推移质运动对水流紊动结构的影响

本文采用 CDL—86型超声多普勒流速仪对挟带推移质水流的紊流结构进行了较系统的试验研究,结果表明,清水水流挟带推移质后,床面附近的时均流速减少,流速梯度增加,水流的平均脉动加强,流速脉动的概率密度分布偏离正态。根据试验的成果,作者还探讨了紊流的内部结构。     

一种多功能的超声流速仪——CDL82型超声多普勒流速仪

CDL-82型超声多普勒流速仪是由成都科技大学、四川大学、定兴电子仪器厂协作研制成功的。1985年11月由四川、河北两省科委共同组织鉴定通过。CDL-82型超声多普勒流速仪主要用于水利工程模型试验和水流运行规律科学研究中测定水流速度。可测清水和浑水流速。自动打印时均流速,流速脉动强度,最大流速,最小流速、流速概率分布及流速累积频率曲线。     

水流流速与阻力的脉动规律

利用 LDA-10型二维激光流速仪,作者实测了室内水槽中水流的脉动结构和时均结构、着重分析论证了流速的概率密度分布;同时,用统计数学方法考察了与流速成平方关系的阻力的概率密度分布.结果表明:1.在整个水深范围内,水流流速样本系列服从正态布分.在近壁区也是如此:2.在相对水深y/H=0以上区域阻力样本服从正态分布、在 y/H=0.05以下区域则具有偏态性.     

淹没树状植被水流速度分布规律研究

对淹没树状植被水流速度分布规律进行研究,建立了流速解析解模型,模型先将植被水流划分为树干层、树冠层和自由水层,然后将树干层再细分为近床面区和掺混区。研究结果表明,近床面区纵向速度垂向上接近定值;掺混区处于与树冠段交界处,水流紊动剧烈,纵向流速表现为随水深增加而降低。基于Boussinesq涡流粘度理论,采用二阶变系数线性微分方程求解方法,得到树冠层纵向流速垂向分布公式;该层流速与植被直径紧密相关,当植被直径增加时流速减少,当植被直径减少时流速增加。自由水层则直接引用经典对数律流速公式,流速与水深是对数关系。实验结果表明,模型计算值与实验测量值吻合良好,表明模型是合理有效的。     

洞塞流场的2维激光测速试验研究

为了详细了解有压洞塞水流的时均及脉动流速分布,为洞塞体型设计提供依据,本文应用二维激光流速仪对顺直、台阶及收缩式洞塞的时均流速和脉动流速进行了测量,测量结果表明：在洞塞内部,时均流速在洞塞进口0.133倍管道直径后分布均匀;洞塞出口后的主流再附着点位于洞塞出口后的1～2倍管道直径处,洞塞出口3 倍管道直径后的断面流速分布基本均匀;总体而言,在回流区以外,径向流速均较小,约为轴向流速的10％;三种体型洞塞的脉动流速的大小为时均流速的10％～30％,在洞塞段及洞塞后扩散段较大,最大值位于时均流速梯度较大的剪切层附近;对同一断面而言,轴线上的脉动流速小于两侧的脉动流速。上述成果表明,从流速分布角度而言,洞塞长度宜大于0.133倍管道直径,洞塞间距宜大于3倍管道直径。     

水流紊动流速传感器

本文所介绍的传感器,是利用贴有应变片的弹性元件,在紊动水流中产生受迫振动,输出与水流紊动成比例的讯号。这种传感器可以在清水中,又可以在含沙量高达700公斤/米~3的水流中测量水流紊动流速。传感器的测量范围,大约为(2—180)厘米/秒。利用这种传感器可以测山水槽中任一点任一时间间隔的脉动流速,而且还可以在以秒计的短时间内测出水槽中沿垂线的断面流速分布,显示出时均流速的分布规律和紊动强度的分布特征。曾从不同的角度采用多种实验方法来验证,证明所测记录确实代表水流的紊动流速。这种传感器的主要弱点,是在水中测量时,或多或少地要影响水流的原有状态。     

基于ADV的推流式曝气池流场特性研究

曝气池内横向水流对气泡的生成过程有明显的影响,曝气对池内流场也有明显影响。为进一步研究曝气池内流场特性,采用声学多普勒流速仪（ADV）对大尺度Orbal曝气池模型内的流场特性进行了实验研究。结果表明：水流经过弯道后流速分布呈现出内侧小、外侧大的特点,且存在横向流速;进入直段后,流速分布不断调整,内、外侧水流流速差减小,且较浅水深时,流速调整较快。开启曝气盘后与清水时相比,曝气盘上游断面,近水面处流速减小,水面下较深处流速增大;曝气盘下游断面,近水面处流速增大,水面下较深处流速减小;曝气盘下游紊动强度明显增强。     

含植被浑水的水动力特性和紊动特性试验研究

为了研究含植被浑水的水流特性,基于水槽试验分析了纵向流速、雷诺应力、相对紊动强度的分布情况.结果表明:①无植被时,沿垂线方向水流纵向流速分布呈"J"形;有植被时,受上游植被干扰的区域沿垂线方向其水流纵向流速分布呈"S"形,未受上游植被干扰的区域沿垂线方向其水流纵向流速分布呈"J"形.②在植被淹没状态下,雷诺应力最大值位...     

水垫塘冲击射流附壁区的水力特性

采用粒子成像测速技术(PIV)获得了水垫塘冲击射流全域瞬时精细流场,并在此基础上,对附壁射流区的流速分布规律和水流紊动特征等水力特性进行了系统研究.结果表明:在附壁射流区,射流横向断面的流速、紊动强度分布呈自相似分布规律,具有自由射流的特征;在射流纵向,流速随着流程增加而线性减小,射流半扩展厚度和紊动强度随流程增加而线性增大;并提出了描述附壁射流区射流横向断面流速、紊动强度分布规律的方程,同时得到了附壁射流区射流纵向上流速、半扩展厚度和紊动强度沿流程变化的计算公式.     

长江中华鲟产卵场三维水力学特性研究

利用声学多普勒流速仪对葛洲坝下游中华鲟产卵场进行了现场流速观测,并对现场调查数据进行了统计分析.阐述了相对流速计算方法,利用K-S检验方法检验了研究区12个断面的流速分布特点,分析了纵向、横向和垂向3维空间的相对流速累积频率分布特征.结果表明:在纵向,产卵区内的流速频率分布相同,与非产卵区有显著性差异;在横向和垂向,整个研究区域的流速频率分布均具有显著性差异;产卵区在3维方向比非产卵区具有明显的流速多样性,这种流速空间多样性为中华鲟自然繁殖活动提供了有利条件,为中华鲟产卵区的保护提供理论支持和参考.     

气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

用示踪剂电子电极法对气-液两相鼓泡塔反应器液体的轴径向速度进行了测量。测试结果表明,塔中心处的液速最大,靠近塔壁处最小。且当表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变,轴向液体速度在径向的梯度非常小;当表观气速继续增大,平均液体速度有明显的增加,轴向液体速度的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;进一步增加表观气速,平均液体速度无明显增加。另外,应用3种不同结构的气体分布器考察了其对反应器中心线处轴向液体速度的影响。实验发现,环状气体分布器的反应器底部存在一个回流区。     

复式明渠水流运动的数值模拟

大多数平原河道都为具有主槽和滩地的复式河槽,且主槽和滩地的壁面粗糙度一般不相同.根据理论分析建立了适合于描述水力光滑、水力过渡和水力粗糙这三种壁面条件下时均流速沿垂线分布的统一公式,并利用该流速分布公式,采用Thatchell代数应力模型,对复式明渠粗糙度沿横向存在变化的流动进行了三维模拟.     

带孔的导向管充气喷动床的流动特性

在Φ９２ｍｍ的有机玻璃导向管充气喷动床反应器内,以玻璃珠为实验物料,以空气作流动介质,在导向管的管壁上开孔,考察导向管的开孔率对导管管充气喷动床的床层压降、最小喷动速度、最大允许充气速度以及颗粒在壁效应区下移速度的影响。结果表明：随开孔率的变化,其床层压降曲线仍呈峰值变化,而且开孔率增加,床层操作压降减小。开孔后最小喷动速度略有增加,而最大允许充气速度有所减少,但开孔率为１时的最小喷动速度和最大允     

分汊河道水沙输移特征试验

根据分流河道的水沙特性,对现有的水沙输移计算模式进行了分类,总结了分汊河道分流分沙计算模式在国内外研究发展的现状,并进行了简要的分析评论,继而通过水槽试验对分汊河道整体水流结构和底沙输移演化特征进行了初步的探讨.试验结果表明:在汊道洲头和洲尾的局部范围内流速减小较明显,洲尾处出现水流分离区且左右两侧为高流速区;主、支汊流量的分配决定底沙输移强度,最大冲刷深度在主汊分流口下游.     

浅水横流中底部水平热水射流近区的初始稀释--(Ⅱ)特性分析

对多种不同的流速比、不同的喷口密度佛汝德数的浅水横流中水平热水浮力射流进行了大量的数值试验，对整个流场的流动特性作了详尽的分析，得出流速比和密度佛汝德数是影响流场和温度场的主要因素。在大流速比情况下，射流存在分叉现象，流速比R=0．10为附壁（底）流动现象的临界值，并给出了最大入侵深度与流速比的拟合关系式。     

导向充气喷动床流动特性研究：开孔方式及开孔率的影响

在Φ９２ｍｍ有机玻璃床反应器内,以绿豆为实验物料,以空气作流动介质,考察导向管下开孔时,开孔率对导向充气喷动床的床层压降,最小喷动速度,最大允许充气速度及颗粒在壁效应区的下移速度的影响,并与上开孔的结果相比较。结果表明;下开孔方式也能调节和控制颗粒在环形区的停留时间;当开孔率０〈ψ〈１时,下开孔导向充气喷动床的床层压降和最小喷动速度小于上开孔时对应的值;     

深溪沟与白沙河交汇区水流运动3维数值模拟

河流交汇区干支来流的混掺作用,致使该区域水流结构呈现显著的三维特征。基于都江堰深溪沟与白沙河交汇河段的物理模型资料,利用三维数值模拟技术,探讨了深溪沟与白沙河交汇区的水流结构特性。结果表明：干流汇口处断面的水面线在入汇右侧出现突变,下游附近水面线呈现左岸高于右岸的趋势;支流流量越大,交汇区下游断面的流速就越大,水位就越低;无论支流是否来流,在交汇区入汇下游右岸附近都会形成不同范围的水流分离区,各流量组合条件的分离区顶端形状变化明显,且分离区的几何尺寸参数随水位高程的降低而减小。     

Numerical simulation of strongly swirling turbulent flows in a liquid-liquid hydrocyclone using the Reynolds stress transport equation model

The Reynolds stress transport equation model (DSM) is used to predict the strongly swirling turbulent flows in a liquid-liquid hydrocyclone, and the predictions are compared with LDV measurements . Predictions properly give the flow behavior observed in experiments, such as the Rankine-vortex structure and double peaks near the inlet region in tangential velocity profile, the downward flow near the wall and upward flow near the core in axial velocity profiles. In the inlet or upstream region of the hydrocyclone, the reverse flow near the axis is well predicted, but in the region with smaller cone angle and cylindrical section, there are some discrepancies between the model predictions and the LDV measurements. Predictions show that the pressure is small in the near-axis region and increases to the maximum near the wall. Both predictions and measurements indicate that the turbulence in hydrocy-clones is inhomogeneous and anisotropic.     

岸坡植被对复式河道水动力特性影响的数值模拟

广泛分布于天然河道岸坡的植被能够改变河道水流特性,进而影响坡脚淘刷、河岸稳定及河道形态演变趋势。为精细揭示岸坡植被对复式河道水动力特性的影响,提出植被固壁边界处理方法,利用雷诺应力模型封闭紊流控制方程构建了复式河道三维水动力数学模型,并对复式河道水流特性进行了模型验证,模拟结果与实测结果吻合较好。将该模型应用于岸坡有植被的复式河道水流特性研究,对比非淹没刚性植被、淹没刚性植被、淹没与非淹没刚性植被交替和无植被情况下流速、流量、河床剪应力、雷诺应力以及紊动能分布的差异。结果表明：岸坡植被加剧了滩槽间横向动量交换,引起二次流涡旋数量、强度和范围的增加,同时使得横断面流速、流量分配、河床剪应力、雷诺应力及紊动能在滩槽交界区显著减小,紊动交换在临近植被的周边区域明显增加。其中岸坡种植非淹没刚性植被时效果最为显著,相比无植被情况,二次流涡旋数量增加了一对,岸坡植被区流速、流量分配、河床剪应力、雷诺应力及紊动能大幅减小,甚至趋近于零,而临近植被的周围区域紊动交换剧烈,无量纲化的紊动能值可达到20。