竖缝式鱼道180°转弯段水力特性研究

180°转弯段是鱼道的重要结构形式之一,为了研究竖缝式鱼道180°转弯段的水力特性,针对老口竖缝式鱼道180°转弯段,采用数值模拟的方法,对其水流流态和紊动能进行模拟计算,对转弯段的主流区流速、紊动能沿程及垂向分布变化进行了分析,得出竖缝式鱼道180°转弯段的主流区水流流态和紊动能的分布情况.模拟结果表明:180°转弯段的主流区明确,流速适宜,紊动能较小,老口鱼道对鱼类洄游具有良好的水力条件.     

基于FLOW-3D的竖缝式鱼道水力特性研究

为了研究竖缝式鱼道的水力特性,本文基于FLOW-3D中的RNG k-ε湍流模型和tru VOF方法,以广西老口鱼道为工程背景,对其水力特性进行数值模拟研究,分析了设计水位下,竖缝式鱼道不同高层处池室及休息池的流态分布和紊动能分布情况。结果表明:广西老口鱼道的池室及休息池主流区明确,回流区流速值基本在0.5 m/s以下,适合鱼类休息;竖缝断面处总体流速较小,最大值仅为1.31 m/s,大部分过鱼对象能通过竖缝顺利完成上溯;池室及休息池的紊动能较小,分别在0.109 J/kg和0.077 J/kg以下;池室单位水体消能率为34.7 W/m~3,消能效果良好。广西老口鱼道基本能满足过鱼对象上溯的需要。     

梯形河道护岸糙率及水流时均与紊动特性

采用仿真草皮和三棱柱砖块模拟生态护岸,通过在室内非对称式梯形水槽内设置变流量和变底坡工况,对不同护岸型式下的梯形河道的糙率、流速分布和紊动强度进行了研究.结果表明:河道综合糙率随水深的增加而增大,改变流量或底坡对护岸糙率值影响不明显;主槽和斜边坡上,纵向流速的垂向分布均符合对数分布规律,横向分布呈现沿主槽向边滩逐渐减小的趋势,流速的横向梯度受河道底坡和护岸型式的影响较大;在主槽区,紊动强度沿垂向线性递减,而边坡区则先增大后减小;紊动能沿横向先增大后减小,在主槽与边坡交界区达到最大,表明交界区的紊动交换最强.     

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.     

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.     

孔-堰结合型鱼道过流元件的水动力特性及应用研究

为了解决鱼道水位落差大、流速高、难以平顺过渡问题,提出一种新型的孔-堰结合过流元件;试图通过这种新结构调控上下分流比,获得适宜鱼类洄游的水流条件.采用理论分析、数值模拟与水力模拟试验的综合研究方法,开展了一般性分析与典型鱼道研究.首先对孔-堰的特性及水力计算进行分析,给出适宜的分流模数与设计方法.以某鱼道过渡段为研究对象,对常规多级堰与多级孔-堰的水力特性开展数值模拟和模型试验研究,获得不同边界的流场水力要素.研究表明,具有上下通道的孔-堰呈双峰型流速垂线分布,比无孔-堰的偏态单峰分布更适合不同流层鱼类上溯;多级孔-堰调整了水流结构,使各级潜堰上下游水头差降低30%～50%;堰顶流速降幅达23%～40%,为1.2～2.1m/s,底孔流速保持在0.8～1.3m/s;孔-堰分流比沿程呈逐级增大(13%～39%)特征.孔-堰过流元件使流场整体紊动性减弱,堰顶湍动能降低58.8%～76.9%;底部加糙使能耗结构趋于合理,有益于鱼类上溯与休憩;同时保持平缓、连续的自由水面,具有良好的水力生态调节作用.     

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.     

柔性淹没植被的排列方式对水流特性的影响

采用塑料草模拟河道中的柔性淹没植被,通过室内高精度水槽试验,用三维声学多普勒流速仪对同种淹没度、不同排列方式下柔性淹没植被的水流特性进行测量研究,得到柔性淹没植被时均纵向流速、垂向紊动强度、雷诺应力沿相对水深的分布特征.结果表明:在植被层外部,两种排列方式下时均纵向流速符合"J"形分布,垂向紊动强度、雷诺应力呈递增趋势,近似线性分布;在植被层内部,梅花形排列方式下阻水效应及雷诺应力较之矩形排列明显,矩形排列方式下垂向紊动强度较之梅花形排列剧烈.     

管袋堤坝在水流作用下的稳定性模型试验

通过水流作用下管袋堤坝的稳定性模型试验,对边坡坡比、坝高对管袋堤坝稳定性的影响进行了研究.试验结果表明:随着边坡坡比的增大,其所对应的临界作用流速、临界坝顶水深及临界垂线平均流速均有增大的趋势;随着堤体坝高的增加,其所对应的临界作用流速、临界坝顶水深及临界垂线平均流速均有减小的趋势.在试验结果的基础上分析了水流作用下管袋堤坝的稳定公式.分析结果表明:随着边坡坡比的增大,管袋堤坝的稳定性有所提高;管袋堤坝坝高的增加却导致了其过水稳定性的降低.     

煤炭地下气化注入井压力控制

煤炭地下气化具有煤炭清洁利用和低碳能源保障的优势,是煤炭清洁转化技术创新战略方向。而压力是影响煤炭气化的重要因素,为使煤炭气化在地下高效安全进行,需要对注入井的压力进行控制研究。为了实现对注入井压力的控制,本文建立了气化剂注入的流量压力仿真模型,对水力摩阻的部分影响因素进行分析,并调整生产参数,进行了压力控制研究。研究结果表明:（1）水力摩阻随井筒直径的增大而减小;水力摩阻随连续油管外径的增大而增大;水力摩阻随注水排量的增大而增大。（2）在10 MPa注入压力下调整环空中的注水排量由5.50 L/s改变为5.75 L/s时,井底压力由7.26 MPa降至6.11 MPa。（3）当在8 MPa注入压力下调整连续油管中的注氧量由594.44 L/s改变为629.37 L/s时,井底压力由8.91 MPa降至8.87 MPa。（4）在8 MPa注入压力下调整生产井粗煤气的产出流量由800 L/s改变为900 L/s时,井底压力由8.94 MPa降至8.63 MPa。研究结果可为注入井的压力控制提供一定的指导。     

不同桩侧粗糙度下桩侧阻力分析

为了探讨桩侧的粗糙程度对桩侧阻力的影响,以嵌岩桩为例,通过室内模型试验和数值模拟分析对该问题进行了研究.结果表明桩侧孔壁粗糙程度直接影响着桩侧阻力的大小和分布,也影响着桩侧阻力的发展进程.认识到:当桩侧从光滑到具有一定粗糙度时,桩侧阻力有很大幅度的增长,但随着粗糙度的进一步提高,桩侧阻力提高的幅度将减小.施工时可通过一定的技术方法增加孔壁的粗糙度,从而提高钻孔灌注桩的承载力.     

管道焊接中的手工TIG焊的单面焊双面成形技术

介绍了压力管道11G焊(即钨极氩弧焊)，用反向送丝的方法成功地解决了焊接中焊道背部易出现缺陷的问题。     

基于响应表面法的汽车侧面安全气囊仿真优化

为加强汽车安全气囊对侧面碰撞中的人体保护,对其进行优化匹配设计.针对传统的安全气囊设计方法存在的不足,引入PSM子结构方法和响应表面优化方法.首先利用PSM子结构方法建立了侧面碰撞安全气囊的优化模型,然后通过一阶响应面筛选设计变量,最后利用二阶响应表面模型对安全气囊的设计参数进行了优化研究.优化结果表明,新的参数组合能够有效提高侧面安全气囊的保护效果,降低人体的损伤风险.     

新型抗震挡块的抗震性能

为了降低桥梁在地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞效应,设计了一种新型滑移型抗震挡块.该挡块中设置有一人为薄弱层,且挡块顶部有一个外突起.地震时梁体先与外突起发生碰撞,当撞击达到一定的强度时,挡块在薄弱层处发生滑动,梁体继而与滑动面以下的挡块发生二次碰撞.采用接触单元法建立桥梁横向碰撞分析模型,并利用SAP2000建立一连续梁桥,然后采用非线性时程分析法对比分析了新型挡块和普通挡块的抗震性能.结果表明,新型挡块的碰撞撞击力明显小于普通挡块,其原因在于新型挡块通过滑移耗能降低了地震反应,而且它与主梁发生的2次碰撞可分散了撞击力,降低了横向碰撞引起的最大撞击力.     

The motor side of depth vision

To achieve stereoscopic vision, the brain must search for corresponding image features on the two retinas. As long as the eyes stay still, corresponding features are confined to narrow bands called epipolar lines. But when the eyes change position, the epipolar lines migrate on the retinas. To find the matching features, the brain must either search different retinal bands depending on current eye position, or search retina-fixed zones that are large enough to cover all usual locations of the epipolar lines. Here we show, using a new type of stereogram in which the depth image vanishes at certain gaze elevations, that the search zones are retina-fixed. This being the case, motor control acquires a crucial function in depth vision: we show that the eyes twist about their lines of sight in a way that reduces the motion of the epipolar lines, allowing stereopsis to get by with smaller search zones and thereby lightening its computational load.