表面糙率与明渠紊流猝发现象

采用流场综合分析法将流动显示与计算机图像处理相结合，在不同表面糙率的条件下重点研究紊流的猝发形态和特性.研究表明，表面粗糙度对明渠紊流拟序结构的特征有重要影响.猝发喷射角约为35～75度，随表面粗糙雷诺数增加趋于增大；喷射高度可达1/8水深；喷射尺度和清扫尺度均有随雷诺数增大的趋势.增大粗糙雷诺数明显增加了多头群体喷射现象，以致形成“喷射垫层”，清扫须在床面附近逐步深入推进；由于大雷诺数增加了群喷延续时间及清扫与喷射相持时间，无量纲猝发周期明显加大.分析还表明，在喷射迸发区域水体动能和紊流耗散率较床面附近提高了数倍.     

灌区明渠过渡段平面大扩散角水力特性分析研究

针对明渠过渡段扩散角水力特性问题,引入流场分析计算理论,研究有、无控控向导流设施下明渠过渡段水力特性及无控向导流设施下流场内存在回流区,且回流区随过渠流量增大,占流场比重与回旋流速均增大;压力分布场中在高过渠流量下会出现逆压力分布,流场不稳定性增加;流速矢量方向偏移程度亦出现变化。研究结果为明渠过渡段翼角控向导流对水力特性影响提供一定参考。     

光滑明渠均匀紊流水流结构研究

建立了一套高精度的明渠水流试验系统,并通过PIV流场仪测量了光滑明渠均匀紊流的水流结构.为真实反映均匀紊流的水流特性,PIV采样次数约需要3 000次.试验结果:对数一尾流律公式能够很好地描述明渠均匀紊流垂线流速分布,卡仃常数、积分常数和尾流律系数分别为0.407、4.902和0.272;紊流度垂线分布符合前人的研究成果,但经验系数有所差别,分别为Du=2.05、Dv=1.2l、Ck=1.25.     

含淹没植物明渠近床面区紊流特征高度试验研究

为研究含淹没植物明渠紊流统计参数垂向分布突变位置、理论床面和渗透高度的关系,进行了含淹没刚性植物明渠水流试验,使用圆柱铝棒模拟刚性植物,采用激光多普勒流速仪(LDV)测量流场,对由纵向流速、雷诺应力、局部阻力系数分布确定的特征高度和渗透高度进行研究,比较各类紊流特征高度的相对位置,分析植物密度与淹没度对其的影响。试验结果表明,在植物密度较大的情况下,近床面区流速沿垂向保持常数,雷诺应力梯度较小,一定高度处分布规律发生明显变化,能够较容易地确定流速梯度和雷诺应力梯度突变位置,淹没度对由3种方法确定的特征高度影响不明显;各种方法确定的特征高度中,雷诺应力特征高度与渗透高度更加接近;渗透高度随植物密度与淹没度的增大而增大;渗透高度与理论床面高度存在一定的线性关系。     

底部导流式隔板对泥沙导流特性之试验研究

本研究于清水冲刷条件下 ,探讨底部导流式隔板之导流特性及其冲淤现象。依试验结果显示 ,隔板所造成的冲刷及淤积先随着水流攻角增加而增大 ,之后 ,再随着水流攻角增加而略为减小 ,此转折约介于 4 5°～ 60°间 ,视入水深度是否小于 0 5倍水深而定。隔板附近冲刷坑发生位置 ,会随水流攻角增加 ,起先由上游端往下游端方向移动 ,之后 ,再往中心方向移动 ;冲刷深度和淤积高度随着隔板入水深度之增大而增加 ,且大约呈现一线性关系 ;冲刷坑之尖锐度随水流攻角增加而增大且呈一线性关系。     

坡面流流速分布及紊动特性实验研究

该文利用粒子图像测速方法(PIV)对光滑床面条件下水深为3～7mm的坡面流流场进行了详细测量，并将分析结果与普通明渠流进行了系统对比。尽管坡面流的水深已达到毫米量级，但仍可以将其流态区分为层流、过渡流和紊流。坡面流条件下的流速呈抛物线或对数分布，当处于过渡区时，流速分布仍符合对数律，但其积分常数随雷诺数的增大而减小。与普通明渠流相比，坡面流的紊流内区范围偏大，当雷诺数较低时，水流黏性的影响可扩大至整个水层。受极浅水深的影响，坡面流的紊动强度在垂向上偏小，而在纵向上则明显偏大。     

含植物明渠流动分区和特征尺度研究进展

植物是生态河流必不可少的要素之一。植物的存在,改变了水流的紊流结构。由于流动沿垂向具有较强的不均匀性,对于含植物明渠紊流统计特性的描述,至今未有公认的、统一的沿水深分布表达形式。因此,对含植物明渠流动分区和各区特征尺度的研究越来越受到重视。本文回顾了无植物明渠和含植物明渠流动分区及特征尺度研究的主要成果,重点对基于流速分布和紊流结构两种方法确定的分区和特征尺度进行了分析和总结。指出将涡结构与流动特性参数分布规律相结合进行流动分区,在各区确定合适的特征尺度,进一步探究分区界限及流动特征尺度的影响因素及具体影响,建立普适的紊流统计特性分布规律是今后含植物明渠紊流结构研究的重要内容和趋势。     

壁面绕流结构和紊流发生率的试验研究

本文采用流场显示照相法和激光流速仪研究紊流的近壁绕流结构.实验结果表明,紊流处于光滑区、过渡区和粗糙区完全在于紊流绕过糙率后是否发生分离和分离层的发展程度,从而明确了紊流的近壁绕流的实际结构. 本试验也研究了处于层流向紊流过渡状态下的明渠水流的紊动规律.实验资料表明,过渡状态下的水流的紊动具有明显的阵发性和随机性,并实际统计了不同雷诺数下的紊流发生率.     

含盐稀淤泥悬浮液的紊流减阻试验

在用水泥抹底的活动玻璃水槽中,进行了含盐稀淤泥悬浮液与自来水的对比试验。两种流体系均为充分发展的恒定均匀的光滑紊流。在雷诺数Re为13500至40000范围内,测量了明渠液面坡降,并用旋桨式流速仪测量了紊流核心区的时均流速分布。液面坡降和时均流速分布的测量结果均一致表明,含盐稀淤泥悬浮液在所试验的雷诺数范围内,出现了紊流减阻现象。试验还表明,含盐稀淤泥悬浮液的减阻率,防雷诺数和含盐浓度的增加而加大。然而,含盐稀淤泥悬浮液在本试验条件下,表现为一种低效的减阻流体。     

过渡状态下明渠水流紊动规律的实验研究

本文采用激光流速仪实验研究了处于过渡状态下的明渠水流的脉动规律。实验结果表明,过渡状态下的明渠水流在空间上和时间上都具有明显的随机性的脉动规律。本试验统计了不同绕流雷诺数下的层流和紊流的发生率。所有实验结果证实了窦国仁最近关于明渠中层流和紊流的总规律的理论研究。     

Hydrologically Based Environmental Flow Methods Applied to Rivers in the Maritime Provinces (Canada)

The demand for water withdrawal continues to increase worldwide. These water withdrawals from rivers can affect fish habitat and aquatic life. As such, environmental flow assessment methods are used in order to protect rivers against excessive water withdrawals. The concept of environmental flow relates to the quantity of water required in rivers to sustain an acceptable level of living conditions for aquatic biota at various phases of their development. For many agencies, environmental flow methods are essential in environmental impact assessments and in the protection of important fisheries resources. The present study deals with the evaluation of hydrologically based environmental flow methods within the Maritime Province of Canada. In total, six hydrologically based environmental flow methods were compared using data from 52 hydrometric stations across the region. Some methods provided adequate environmental flow protection (e.g. 25% mean annual flow and Q₅₀ flow duration method); however, other methods did not provide adequate flow protection (e.g. Q₉₀ flow duration method and 7Q10 and 7Q2 low‐flow frequency). The 70% Q₅₀ method provided adequate flow protection only under good baseflow conditions and should be applied with extreme caution. The present study shows the importance of the hydrologic flow regime, particularly as it pertains to the baseflow component, as a significant determinant in the level of instream flow protection. © 2014 Her Majesty the Queen in Right of Canada. River Research and Applications © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

AN APPROACH IN MODELING TWO-DIMENSIONAL PARTIALLY CAVITATING FLOW

1. INTRODUCTIONCavitation is a phenomenon that widely occurs in liquids. When the flow leads to the local pressure below the saturation vapor pressure of water (the fluid medium, in our research), usually incipient cavitation firstly occurs on the solid b…     

中小型泄水工程利用附着混合流消能问题的探讨

本文介绍了混合流的概念，结合某一中型水库的试验，观测了混合流在抬高尾水时的下游流态。流速分布的变化规律以及对消能效果的影响。从而说明了低水头泄洪建筑物利用挑流消能有更多的可能性。     

台阶式溢流坝中小流量流态改善方式研究

台阶式溢流坝有显著的掺气效果和消能效果,目前在中小型工程中广泛应用。但是台阶式溢流坝在小流量浅水深的工况下,坝面上流态较差,呈现跌流或者过渡流态,容易形成水翅和水流跃离现象。为了解决上述问题,本文结合某工程通过水工模型试验研究对台阶起始端的体型进行优化,结果表明优化方案能够很好地改善较小流量时的过渡流态。     

Application of the ‘natural flow paradigm’ in a New Zealand context

The natural flow paradigm (NFP) emphasizes the need to partially or fully maintain or restore the range of natural intra‐ and interannual variation of hydrologic regimes to protect native biodiversity and the evolutionary potential of aquatic, riparian and wetland ecosystems. Based on our studies of natural and managed flow regimes in New Zealand, we do not believe that all components of the natural flow regime are necessary to achieve the objectives of the NFP, either partially or fully, because many aquatic species have very flexible niches and life‐history requirements (i.e. there is ‘ecological redundancy’). Obviously, maintaining the natural flow regime will maintain the hydrologic and hydraulic conditions necessary for sustaining natural ecosystems. However, if there is adequate knowledge of what ‘values’ need to be maintained in a waterway, and the aspects of the flow regime that are required to maintain those values are also known, then regimes can be designed that target these requirements and thus optimize conditions for the ‘values’. We believe that an assessment of ecosystem requirements using information on river processes together with habitat requirements and life‐history strategies of biota can achieve the best balance between resource use and sustaining ecosystem function and value, and show examples where changes to natural flow regimes have maintained, or even improved, instream values in some New Zealand rivers. We caution that simple flow‐based rules, such as those that might be developed under the NFP, could be unnecessarily restrictive on multiple use of water in New Zealand while, at the same time, preclude the opportunity for enhancement of key ecosystem values in many waterways. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

ON THE CALCULATION OF FLOW OVER AND THROUGH A ROCK-FILL DAM

1.INTRODUCTIONInthedesignofanovertoppedrock--filldam,oneofthemajortasksistodecidethesizeofthedownstreamprotection.Theovertoppedrock--filldamismadeofporousmedia,thereforethewaterwillpenetrateintothedamfromtheupperfaceandemergeoutofitfromthelowerpart,whileitflowsoverthedam.Hence,theprotectionissubjectedtotheactionofboththeoverflowandtheseepageflow,andneitherofthemcanbenegligible.Inthiscase,theflowfieldconsistsoftwoparts:theopenflowandtheseepageflow,whichhavedifferentproperties.Infact,forthe…     

无旋流研究

本文将变分法和流网相结合,从理论上证明了无旋流条件下流量达到极大值,并总结出流量达到极大值时,下游流动的两种表现形式:临界流和均速流。文中给出了下游流动分别为临界流和均速流两种情况下的7个实例。在无旋流条件下,应用本文的结果可以进行如下两种情况的计算:(1)利用求极大值来求流量;(2)当流量已知时,如果下游流动为临界流,则可求水深及流速;如下游流动为均速流,则可求流速等。     

直槽流动失稳过程数值模拟的可视化

本文利用计算机可视化的方法对直槽流动的数值模拟结果进行了处理，得到了若干组显示涡量场和涡管运动变化的计算机动画，通过对这些直观的动画进行分析，发现了直槽流动失稳的一些现象，对于流动稳定性的研究具有一定的参考价值。     

低含沙水流运动特性综述

本文着重综述了清水水流、挟沙水流的流速分布动特性、能量间分配关系等流动现象的内部规律，并系统分析比较了它们的异同，文中还兼论了卡门常数。