恒定均匀紊流探讨

通过圆管与明槽中恒定均匀紊流的分析,对紊流脉动切应力?中的ε提出了一个新假设:?.並且据此得到了圆管与明槽中恒定均匀紊流水为光滑区的流速分布公式.它概括了流速亏值定律与壁面定律,精度较高,毋须分区,计算较简单;由此得到的脉动切应力分布比起Prandtl和kármán的脉动切应力假设更符合实际;根据这个假设还得到圆管中阻力系数λ的计算公式,公式计算值与1913-1953这40年间共20个紊流水力光滑区的λ经验公武的计算值比较吻合.通过分析,作者认为轴对称问题和平面问题的沿程阻力系数并不完全一致.     

梯形断面明槽中恒定均匀流的流速分布

采用Ａ．Ｒｉｔｚ方法和Ｆｏｕｒｉｅｒ级数求得梯形断面明槽中恒定均匀层流流速分布的精确解,又根据笔者建议的关于脉动粘性系数ＶＴ的假设,给出了相应的紊流流速分布的公式。     

非圆形断面直管中的恒定紊流

本文对非圆形断面直管中恒定紊流出现横向环流的必然性、三维流动的二元性质、流线的螺旋性质、涡线的投影和主流速等值线的重合现象、势能的沿流变化、时均能量的沿程损失、横向环流的相对独立性以及和主流速的相互联系,进行了分析.文中还给出了方形断面和等边三角形断面直管中恒定紊流的求解方法.     

水平管道淤积断面紊流的速度分布研究

对固定床水平管道断面的紊流速度分布进行研究。将整个断面分为弓形圆弧断面和渗流断面。弓形圆弧断面的速度分布研究基于圆形断面管道紊流理论，并且结合一定的假设数值模拟弓形圆弧断面管道的紊流速度分布规律；渗流断面的速度分布研究基于渗流理论。通过一定的边界条件将两部分断面速度分布组合成整个断面的速度分布。大量的实验证明本研究方法及程序较好地模拟了此断面的紊流速度分布。     

淹没水跃的数值模型

在许多含有回流的复杂紊流剪切流中,回流区域内的平均流速分布与紊流脉动强度分布具有某种共同特性.根据这一性质,作者提出回流副层概念.同时,作者还把淹没水跃视为在逆压梯度下含有表面旋滚的附壁紊射流,利用回流副层概念,建立了一个淹没水跃的模型,提出其相似的断面流速分布式;并用流带积分进行数值计算,从而得到速度、长度比尺的沿程变化.数值计算结果与实验结果进行了比较,符合较好.     

浅俯淹没射流水力特性

为探讨浅附淹没射流的水力特性,采用粒子成像测速技术获得水垫塘精细流场,系统分析淹没射流区和附壁射流区纵面二维流速分布规律。通过研究获得了淹没射流区和附壁射流区沿流程流速衰减和垂直于主流断面流速分布的公式。结果表明,浅俯淹没射流沿入射角射入水垫塘,射流潜底的俯角大于入射角;淹没射流区沿程流速衰减率大于附壁射流区;淹没射流区和附壁射流区沿程各垂直于主流的断面流速分布具有相似性或自保持性。     

论紊流Couette流

在分析脉动粘性系数VT在断面上的分布趋势的基础上,吸取前人的研究成果,提出新的VT公式和紊流Couette流的流速分布公式。     

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。     

牛顿流体圆管紊流流动及顶替规律研究

本文应用紊流力学中圆管紊动微分方程式及普朗特关于总应力沿管径不变的假设,再考虑普朗特的混合长度理论,径过严密的数学推导,得到了一个新的圆管轴向紊流时均流速分布公式.这些公式由于保留了粘滞应力项,因而理论上比普朗特的圆管紊流公式更为合理.最后,基于上述分析,导出了牛顿流体圆管紊流顶替速度分布公式及界面位置公式.     

恒定均匀紊流脉动切应力的假设及应用举例

采用作者对脉动切应力的假设可将恒定均匀紊流基本方程转化为Poisson方程,于是对园管、椭园管、等边三角形管、矩形管和矩形断面明渠及直角三角形断面明槽中的恒定均匀紊流可以求得精确解,其它断面形状可得数值解,作者假设中的参数k、m可用实验方法确定.     

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。     

弓形断面管道的紊流速度分布

针对弓形断面管道的紊流速度分布进行了研究。基于圆形断面管道紊流的理论基础之上。采用普朗特半经验理论公式，并且结合一定的似设条件来分析、推导弓形断面管道的紊流速度分布公式，并将公式用数值模拟来计算一定条件下的弓形断面管道的紊流速度分布，与大量的实验相对比，对比结果良好。从而说明了的研究方法及程序较好的模拟了弓形断面管道的紊流速度分布情况，为下一步研究淤积管道的解决方法提供了理论依据。     

井巷紊流传质的数学模型及紊流弥散系数

本文根据质量守恒定律、Fick第一扩散定律和Boussinesq假设导出了井巷污染物紊流传质的通用数学模型及纵向(?)散模型。针对井巷各种污染源的不同释放规律给出了九种源函数,从理论上导出了井巷污染物紊流传质过程的紊流(?)散系数,其大小与井巷摩擦阻力系数的平方根、井巷水力半径和断面平均风速成正比,还给出了弥散模型的通解,指出井巷紊流传质的实验研究必须满足Reynolds相似。     

变流速比与宽度比条件下分汊河道分层流紊动特性

针对目前分汊河道分层流紊动特性研究的空白,通过物理模型试验探索分汊河道温差剪切分层流在不同上下层速度比与汊道宽度比影响下的紊动强度变化规律。结果表明:随着上下层流速比由大变小,汊道分层流发生从分层到混合的转捩。在混合流条件下,支汊沿程断面高紊动区由C形分布转变为倒C形分布,最终全断面紊动分布均匀;随着支汊宽度增大,高紊动区出现的断面位置呈现滞后性,且紊动能量值增大。其他分层流态条件下,强紊动能分布的范围和量值都有所变化。对于交汇口断面,对称汊道在断面中心处掺混剧烈,随着上下层流速比的增大,紊动能量值减小;不对称汊道出口断面紊动强烈区域向较窄的左支汊一侧移动,与岛屿尾尖位置密切相关。     

滴灌滴头内流场的数值模拟及流道优化设计

针对滴灌技术中农用传统迷宫型滴头流道内易堵塞的缺点,提出根据流线形状设计"自清洗"型滴头的思想.以滴头流道内流场的三维数值模拟分析为基础,以减少非主流区域通流面积和避免较大的主流速度梯度为基本思想,对滴头流道的结构形状进行优化设计,消除流道中的滞止区和涡旋区,使得流道内速度分布趋于均匀以减少低速流动区域.优化前、后的计算结果表明:优化后的滴头能够有效地避免内部涡旋和滞止区的产生,提高了滴头流道的抗堵性能;滴头在紊流流动状态运行时,流道的近壁面速度较高,抗堵性能更好;优化后的滴头流道整体压降降低,可以通过延长流道长度和增加进口流量予以弥补.     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

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.     

二维孔口紊动射流流场特性的实验研究

对一定水深下的孔口射流流场进行了一系列测试，研究了轴对称流动下轴心流速衰减和横断面上流速分布等特性，并总结归纳出其变化规律。