基于多目标的杭州之江新城骨干河道交汇处岸线优化方案

为降低桥墩群对杭州之江新城骨干河道团结浦、三号浦交汇处的水流影响，构建了平原河网平面二维数学模型，研究了3个岸线优化方案对交汇处流态和雍水的改善效果，并综合阻水比、征地面积、水域面积及桥墩安全等多目标进行比较分析。结果表明，拓宽一侧河道以免桥墩位于主河槽或改道避开桥墩，均可有效降低桥墩雍水影响，3个优化方案对雍水高度的改善效果相当；方案2、3会影响桥墩安全，水域面积相对较小且征地面积大，方案1对桥墩安全影响较小，工程实施相对容易，综合优势较高，推荐方案1为最优方案。     

基于ASTER GDEM数据精度的流域尺度河道水面线推求方法

以水力学基本原理为理论基础,基于ASTER GDEM数据和实测控制水文站点及其大断面数据,采用MIKE11水动力模型进行水面线推求。通过不同流量对糙率取值影响分析,确定流量和糙率取值相关关系,进行糙率参数优化;针对ASTER GDEM精度导致断面不确定性问题,通过调整断面使得河道床面剪应力和流速,控制在合理范围之内,对计算断面进行调整与修正;在参数率定和断面修正基础上,控制计算水面比降与河道比降一致,从而检验了计算结果的合理性,为无地形测量资料地区规划可研阶段的水面线推求提供了可行方法。     

生态浮床布设下明渠水流结构及阻力特性试验研究

生态浮床已广泛运用于城市河道净化工程,但浮床布设改变了原河道断面水流结构,增加水流阻力,可能降低河道行洪能力。现有研究主要针对浮床水动力学特性分析,而关于浮床引起的水流阻力变化定量研究较少。为此,通过水槽试验研究了浮床刚性植物在10、20、30 cm三种淹没深度及平行、交错两种布置方式的组合工况下对水槽断面水流结构产生的影响。由于传统的曼宁公式无法直接用于浮床覆盖区糙率系数的求解,基于等效断面原理增加浮床阻力项,求解浮床覆盖区综合糙率与刚性植物附加糙率。结果表明,淹没深度越大,浮床阻水效果越强;交错布置方式比平行布置方式更增加水流阻力;浮床刚性植物在平行布置条件下断面综合糙率在0.381～0.417之间,交错布置条件下断面综合糙率在0.397～0.427之间,断面综合糙率随植物淹没深度和布置方式的变化而变化。     

用于CFD计算的急曲率水斗背面贴体网格离散方法

针对冲击式水轮机水斗表面的网格生成方法对计算流体流动、水轮机背面干涉和水轮机效率十分重要,基于边缘等分和定向投影建立了一种能适应急曲率水斗正面和背面贴体网格的生成方法,计算得到了一表面曲率急剧变化的水斗贴体网格.研究表明,此法简单易行,表面适应性强,对急曲率水斗正、背面均能获得均匀、平滑的贴体网格.     

S系列新翼型风力机叶尖近尾迹区域流场数值计算与分析

以S系列新翼型为例,针对设计风速最佳攻角含有叶尖涡的复杂流动,提出一种采用分区域过渡层网格的方法来改善叶尖涡模拟的新网格生成策略。这种利用过渡层网格从叶片的贴体网格区域向中部加密网格区域中捕捉叶尖涡形成的位置和大小,通过控制网格梯度变化能获得高精度计算结果。数值计算和分析表明:该网格能合理捕捉到S系列新翼型叶尖涡的细节变化信息以及叶轮表面压力分布的细节变化特性,发现了风力机叶尖涡在初期向内迁移的现象。证明该网格生成策略合理有效。     

Lagrangian随机轨道方法在三维非光滑贴体网格内的应用

采用Lagrangian随机轨道方法，基于流场计算中曲线贴体网格计算四角切圆炉内颗粒运动，提出了三维贴体网格中追踪颗粒轨迹的新方法。包括：判断颗粒与任意形状六面体单元相对位置关系，选择最优的颗粒飞出单元体时的积分步长。以及校验并确保粒子进入新单元的处理方法等。解决了局部非光滑六面体网格中，因离散的面元向量交线不连续而对判断粒子相对位置造成的困难，同时可高效地处理复杂的内外边界条件。应用本方法计算670t／h冷态模化炉膛，并将20μm玻璃珠在燃烧器区和炉膛出口区的速度分布与3D-PDA实验测量结果相对比。两者较好吻合。说明本方法可高效可靠地应用于采用贴体网格的大型复杂工程问题计算。图7参6     

不同湍流模型在旋风分离器三维数值模拟中的应用和比较

采用标准κ－ε模型，RNGκ－ε模型和RSM(SSG)模型，对气—固旋风分离器中的单相湍流流场进行数值模拟计算。旋风分离器网格划分采用分块划分技术，每一块采用贴体坐标划分网格，计算结果同试验比较，三种模型中以RSM模型的预报结果最为合理，对切向速度分布的涡结构给出了合理的预报结果，同时给出了雷诺应力的各向异性特性，但同实验值仍有一定的差别，分析认为同湍流模型本身的原因外，与入口边界条件的选取和网格划分的多少有一定的关系。     

突扩流道内单相流动的数值模拟

对突扩通道内流体流动特性的研究具有重要的工程实际和理论研究意义。分别采用矩形网格和贴体网格,对不同扩张比(h/H)和不同入口Re数下突扩通道内的单相流动进行了数值计算,并将模拟结果与K.C.Karbi等[1]及Vijay K.Garg等[2]的计算结果进行了比较和分析。结果表明,当h/H0.5时,采用两种网格时的计算结果相差很小,且与实验结果吻合较好;但当h/H0.5时,两者的计算结果均偏离实验值较大。     

基于不同网格分辨率的大尺度模式径流的汇流分析

径流量往往基于较大空间尺度计算求得,再采用汇流模型将径流量转换为河道流量过程。对于大尺度的汇流模型,汇流网络与流域实际河网差别较大,因此采用不同网格分辨率计算分析大尺度径流量的汇流,并应用单位线法和线性圣维南方程计算坡地和河网汇流。结果表明,实际汇水面积随着网格分辨率的不同变化很大;不同时间尺度和网格分辨率下的流量结果的偏差与实际汇水面积和流量值本身大小有关;网格分辨率对流量的影响形式在较大的时间尺度上更加明显。     

跨府河伏龙桥工程的行洪论证分析

针对新建跨府河伏龙桥桥墩尺寸较大,影响河道行洪的问题,通过优化改造伏龙桥工程河段河道断面形式,来减小建桥引起的不利影响。同时采用二维数学模型模拟分析了断面优化前后的行洪过流情况。结果表明,断面改造后,工程河段桥位区附近流场有所调整,桥墩两侧局部流速有所增加,但总体满足抗冲要求,对河道行洪影响较小,拟建桥梁工程总体可满足200年一遇洪水防洪要求。研究结果可为伏龙桥工程建设提供理论依据,也可为类似工程提供参考。     

平面二维数学模型在桥梁工程防洪评价中的应用

为分析桥梁工程的修建对原河道水文情势的影响,以小龙门大桥工程为例,采用平面二维数学模型,模拟了5 a一遇设计洪水条件下工程修建前后河道内水位和流场分布特征的变化。结果表明,桥梁工程修建后在桥墩附近产生了一定的壅水与流场变化,有局部性的影响。     

宁夏引黄灌区骨干渠道糙率原型观测分析

为给衬砌渠道的设计及运行管理单位提供有利的条件,同时积累衬砌渠道糙率的原型观测经验与成果,选取宁夏引黄灌区具有代表性的11条不同流量级别的骨干渠道,开展衬砌渠道原型糙率观测试验;并结合宁夏引黄灌区衬砌渠道实际情况,提出不同衬砌材料的糙率建议取值。结果显示,无论是使用单一材料的衬砌渠道还是使用多种材料的复合衬砌渠道,实测数据率定的糙率值普遍较设计值偏大,偏大原因有断面几何尺寸不标准、渠底比降与设计偏差较大、不同灌季的渠水含沙量等;现浇混凝土、预制混凝土板、格宾石笼填充卵石、格宾石笼填充块石、卵砾石糙率建议值分别为0.013 5~0.014 0、0.014 5~0.015 0、0.028~0.030、0.027~0.029、0.026~0.029。     

桥梁工程跨堤布置与防洪影响研究

为了解桥梁工程跨堤布置对两岸防洪堤及河道防洪的影响,基于概化的数值渠道,采用MIKE21二维水流数学模型,分别从桥墩近堤距离、桥墩轴线布置及桥墩墩型设计三方面设定不同的河道参数及墩堤布置情况,模拟分析了近堤水流流速和墩堤间局部流场变化情况,揭示了不同情形下近堤流速及流场变化的规律,研究了其对河道防洪的影响。结果表明,桥梁跨堤、桥墩近岸布置时,增大近堤距离、减小桥墩轴线与河道岸线夹角和采用单一矩形壁式墩型均可减小对河道岸坡稳定及防洪安全的不利影响。     

桥墩局部冲刷水毁灾害危险性评估研究

在深入分析影响桥墩局部冲刷因素及影响规律的基础上,筛选出主要的因素作为模糊评价指标,确定了各评价指标的量化分级,根据关联度方法确定了各指标权重,求得各指标与桥墩局部冲刷灾害发生概率之间的隶属函数,建立了局部冲刷风险模糊评价模型,确定了危险等级。实例应用结果表明,杨家湾大桥的局部冲刷水毁灾害的等级为低风险,与实际情况吻合,可见该评价模型可行、适用。     

利用移动网格技术模拟冰融化过程中的传热问题

用计算流体动力学中的贴体坐标下移动网格技术分析了一类典型具有移动界面的流动融化传热问题,即Stefan问题。流场的计算采用控制容积法,控制方程的离散扩散项采用中心差分法,对流项采用QUICK格式。通过计算表明,这种技术可以非常好地捕捉由于融化引起的界面运动和变形的位置,能获得准确的融化曲线及温度场的演化过程。从中可总结出努谢尔特效或传热系数的变化趋势,找出在自然对流情况下,方冰柱的融化规律和固液界面形状的变化。     

Study on local resistance of non-Newtonian power law fluid in elbow pipes

This paper focuses on the flow characteristic and local resistance of non-Newtonian power law fluid in a curved90° bend pipe with circular cross-sections,which are widely used in industrial applications.By employing numerical simulation and theoretical analysis the properties of the flow and local resistance of power law fluid under different working conditions are obtained.To explore the change rule the experiment is carried out by changing the Reynolds number,the wall roughness and different diameter ratio of elbow pipe.The variation of the local resistance coefficient with the Reynolds number,the diameter ratio and the wall roughness is presented comprehensively in the paper.The results show that the local resistance force coefficient hardly changes with Reynolds number of the power law fluid;the wall roughness has a significant impact on the local resistance coefficient.As the pipe wall roughness increasing,the coefficient of local resistance force will increase.The main reason of the influence of the roughness on the local resistance coefficient is the increase of the eddy current region in the power law fluid flow,which increases the kinetic energy dissipation of the main flow.This paper provides theoretical and numerical methods to understand the local resistance property of non-Newtonian power law fluid in elbow pipes.     

深厚淤泥地基海堤与跨海大桥交叉安全影响分析

针对沿海地区深厚淤泥地基上新建海堤对交叉段沿海跨海大桥负摩阻力影响的问题,基于大型有限元计算软件,首先研究了海堤结构、桥梁结构的先后施工次序,提出采用先堤后桥的施工顺序,并分别取土石堤至桥墩桩基之间距离为50、100、150、200、250m进行计算,发现当土石堤至桥墩桩基之间距离为150m时,桥墩水平变位10mm、竖向变位18.3mm、桥桩最大拉应力0.7 MPa,均满足相关规范要求,即对大桥桥墩两侧各150m范围内采用特殊的桩基框架肋板结构海堤衔接,最后通过分析实际沉降监测资料数据,认为该结构保证了大桥的整体安全,达到了预期效果。     

全网供电可靠性指标合成研究

开发了一种供电可靠性计算软件,该软件可用于农村电网和城市电网的可靠性计算,在保证计算精确度的同时大大降低了计算时间,节约人力资源.同时,针对分区可靠性计算不能灵活组合合成的问题,提出全网供电可靠性指标的合成方法,并以实例计算验证了该软件计算可靠性指标的准确性.     

浮泥床面桥墩绕流冲刷的数值模拟

基于Mike 21软件建立了浮泥输移的平面二维数学模型,计算分析了浮泥河床建桥前后的水流流动形态和床面变形状况。结果表明,建桥前后主槽内河床变形均呈单向冲刷变形,岸滩上则以淤积为主;建桥后主槽冲刷能力增强,但增加幅度不大,且冲刷幅度和水深较均匀,与常见沙质河床的冲刷区别较大;桥墩尾流区内水流流速较小,冲刷幅度较小;桥墩纵横向的阻流范围约在2倍椭圆桥墩的长、短轴位置内。     

成都市锦江华阳段趸船工程影响河道行洪的模型试验

为了解趸船工程影响河道行洪的情况,以成都市锦江华阳段的趸船工程为例,对该趸船工程所在河道进行了概化,利用物理模型试验研究了趸船工程对河段水流流态、水位及流速分布的影响。结果表明,该趸船工程虽对局部河段的流态、水位和流速等均产生一定影响,且随来水流量的增加壅水影响范围逐渐加大,但其自身对河道的行洪影响程度,总体上来说较小。