力模型及对水面和固壁边界条件进行有效的处理，结合混合有限分析法数值模拟了复式断面明渠二次流流动及污染物的运移，探讨了沿自由水面横向和垂向的浓度及雷诺传质分布规律，分析了二次流对浓度扩散和紊动传输的影响．     

明渠水流速度对自掺气发展影响的试验研究

采用针式掺气浓度仪对有压出口后明渠水流表面自掺气的发展过程进行了详细测量,研究了不同出口流速条件下掺气发展区的掺气浓度分布及其沿程发展变化情况,分析了流速对自掺气发展的影响。试验结果表明：随着出口流速的增大,相同断面处水流平均掺气浓度不断增加,掺气区向渠道底板扩展更加充分;在断面平均掺气浓度相同的条件下,水流速度越大,水体紊动程度越高,气泡向渠道底板方向扩散越明显。结合紊动扩散理论分析,认为流速对明渠自掺气扩散的影响包括提高水流掺气浓度和增大水体紊动扩散系数两个方面。     

光滑壁面明渠水流的三维格子玻耳兹曼模拟

明渠水流与泥沙运动、河床演变等问题密切相关,明渠水流特征的研究对于揭示明渠水流作用下的泥沙运动机理具有十分重要的意义.为此.应用新型数值模拟方法三维格子玻耳兹曼方法对明渠均匀流进行了研究.首先介绍了格子玻耳兹曼方法的理论基础、边界条件处理以及流动的驱动方式,接着分别模拟了明渠层流和光滑壁面紊流的近底水流运动.结果表明,得到的明渠层流流速和切应力分布与解析解吻合较好,同时较好地反映了光滑壁面明渠紊流的流速分区结构、紊动特性和阻力规律,从而说明格子玻耳兹曼方法在明渠水流模拟中具有较好的适用性,为进一步采用该方法研究明渠流近底泥沙颗粒运动机理奠定了基础.     

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...     

冲积床面上明渠水流湍流特性及其与底层泥沙起动关系的试验研究

利用声学Doppler测速仪测量了明渠水流在不同水深、流速、泥沙粒径情况下的瞬时流速分布和泥沙起动流速,研究了可动粗糙床面明渠水流的湍流特性.利用实测断面流速分布,采用非线性回归拟合出对数律流速分布的各参数,进而参照Эегжда的实验曲线研究了冲积床面上明渠的阻力分布规律,计算出各断面的相对脉动强度、Reynolds应力、湍流动能,并对各种不同情况下的明渠湍流分布规律进行了比较,描述了各粒径泥沙在不同水深情况下的起动流速以及泥沙起动时明渠底层各湍流特征的变化情况,研究探讨了冲积床面上明渠湍流各特征量的变化分布规律以及泥沙起动与水流湍流特性的内在关系.     

复式断面明渠中污染物混合输移的数值模拟(Ⅰ)——复式断面二次流的模拟

采用L-Y雷诺应力模型，对水面和固壁边界条件进行有效的处理，结合混合有限分析法数值模拟了复式断面明渠二次流流动．和实测资料的对比验证了数值计算和边界处理技术的合理可靠性，并进一步分析复式断面明渠二次流运动的流动结构和特性．发现二次流主要产生在固壁拐角和近岸区域，其中最突出的位置是滩槽结合部，存在明显倾斜指向主槽自由水面的二次流；主流速度等值线被二次流强烈影响凸向二次流指向．     

圆管螺旋流局部起旋器与出口段流速分布

探讨了圆管螺旋流的局部起旋器，并在试验的基础上，对圆管螺旋流局部起旋器出口段周向流速和轴向流速分布特性进行了研究，同时分析了其形成的机理，研究表明，受水流惯性与黏性的作用，周向流速分布由部分断面渐变为全断面线性分布；轴向流速分布则受周向旋转水流运运作用，流速分布坦化为类对数分布，这对进一步研究圆管螺旋流输固具有重要的价值。     

明渠减速流下床面摩阻流速研究

针对明渠非均匀流,采用立面二维数值试验的方法,并将雷诺应力垂线分布计算结果延伸至床面,以此计算减速流情况下床面摩阻流速,得到了不同壅水下床面摩阻流速的计算结果.研究表明:在壅水情况下,当流量和底坡相同时,壅水段摩阻流速随水深的增加而逐渐减小;在相同水深和底坡下,摩阻流速随流量的增加而增大;在相同流量和水深下,摩阻流速随底坡的增大而增大.为满足工程中计算的需要,根据数值试验结果拟合得到了明渠水流壅水情况下床面摩阻流速的实用计算式.     

磁流变液在圆管内的压力驱动流动

用Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变行为;基于动量方程,分析了磁流变液在圆管内的压力驱动流动, 得到了流速和流量表达式,为圆管磁流变器件的设计提供了理论依据。研究结果表明：磁流变液具有粘性和粘塑性流体特性;磁流变液在圆管内的流动呈粘塑性流动;流速沿磁场方向分段呈现抛物线和等速直线分布;流量可由外加磁场连续调节。     

复式断面明渠平面准二维流场的数值模拟

通过简化宽浅明渠二维水流运动方程，得到垂线平均流速在横在横向变化的微分方程式。以此为基础，建立了一个模拟复合断面明渠平面流场的准二维水流计算模型，通过实例对模型进行了验证和对比，并分析了横向无量钢紊乱流粘性系数的取值对计算结果的影响，结果表明，该方法的计算精度明显优于传统方法。     

基于FLUENT的明渠平板闸门淹没出流流场研究

为了研究明渠淹没出流下平板闸门测量流量,采用进口断面上自编UDF程序的水位边界条件方法,结合标准的k-湍流模型和VOF方法,利用Fluent软件建立了水流流体域和明渠平板闸门的三维模型,对不同开度下明渠平板闸门淹没出流进行数值模拟,获得了过闸流量和水面线、流速分布,闸门处动水压力以及闸后梯形断面的流速分布等规律,结合现场试验验证,结果表明：平板闸门测量流量能够达到灌区矩形量水堰的测量流量精度;采用数值模拟所得流量与平板闸门测量流量的相对误差在3%以内,说明数值模拟能够用于明渠淹没出流下平板闸门的流场研究,为明渠平板闸门测量流量提供理论依据。     

180°弯道水槽表面流速分布研究

自然界中河流多是弯曲的,弯道水流结构分析是水力学及河流动力学最重要的课题之一,对河道管理和河流开发利用也有着重要意义.基于粒子跟踪测速(particle track velocimetry,PTV)技术对180°弯道水槽不同流量下的水流表面流速进行测量与分析.试验结果表明:除进口断面,凹岸侧表面纵向流速均大于凸岸侧表面纵向流速,中心线上的表面纵向流速沿程变化相对较小;水流进入弯道后,凸岸的水流开始向凹岸方向运动从而产生横向流速,当水流流过弯顶后,由凸岸向凹岸的横向运动逐渐消失.对比两个流量的流速分布结果,较小流量下表面水流的"顶冲点"发生在弯顶前,较大流量下表面水流的"顶冲点"发生在弯顶后,较小流量下的凸岸侧水流更容易向凹岸方向运动.     

明渠断面流速分布的试验、天然量测及信息熵理论分析

明渠断面流速分布的试验、天然量测及信息熵理论分析王木兰，张芹芬，李惠敏，泄水工程与高速水流，１９９３年第１期许多水力学基本问题以及挟抄水流，环境污染等工程问题都与明渠断面流速分布有关，前人对侧壁影响较小的宽浅明渠水流研究较多，得出许多有用成果，而对侧...     

基于fluent的明渠水流三维数值模型验证

基于Tominaga和Nezu等人的矩形明渠试验模型数据,利用Fluent软件,分别采用刚盖假定方法和VOF方法,模拟明渠自由水面,对比研究不同宽深比条件下的明渠水流特性。通过分析研究得到:与刚盖假定法得到的模拟值相比,VOF模拟值更接近试验值,且VOF方法模拟得到数据显示在宽深比小于5时,垂线最大流速出现在相对水深0.6～0.8的范围内,这与传统理论研究也是相符合的。     

冬季引水明渠冰盖生长的数值模拟

冬季寒区引水明渠的结冰问题会影响河道的运行和管理,文章利用热力和水力耦合的数学模型对不同条件下二维渠道内的冰盖生长进行数值模拟,通过改变水流速度、气温、水深以及风速的大小分析形成的冰盖厚度;根据数值模拟结果,得出了寒区引水明渠冰盖厚度的增长规律与冰盖形成后水流速度场和温度场的分布规律,以及不同因素对渠道结冰的影响程度.     

旋流消能工内空腔旋流的压强特性

为了揭示空腔旋流内部的压强特性,以公伯峡水平旋流消能工为例,采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,基于组合涡运动规律对起旋室和旋流洞内空腔旋流的压强特性进行了研究.压强分布通过压强等值线和径向压强分布图直观地体现出来,其沿径向分布基本符合组合涡流场的理论压强分布规律.提出了采用组合涡指数n刻画空腔旋流内部微观流动的思想,根据n值大小将起旋室内的空腔旋流分为准强制涡和准自由涡区域.旋流洞0+233.50m和0+238.67m断面上的空腔旋流以准强制涡运动为主,旋流洞0+243.84m和0+249.00m断面上的空腔旋流沿径向呈现由准强制涡向准自由涡转变的趋势,建立并验证了相应的压强表达式.     

复式断面明渠二次流的数值模拟

采用Launder-Ying雷诺应力模型对复式断面明渠二次流流动进行数值模拟,和实测资料对比,验证了数值计算的合理可靠性,并进一步分析了不同滩地水深时复式断面明渠二次流运动的流动结构和特性.结果表明,二次流的阻滞导致主流流动减缓;二次流主要产生在明渠固壁拐角和近岸区域;二次流对主流速度等值线有强烈影响,使其沿二次流流动方向凸起,在滩槽结合部表现最明显;随着滩地水深的增加,主槽涡强度相对减小,滩地涡强度相对增大,滩槽结合部主流速度等值线在更大范围向自由水面凸起,主流高速度核心区域也逐渐由主槽中部向滩槽结合方向移动;在滩地水深h/H=0.5左右时二次流最强.     

fx-3800p微型计算器碎部测量、明渠均匀流量计算应用程序

碎部测量、明渠均匀流量计算应用程序是根据计算器程序编辑原理将数据程序存入计算器内,在经纬仪测量地形图时,当盘左视线水平,抬高望远镜竖盘读数逐渐减少和盘右视线水平,抬高望远镜竖盘读数逐渐增加时,读出尺间隔l,竖盘读数α,水平角后,迅速算出测站点到碎部点平距、高差、高程,和绘图顺序一致,用于现场测绘图,可操作性强,是经纬仪测量地形图的快捷计算方法;明渠流量计算时输入参数多,试算繁琐复杂,计算量大,本程序能够自由变更各参数,输入水深h,输出流量Q,迅速计算出矩形、梯形、圆形断面不同水深时的流量,减小计算量。