光滑壁面明渠底壁切应力试验研究

在分析Preston管量测试验资料的基础上,对比了明渠均匀流和非均匀流的底壁切应力在不同水力条件下的规律,指出断面中心处底壁切应力、平均底壁切应力和切应力的分布等几个切应力公式在均匀流时适用,在非均匀流时不全适用.均匀流时,切应力在同一坡度下随流量的增加而增大,在同一流量下随坡度的增加而增大;非均匀流时,在相对水深相同时,其相对底壁切应力大致相同.     

长江浦口段江滩复绿对河道行洪能力的影响

为分析长江浦口段江滩复绿工程对河道行洪的影响,基于MIKE21 FM建立工程区段二维水动力模型,采用Moghadam淹没植被明渠糙率公式模拟植被阻水作用,研究植被对滩面糙率的改变及对行洪阻力的影响。选取水位和流速为观测指标,分析复绿前后滩地、主槽水面线变化和流速分布变化,研究不同流量条件下,植被带对行洪影响能力的影响。结果表明,江滩复绿后,河段上游水位壅高,滩地流速减小,主槽流速增大;滩面淹没水深小于临界水深（1.3m）时,上游壅高随流量增大而增大;滩面淹没水深大于临界水深时,上游壅高随流量增大而减小。     

明渠水流临界水深的研究

本文首先说明了目前通用的明渠水流临界水深公式只适用于平底明渠缓变流,然后从理论上对任意底坡明渠急变流的断面单位能量和临界水深进行了分析.在考虑了离心力对急变流断面动水压强分布的影响后,导出了任意底坡明渠急变流的断面单位能量和临界水深的关系式,分析了明渠急变流的断面单位能量随水深的变化规律.同时还对流线的凹向、流线曲率半径及水面坡度对临界水深的影响进行了分析,论证了趺水处和曲线型实用堰堰顶的水深均小于按现有公式计算的临界水深的原因.最后,对曲线型实用堰堰顶水深进行了验算,结果与实测较为一致.     

封冻期冰塞对桥墩壅水的影响

河流中冰塞与桥墩会引起河道局部过流面积的减小,导致上游壅水,在桥墩附近产生较大比降,水位急剧跌落。文章通过数值模拟,研究了不同冰塞厚度与不同进口流速条件下桥墩壅水的变化规律。结果表明:进口流速、冰塞厚度对桥墩壅水的影响都很显著;相同条件下,最大壅水高度随进口流速增加而增大,随冰塞厚度的增加而增大。     

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.     

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.     

浅滩上不均匀流结构的研究

本文首先对河流中的浅滩进行概化,通过水槽试验测出了浅滩上水流的动水压力分布、流速分布和床面剪应力沿程变化.在此基础上根据水动力学基本原理进行了理论分析,应用恒定二元流的基本微分方程式,导出了浅滩上剪应力沿水深分布,水面比降沿程变化和混合长度及紊动交换系数的沿水深分布.最后,对收缩水流与均匀流结构的差异,收缩角及水深的影响等进行了讨论,并对浅滩洪淤枯冲规律进行了解释.     

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.     

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.     

含植物河流平均流速分布的实验研究

在室内水槽中模拟了有Myriophyllum和Hydrilla两种植物存在的河流环境，采用Nixon微流仪，测量不同植物密度、流量和测量位置下水流平均流速垂线分布。流场特性可用以下水动力学参数来描述：摩阻流速(u.)，粗糙长度(z0)和植物冠层粗糙雷诺数(Re)。结果表明：①测得的水流平均流速垂线分布中，绝大多数不满足对数关系；②每个水流平均流速垂线分布包括3个水动力区域(冠层区域、冠层以上区域和介于它们之间的过渡区域)，可能存在2个边界层(内部边界层和外部边界层)；③对于Myriophyllum底床，在不同测量位置A、B和C上，u.和Re。随着流量的增加而增加，z0则随流量的增加而下降，在流量一定的情况下它们均沿流动方向(A、B、C)增加；④Hydrilla底床的u.空间变化不如Myriophyllum明显，在密度一定的情况下，z0主要是随着流量的增加而减小，不随测量位置(A、B、C)而变化。     

常切力盘状螺旋流特性的试验与研究

从实测的盘状螺旋流压力与流动角的变化规律出发,分析了螺旋流流动角与工作压力的关系;给出了流速场随旋流半径的分布情况;对压力与流动角、水流速度、螺旋流的旋转强度、摩阻流速、压差系数以及旋流泄泥器之间的相互关系进行了研究;利用Blassius公式计算了切应力;利用运动方程求解压应力并以实测值进行验证。研究表明:螺旋流中除工作压力及流量外,流动角是影响压差、压差系数的主要因素:缝隙高度越小,压差变化越大,对增加泄泥器的推移力越有利。     

格子Boltzmann方法模拟狭窄颈动脉修复前后的流场

采用格子Boltzmann方法模拟真实人体颈动脉血管狭窄前后脉动流场的速度、压强以及壁面剪切应力分布,给出脉动流影响下流体分离区可能出现的位置以及壁面剪切应力的分布情况,分析脉动血液流在二维不对称动脉分叉血管中容易发生动脉粥样硬化的动力学机制,并对模拟结果进行定性分析,与已有结论进行对比,为血管壁病变和动脉粥样硬化形成机制提供有用信息.     

Flow Chamber流动腔高度的数值研究

平行平板流动腔是当前研究不同切应力下细胞的变形特点的主要工具之一，通过ANSYS计算力学软件，对相同压力边界条件下不同高度的流动腔内的定常不可压粘性流体的流动进行了数值研究，发现Flow Chamber流动腔底部切应力只有在离两端有一定距离的中间部分才是均匀分布的，而在入口和出口都有比较大的跳跃，入口处的切应力值明显要大干出口处．     

泥石流流变特性分析

采用当前国际最先进的流变测试系统——安东帕第三代Physica MCR301模块化智能型高速流变仪,采用三阶段加载方式,对某泥石流沟原样进行了测试。得到泥石流原样剪切速率同剪切应力之间的关系。提出剪切应力随剪切速率变化的拟合公式。分析了剪切应力随泥石流容重的变化规律。对比分析了不同加载方式下的剪切应力同剪切速度变化规律。实验结果对泥石流流变特性的认识,泥石流动力学参数计算及泥石流工程防治具有重要意义。     

二元混合流床面剪应力特性的初步研究

本文叙述用Preston管量测的二元混合流各典型流态的床面剪应力分布,结合实验结果,对二元混合流名典型流态的床面摩阻特性进行了理论探讨。在此基础上,对特例混合流床面摩阻特性进行了定量分析。     

高聚物复合共挤出的流动分析和实验研究

分析了狭缝口型中的一维复合共挤出流动,叠代计算得到两相界面位置以及速度、剪切速率和切应力的分布。并利用机头流道出口处的无量纲流量分布,计算得到沿口型宽度方向上的界面分布曲线,分析了物料的流变学特性———粘度对界面位置的影响。实验结果与理论计算结果基本吻合。     

锥形血管中非定常流动的管壁切应力分布

对锥形血管中的非定常血流流动进行了讨论,导出了管壁切应力分布的公式,在相应的数值算例中,着重讨论了锥度角及轴向距离对管壁切应力的影响。     

任意顶角三角形管道中的层流

本文首先利用康脱洛维奇变分方法推出了任意顶角三角形管道中的层流流动速度,继而讨论了管道中的压力损失和壁面切应力分布。文中推出的结果经与可能的其它理论分析结果比较表明,这种分析是可靠的。     

污泥屈服特性与壁面滑移临界条件

为了确定脱水污泥的屈服特性、发生壁面滑移时的临界剪切应力值,采用平行板旋转流变仪(R/S+CPS)和高速摄像机(Trouble Shooter)对较低含水率的脱水污泥进行试验,同时借助直线标记法、屈服应力对剪切速率的敏感度以及通过稳态扫描来分析剪切应力剪切速率数据对平行板间距的依赖性,从而判别滑移的存在并得到临界条件。结果表明,含水率为83%的污泥在剪切速率为5~60 s -1作用下,表现出剪切稀化,并且由于可能是存在壁面滑移的原因,致使屈服应力对剪切速率敏感,其值随着剪切速率的增加而减小。对于含水率为84%、85%、86%的脱水污泥,明显地观察到壁面发生滑移,而且对比多组不同工况下的剪切应力剪切速率数据,发现不重叠;而对于含水率为88%的污泥,其两种现象恰恰相反。产生的壁面滑移速度随着壁面剪切应力的增大而增大。因此含水率以及剪切应力对污泥壁面滑移速度是有一定影响的,甚至可能存在临界剪切应力值。