论水流运动的不确定性

所有的自然现象都具有不确定性,水流运动也不例外,皆源于其遵循的非线性。非恒定流问题的解对初边值条件的敏感依赖性、恒定流问题的多解性便构成了水流运动的不确定性。非恒定流是绝对的,恒定流是相对的;水流运动初边值条件的变化是不可避免的;度量误差不可能完全消除;恒定流也存在着局部非恒定性;恒定流解的性质与误差水平有关;误差水平不同,恒定流解的个数甚至解的唯一性会发生变化;实际水流运动是恒定与非恒定、确定与不确定不同程度的有机综合体;现有理论分析、物理试验和数值试验、原型观测等均显现了水流运动不确定性的存在,大数据研究方法也不能例外;有必要对水流运动不确定性理论进行明晰、深入和完善,并以此为指导进行研究,为实际工程决策提供科学依据。     

多层建筑物排水（污）系统非恒定流数学模型

建筑物污水排放系统中的水流为非恒定流，研究其系统中的非恒定流波的传播现象不但对预估管道中的各种水流现象，进行最优设计有着紧密的联系，同时对进一步研究管道中固体物的运动机理及水气两相流问题也有着重要的意义。本文通过应用特征差分方法，数值求解圣维南方程组，对管道中非恒定流进行了分析并建立了相应的计算机程序；对建筑物排污系统常见的边界情况进行了研究，并建立了无量纲的经验公式，这些公式作为边界条件与计算机程序相结合，可直接用于多层建筑物排水系统的模拟及预估     

桥渡非恒定流水工模型试验研究

扼要介绍非恒定流模型试验的理论基础(模型水流与原型水流的相似准则),我院为开展非恒定流试验研究而研制的试验设备与仪器,以及针对水库溃坝水流、潮汐水流、涌潮水流、天然河道水流等不同类型非恒定流对桥渡建筑物影响所进行的试验研究特点、研究成果和发展进程。     

关于建筑排水横管水流研究的探讨

建筑排水横管中水流状态属于非恒定、非满管的气、液、固三相流 ,对其进行研究也就相对复杂。但可以先对水流进行研究 ,进而引入固体 ,将固体作为一个移动的边界条件 ,最终建立起建筑排水横管的非恒定流数学模型并可将之用于对排水横管水流的模拟和预测。     

双线船闸引航道水力特性数值模拟

长沙综合枢纽双线船闸共用引航道,船闸引用流量大,在灌、泄水时引航道内形成非恒定流,水流十分复杂.为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流进行了深入研究,分析了复杂水流形成机理、发展和传播过程,获得了不利工况下的波高、波速、比降和系缆力等水力要素,提出并研究了双线船闸错峰运行和增加船闸旁侧泄水等改善措施,有效改善了引航道内水流条件.研究成果已应用于依托工程中,船闸试运行表明研究提出的改善措施十分有效,该成果可供类似工程参考借鉴.     

水流数值模拟在滞洪区中的应用

滞洪区行蓄洪水时,水流形态复杂,传统的一维恒定、非恒定流计算方法将不满足要求,二维非恒定流数学模型能够较为准确地全面模拟计算域内水流的运动、水位的变化过程、冲淤情况等。在介绍二维非恒定数学模型原理的基础上．对崔家桥滞洪区行蓄洪水过程进行了模拟,并结合实际工程项目,对石郑客运专线铁路桥和锦郑成品油管道穿越崔家桥滞洪区的修建工程前后．进行了域内洪水演进、淹没及工程位置处流速状况的计算分析,为防洪评价提供了科学依据。     

"030704"南京市特大暴雨内涝灾害的仿真模拟

以城市地表与河道水流运动为主要模拟对象,以二维非恒定流基本方程为骨架,对小于离散网格尺度的排水渠涌或河道,结合一维明渠非恒定流方程的算法,设计了城市暴雨内涝数学模型,并应用于南京市.根据该市的地形、地貌及排水系统特征概化仿真系统的各类参数,对2003年7月4-5日发生在南京市的特大暴雨过程进行模拟,取得较好效果.模拟的积水误差主要分布在20 cm以内,大约占84%,但也不应忽视有11%的网格模拟的积水误差大于30 cm.     

明渠不恒定流一维计算综述

一、概述河渠不恒定流是指天然河道或人工渠道中流量、水位、流速和过水断面等因素随时间而变化的水流运动,自然界绝大多数的水流属于不恒定流:潮汐河口和感潮地区的水流运动更是如此。     

布设间距对三棱柱形人工鱼礁绕流影响的数值模拟

以CFD(计算流体动力学)技术为手段,研究了不同布设间距下形状为三棱柱形的人工鱼礁周围水流运动规律.研究中采用了4种布设间距,分别为1.5、3、4.5和6 m,它们分别为0.5、1、1.5和2倍鱼礁长度.速度为0.2、0.4、0.6、0.8 m/s的水流,流过不同布设间距的2个三棱柱形人工鱼礁,分别观察鱼礁周围水流运动情况.研究结果显示:布设间距越大,礁体之间的涡旋越大,增大到一定程度有可能产生2个涡旋.布设间距对于第二个鱼礁的尾涡不产生影响,并且来流速度对这两个旋涡的大小不产生影响.布设间距内速度分布规律为由中心向四周速度越来越小,但不会超过鱼礁高度,来流速度对此规律不产生影响.     

河流弯道取水口河冰动力学模型的建立方法

为保障河流弯道取水口在冰期的安全、稳定运行,以黄河内蒙古段某电厂弯道取水口为研究对象,研究建立了河流弯道取水口河冰动力学模型.研究主要分为实体模型试验、数学模型开发及调试、优化排冰方案3个步骤.实体模型试验的目的是研究弯道取水口处水流的运动特性及其对河冰运动的影响,分析河冰在弯道处的运动规律及积累过程;数学模型主要包括水流非恒定流模型和冰动力模型,通过模拟不同工况下河冰的运动情况来不断优化和完善数学模型;优化排冰方案是通过运行不同的导冰筏设计方案确定出合理的设计结构,最终提出针对不同弯道取水口的合理、有效的排冰模式.     

泵站内部流动分析方法研究进展

泵站是调水、供水、灌溉和排水系统重要基础设施,其水力性能直接影响系统的安全性、稳定性和工程效益。泵站内部流动分析涉及泵站、流体动力学和数值理论等多个学科,分析方法已由传统的一维半经验半理论阶段发展到了基于计算流体动力学的现代三维黏性阶段。本文综述了泵站内部流动分析过程中涉及的湍流模型、几何模型、网格模型、数值离散模型和解算模型,阐述了研究泵站进水池表面旋涡、泥沙与空化特性、水力激振特性、水力瞬变特性及水力设计的基本方法和过程,总结了泵站流动分析方法方面的最新研究成果,展望了未来发展趋势及主要研究课题。     

New design solutions for low-power energy production in water pipe systems

This study is the result of ongoing research for a European Union 7th Framework Program Project regarding energy converters for very low heads, and aims to analyze optimization of new cost-effective hydraulic turbine designs for possible implementation in water supply systems (WSSs) or in other pressurized water pipe infrastructures, such as irrigation, wastewater, or drainage systems. A new methodology is presented based on a theoretical, technical and economic analysis. Viability studies focused on small power values for different pipe systems were investigated. Detailed analyses of alternative typical volumetric energy converters were conducted on the basis of mathematical and physical fundamentals as well as computational fluid dynamics (CFD) associated with the interaction between the flow conditions and the system operation. Important constraints (e.g., size, stability, efficiency, and continuous steady flow conditions) can be identified and a search for alternative rotary volumetric converters is being conducted. As promising cost-effective solutions for the coming years, adapted rotor-dynamic turbomachines and non-conventional axial propeller devices were analyzed based on the basic principles of pumps operating as turbines, as well as through an extensive comparison between simulations and experimental tests.     

大套一站水泵装置模型试验研究

大套一站是集灌溉、排涝、降渍等多功能于一体的水利工程。为了保证大套一站安全与高效运行,在初步设计阶段运用计算流体动力学方法,对大套一站进出水流道进行了水力设计优化。优化设计结果表明,水泵的进水条件得到了改善,进出水流道的水力损失明显减小,水泵装置效率得到了提高。为了验证优化设计的效果,进行了水泵装置模型试验。更多还原     

基于CFD的水电站压力前池流 态特性研究

以某水电站压力前池为研究对象,采用RNG K - s瑞流模型和运用CFD ( computational fluid dynamics)方法对压力前池的流态特性进行三维数值研究。通过对水电站全甩负荷、一台机组增负荷、两台机组依次增负荷三种典型工况下压力前池流态特性的数值分析,揭示了压力前池流态分布和水位变化特性。结果表明:在全甩负荷和增负荷工况下,压力前池内虽出现回流漩涡但进水口水流流态较好、水位波动稳定,从而为压力前池水力优化设计提供了依据。     

A hybrid DEM/CFD approach for solid-liquid flows简

A hybrid scheme coupling the discrete element method(DEM)with the computational fluid dynamics(CFD)is developed to model solid-liquid flows.Instead of solving the pressure Poisson equation,we use the compressible volume-averaged continuity and momentum equations with an isothermal stiff equation of state for the liquid phase in our CFD scheme.The motion of the solid phase is obtained by using the DEM,in which the particle-particle and particle-wall interactions are modelled by using the theoretical contact mechanics.The two phases are coupled through the Newton’s third law of motion.To verify the proposed method,the sedimentation of a single spherical particle is simulated in water,and the results are compared with experimental results reported in the literature.In addition,the drafting,kissing,and tumbling(DKT)phenomenon between two particles in a liquid is modelled and reasonable results are obtained.Finally,the numerical simulation of the density-driven segregation of a binary particulate suspension involving 10 000 particles in a closed container is conducted to show that the presented method is potentially powerful to simulate real particulate flows with large number of moving particles.     

氧化沟流场特性数值模拟的现状与展望

氧化沟流场特性的研究对氧化沟工艺废水处理理论、氧化沟工艺的设计与改良有着十分重要的意义。计算流体动力学(CFD)是对氧化沟进行数值模拟的重要手段。综述了CFD概况及氧化沟中流体特性数值模拟的研究进展,总结了目前CFD模拟氧化沟流体特性中存在的问题,并提出了进一步的研究方向。     

带裙房建筑结构表面风压的数值模拟分析

针对目前《建筑结构荷载规范》无法给出体形复杂结构表面风压分布的缺点,基于计算流体力学与大气边界层理论,利用CFD数值模技术对带裙房的建筑结构表面风压分布进行了分析。研究结果表明,数值模拟得到的建筑结构迎风面体形系数与规范数据吻合较好;只有建筑物的迎风面处于正压区域,其余面均处于负压区。相关成果可为建筑物抗风设计提供可靠依据。     

管流的虹吸过程仿真及其性能控制研究

虹吸原理在工程科学技术中具有广泛的应用。对虹吸非稳态过程进行了数值计算，求解虹吸过程的速度场及压强场，分析了虹吸管道的出水管长度对流速及压强控制的影响，并通过改变出水管长度能很好地控制虹吸过程的流态特性。     

坐标变换方法在过饱和气体计算中的应用研究

在水库开闸泻水过程中,高速水流掺气以及消能过程中水流的强烈碰撞会卷吸大量气体形成溶解气体过饱和现象,进而引起鱼类患气泡病死亡。此文引入气体向气泡界面和水体表面传质的机理,利用坐标变换对自由水表面边界进行特殊处理,在三维紊流两相流模型的基础上模拟气泡在水中的运动和溶解,从而计算过饱和气体的浓度分布,并将此模型运用在对葛洲坝饱和气体模拟预测中,还和实测值进行了比较。结果表明:运用坐标变换方法后的模型能更准确地模拟饱和气体浓度。     

湍流模型在船舶计算流体力学中的适用性研究

采用CFD 技术研究船舶黏性流场,能提供迅速的、准确的和低成本的船舶水动力性能以及全面、精细的流场信息预报结果,将有望成为船舶航行性能预报和优化的主要手段之一.通过总结前人对各种湍流模型在流场计算中的应用研究,对船舶CFD中湍流模型的选择方法进行了讨论.并采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型、标准k-ω模型及SST k-ω 模型分别对集装箱船、油船和散货船绕流流场进行了数值计算,通过对流场分析及与试验结果比较得到了一些有意义的结论.