表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

初生空化数比尺效应的修正

在初生空化位置写出了随流运动的球泡动力方程，估计了方程各项在空化初生时的近似值；以现有的实测资料为依据，选择了能识别的气核失稳的临界半径Rc的大小；给出了原型初生空化数与模型初生空化数的简单关系式；列出了碧口水库孔板洞4个不同比尺减压模型的实测初生空化数，这些模型初生空化数的值相差很大，但由这4个模型初生空化数和本文给出的换算关系得到的原型初生空化数很接近，这原型初生空化数与原型观测结果定性一致。     

门槽空化的特性分析及影响因素探讨

流经门槽的水流运动是一种复杂的水力学现象,门槽水流的空化会对闸门的正常运行造成严重影响。本文初步阐述了门槽空化的类型,发生的必要条件,门槽的水流结构及门槽中极易发生空化的部位。门槽的临界空化状态在研究空化现象时是很重要的,此时的水流空化数称为初生空化数;水流空化数大于初生空化数,将不会发生空化。本文总结了影响门槽初生空化有几何参数和物理参数两方面,并且详细介绍了几何参数中门槽的宽深比和错距比两个主要参数对门槽初生空化的影响情况。     

小浪底异流洞中闸室修改体型研究

通过模型试验，对中闸室施工修改体型即骤留凹槽方案进行了论证，认为该体型在运用中发生空化的可能性较大，不宜采用，原设计无凹槽体型方案，水流流态较好，水流空化数大于初生空化数，建议采用，对改建施工中需要凿除部分，建议采用降低砼标号的方法来减小施工难度。     

小浪底导流洞中闸室施工修改体型研究

通过模型试验,对中闸室施工修改体型即预留凹槽方案进行了论证,认为该体型在运用中发生空化的可能性较大,不宜采用;原设计无凹槽体型方案,水流流态较好,水流空化数大于初生空化数,建议采用.对改建施工中需凿除部分,建议采用降低砼标号的方法来减小施工难度.     

压力脉动下空化的概率估计

水流是否发生空化,目前多以空化数K和初生空化数K_i的比较来判别:当K≤K_i时认为发生空化;当K>K_i时认为不发生空化。由于水流的压力脉动,实际上可能在K>K_i时就发生空化,也可能在K≤K_i时不发生空化。如何考虑压力脉动的这种影响,尚无完善的方法。目前常用的是附加压降法,即在计算空化数K时考虑一个附加压降P′     

初生空化的模型数据应用到原型上的问题

初生空化数由韦伯数Ｗ和空泡相对膨胀速度Ｍ所组成。在分析了中，德联合对比试验数据的基础上，发现Ｗ和Ｍ的关系呈一条对数直线。由模型试验得到直线方程后，再根据原型的空化数决定韦伯数，从直线上求得Ｍ值，有了Ｗ和Ｍ，就可得原型的初生空化数，从而判断在原型水流中是否发生空化。     

水质对空化初生的影响

本文着重分析水质对空比初生的影响，提出了以水抗拉强度和表面张力为参数的空化数表达式。证明，即使水体在同一建筑物，设备或物体上，空化初生差别很大，可有不同的初生空化数，为了消除水质的影响，文中提出了相应的准则和准数。     

脉动压力及压力梯度对不平整突体空化初生的影响

本文对六种不平整突体在正负压力梯度状况下的初生空化数进行了试验研究和理论分析，并根据气泡动力学方程建立了脉动压力与气泡振荡半径之间的关系，讨论了脉动压力及压力梯度对不平整突体空化初生的影响，试验结果表明，同一突体在负压力梯度状况下的初生空化数高于正压力梯度状况下的初生空化数；对于非流线型突体，在负压力梯度状况下空化初生时的壁面脉动压力强度低于正压力梯度状况下的脉动压力强度，脉动压力峰值约为七至十二倍的脉动压力均方根值。     

水工建筑物初生空化数及其比尺效应研究进展

水工建筑物结构水力设计中通常涉及防空蚀设计,一般规定水流空化数σ_i<0.3的区域或者流速大于15 m/s的部位要进行防空蚀设计。水工建筑物不同部位结构,初生空化数不同,该值的分析一方面通过理论计算,另一方面则是通过减压模型试验,试验不可避免地存在比尺效应。对目前国内外初生空化数的计算公式加以总结,指出不同公式的优缺点及适用条件;对初生空化的比尺效应进行相应归纳,为模型试验测定初生空化数提供新的思考方法;同时总结了水工建筑物不同部位初生空化判断标准,为相应的设计研究提供具体详细的指导。     

竖缝式鱼道池室结构变化对水力特性的影响分析

竖缝鱼道的消能主要集中在竖缝处,竖缝束窄使水流形成漩涡,导致鱼道内流速过高,水流紊乱。为了改善竖缝式鱼道池室的水流特性,采用雷诺应力(RSM)模型对不同结构形式的同侧竖缝鱼道进行数值模拟。研究表明:在池室内正对竖缝下游布置圆柱型障碍物,竖缝处流速梯度减小,紊动能和雷诺剪切力均降低约20%～30%,这种池型的鱼道水力特性稳定,能满足更多鱼类的过坝。     

涡管排沙技术研究的发展与前瞻

通过对涡管排推移质泥沙机理的分析及试验研究 ,提出涡管排沙的三个参数 :涡管分流比、截沙率及挟沙能力 .对涡管与渠道水流方向的夹角、渠中水流的佛劳德数及涡管开口宽度等参数与排沙效率的关系也分别进行了研究 .通过对悬移质分选沉降的理论研究 ,提出了悬移质涡管排沙的计算方法 ,该方法已成功地应用于沙湾县金沟河渠首水电站沉沙池的设计上 .文中还提出了涡管排沙技术有待研究的问题     

开孔桥墩墩后水动力特性PIV试验

为探讨桥墩上设置开孔对墩后水流结构的影响,采用粒子图像测试技术(PIV)对矩形开孔桥墩墩后的水平面和立面流场进行了测量,并对墩后的水流结构进行了分析。结果表明:矩形开孔桥墩能够改变开孔位置所在水深处尾流的运动规律,贯穿方孔的高速水流与墩侧绕流以及墩后低速区水流形成强烈的剪切作用,抑制了大尺度旋涡的发展与运动,并且切断了墩后底部水流的上升运动轨迹;墩后瞬时流场存在周期性的运动规律,具有高度间歇特性。     

三门峡双层泄水孔原型噪声观测研究

本文通过对三门峡双层泄水孔原型噪声观测资料的分析,澄清了在水工模型试验中未能取得一致意见的若干水力学问题,所得成果对确定三门峡双层泄水孔的改建方案有重要的现实意义。     

横流中有限宽窄缝射流的旋涡结构

本文应用PIV流动显示技术详细测量了有限宽度窄缝射流从底部射入横流的流场结构。在此基础上采用湍流数学模型及相应的混合有限分析方法，得到横流中有限宽窄缝射流的时均及瞬态流场、涡量场，以此来分析流场、涡量场特性，揭示各种具有拟序结构性质的复杂涡系的产生、发展及演化过程。实验观察到射流迎、背流剪切涡层卷起形成类开尔文涡列。本文还探讨了横流绕流分离旋涡的生成机理及其转向。另外，观测到射流喷口上游的马蹄涡系以及射流逆流区下游尾迹区旋涡的层状结构形式。通过拓扑分析的方法，给出了横流中有限宽窄缝射流旋涡近区流场的拓扑性质。     

MEAN BEHAVIOR OF THREE DIMENSIONAL LINE BUOYANT JETS IN CROSS FLOWS

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｂｕｏｙａｎｔｊｅｔｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓａｓｏｕｒｃｅｏｆｂｕｏｙａｎｔｆｌｕｘａｎｄｉｎｉｔｉａｌｍｏｍｅｎｔｕｍｏｒｖｏｌｕｍｅｆｌｕｘ .Ａｌｔｈｏｕｇｈｌｏｎｇｍｕｌｔｉｐｏｒｔｄｉｆｆｕｓｅｒｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅａｔｗｏ ｄｉｍｅｎ ｓｉｏｎａｌｌｉｎｅｓｏｕｒｃｅ ,ｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｅｆ ｆｌｕｅｎｔｉｓａｃｔｕａｌｌｙａｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ[1 ] .Ｍｏｓｔｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ…     

某厂顶溢流式电站拦污栅破坏原因分析

某厂顶溢流式电站在遭遇20 a一遇的洪水后,灯泡贯流式机组进水口设置的拦污栅发生了脱槽破坏。为了探寻拦污栅破坏原因,利用数值模拟的方法,对电站引水渠内的纵向水流流态进行了模拟,根据模拟结果分析了拦污栅的受力情况。结果表明:在电站厂顶过流时,电站前池存在强大的横轴漩涡及负压,受纵向水流长时间冲击以及水流脉动的影响,拦污栅强度丧失,发生变形,最终脱槽破坏。希望设计人员在设计同类型电站拦污栅时,考虑纵向水流的冲击力,避免同类事件发生。     

鱼道紊流特性研究进展

鱼道内的紊流特性对于鱼类能否顺利上溯洄游至关重要。为了解鱼道内的紊流状态,综述了丹尼尔式、竖缝式、组合式、涵洞式等鱼道内紊流流速、紊动能、紊流强度、雷诺剪切应力以及漩涡等紊流特性的研究进展,分析不同鱼道内紊流的分布规律及特点,指出鱼道中的紊流强度、紊动能等均会对鱼类对栖息地的选择以及鱼类通行造成较大的影响。此外,目前国内对鱼道内漩涡紊流特性的研究较少,建议对其深入研究,以改善鱼道内水力条件,保证鱼道有效运行。     

明渠柱体上游马蹄涡的运动学特征研究

马蹄涡是水下柱体结构周围床面冲刷的主要动力。为掌握马蹄涡的运动学特征,引入了基于旋转强度的马蹄涡识别方法,提出了基于椭圆涡拟合的马蹄涡特征提取方法,其中,椭圆涡由Oseen涡和倾斜单向剪切流叠加而成。基于上述方法,通过开展明渠圆柱绕流PIV实验,对柱体上游对称面时均流场中马蹄涡的运动学特征进行了研究。结果表明,在柱体雷诺数大于104的紊流柱体绕流中,马蹄涡上游的流动分离点随柱体雷诺数的增大而缓慢向下游移动,但马蹄涡的位置保持不变,涡中心距柱体中轴约0.67D(D为柱体直径或宽度),距床面约0.06D;随着柱体雷诺数的增大,马蹄涡的半径不变而强度增加,使得马蹄涡作用于床面的剪切应力增大。研究结果建立了客观提取马蹄涡运动学特征的数学方法,得到了流动分离点、马蹄涡位置等运动学特征随水流条件的变化规律,揭示了明渠柱体绕流与其它流动中柱体绕流的差异,初步构建了马蹄涡的动力作用概念模型。