滨岸带植物对水流结构影响的试验研究

以滨岸带植物为例,针对河道断面形式与植被分布影响河道水流结构、进而影响河流生态功能和河岸稳定等问题,通过种植3种高度模拟植物的梯形断面渠道的12组次水槽试验,分析了梯形生态渠道的沿程水面线、沿程流速及植物带中断面横向与中垂线流速分布、等效糙率.结果表明,植物带前壅水水位随植物高度增加而增大、植物带末端出现水位降低和流速升高区域、植物带断面中垂线流速分布呈大“S”型分布,流速梯度反转值位置随植物高度的增加而升高;断面横向流速对称分布,主槽流速大于边坡区流速,最大流速发生于主槽与边坡交界区.     

低佛氏数水跃下游水流紊动特性的试验研究

本文应用CDL-86型超声多普勒流速仪,对佛氏数Fr=2.16～4.34的水跃跃前断面和跃后水流的紊动特性进行了试验研究;分析了跃后水流的紊动能量、紊动强度衰减率和水跃消能率等;Fr=2.99可能是这些量变化的突变点或转折点;并通过对试验资料的回归计算得出了跃后水流的紊动能和紊动强度及其衰减率随佛氏数变化的计算式,给出了计入多种影响因素的水跃消能率计算式.认为低佛氏数水跃跃前断面流速分布不均匀以及紊动值的大小对跃后水流有较大影响,近低区较大流速梯度和较大的水流紊动作用是造成水跃下游河床冲刷破坏的主要原因之一.     

明渠水流紊动特性的LDV试验研究

在可变坡矩形玻璃水槽内,利用激光多普勒流速仪(LDV)测量了水流发展段内不同水深、不同断面的瞬时流速,获得了时均流速、紊动强度、雷诺应力沿水深的分布.试验结果表明,紊流发展段内与充分发展段内水流的紊动特性存在一定差异,但亦有一定的规律性.     

溢流反弧紊流边界层数值分析

本文在极坐标系下建立了一个模拟溢流反弧水流平均运动特性的数学模型.用Κ—ε紊流模式使基本方程封闭,用控制体积法对计算区域进行离散,最后编制大型计算机通用程序对四种不同反弧半径的紊流流场进行了求解.通过四个算例获得速度分布、边界层厚度、紊动动能变化、紊动能耗散率变化、反弧壁面切应力变化等资料.除紊动资料和反弧壁面切应力资料无实测资料验证外,其余计算均与实验结果吻合良好.     

体型参数对梯形旋流排沙渠道水力特性的影响

为明确起旋室和排沙洞体型参数对梯形旋流排沙渠道水力特性的影响,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,研究了各参数下旋流排沙渠道的分流比、空腔形态、压强、流速,对比分析了不同断面型式的水力特性。结果表明,增大起旋室进口宽度,或减小起旋室出口宽度、起旋室高度、排沙洞直径,均能减小梯形旋流排沙渠道的分流比;起旋室出口宽度是影响分流比的主要因素,排沙洞直径偏小会限制排沙洞内空腔的发展;增加渠道水面与排沙洞出口间的落差后可在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的旋转水流;梯形旋流排沙渠道的水资源利用效率更高,当渠道来流量为89.6 m³/h时,梯形旋流排沙渠道的分流比较矩形渠道的降低了6.6个百分点,且同一位置处的旋转水流流速更大。研究成果可为旋流排沙渠道在引水工程中的设计与应用提供参考。     

基于湍流模型数值模拟的梯形弯道水流特性研究

输水明渠弯道段因壁面条件改变,水流运动紊乱,严重威胁输水安全.为研究输水明渠弯道内水流特性,基于RNG к-ε湍流模型建立弯曲度为15°、45°、60°、90°的梯形断面弯道模型,利用PISO算法求解方程组,进行弯道水流三维数值模拟.结果 表明,弯道对渠道内流场影响范围包括弯道及下游较长区间;随弯曲度增加,凹岸最大水面...     

管道车平稳运移时的环隙流速分布特性

管道车平稳运移时环隙内水流流速分布特性关系着管道车与水流相互作用,从而也会影响管道车的运动特性与管道内的水力特性。通过物理试验与理论分析的方法研究了管道车平稳运移时环隙内水流流速整体与局部分布特性,对比了不同直径的管道车环隙内水流流速分布特性与输送效率之间的关系。结果表明,管道车平稳运移时,环隙进口断面处的流速最大,其次为车中断面,车后断面处的流速最小;靠近管道车壁面处的流速沿程变化较大,且流速大小与管道车速度有关,靠近管壁处的流速沿程变化较小;不同直径的管道车环隙水流流速分布情况影响着管道车的输送效率,当环隙水流流速与管道内水流流速之比接近于1时,管道车的输送效率最大。     

含双重植物明渠水流特性研究

以典型沉水植物狐尾藻和挺水植物菖蒲为研究对象,采用三维多普勒超声测速仪(ADV)对含双重植物明渠恒定水流的水力特性进行了试验研究,分析了含双重植物明渠水流的水力学特性及阻力特性并得出其曼宁糙率n的变化规律.结果表明,含双重植物的垂向流速分布基本呈"3"型分布,其紊流具有明显的各向异性特性,底层狐尾藻仅对其高度区域内的流速有较大影响,对高于其植物高度区域的断面流速影响不大.     

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。     

基于多亲遗传算法的渠道非恒定流糙率率定模型及其应用

为提高渠道糙率率定的精度和速度,基于多亲遗传算法智能寻优的特性,建立了渠道一维非恒定流糙率率定模型,并利用南水北调中线工程总干渠的部分渠道断面数据进行了模型的实际应用,所得水位拟合效果良好,表明此模型可应用于渠道糙率率定。