布金汉方程一般解在测流变参数的应用

根据古典一元四次方程的解法,讨论了著名的布金汉方程,得出了布金汉方程的精确解,此解 可以应用在测宾汉体的流变参数极限应力和刚度系数中,从数学上解释了牛顿流体和非牛顿流体的区 别。并讨论了极限切应力为零时经典的非牛顿流体的泊谡叶方程。     

水沙两相浑水模型的紊流封闭及初步验证

一些学者采用两相浑水模型模拟挟沙水流运动,但其紊流封闭仍借用经验公式、单相紊流模型或双流体紊流模型,未形成两相浑水理论框架下的紊流模式。本文基于双流体紊流模型推导出固液两相浑水紊动能和紊动耗散的偏微分方程,给出固相偏移紊动能的渐近解,以表示固相紊动能与固液两相浑水紊动能的相对差,继而推导出固相紊动耗散的代数表达式,完成对固液两相浑水模型的紊流封闭。固液两相浑水紊流模型能够考虑相间作用和颗粒碰撞等物理机制,保留了双流体紊流模型能够分别计算固、液相各自紊动信息的特点,又将偏微分方程数量减少一半。采用河流动力学绝对含沙量分布的计算方法,并引入各向紊动强度分配系数进行修正后,利用实验资料对两相浑水紊流模型进行验证,计算结果同实测值符合较好,结果表明本文模型能反映出随着泥沙浓度增加,挟沙水流紊动抑制加剧的现象。     

平面水流运动方程式和在明渠均匀流中的解

本文从雷诺方程出发,忽略方程中的粘滞项和假定压力服从静压分布,并考虑到近壁边界条件后,对方程沿垂线积分,求得平面水流方程式。在式中包含水深沿断面的改变对侧向切应力项的影响。对上述平面水流方程,求得在矩形明渠稳定、均匀流条件的分析解,从而导出垂线平均流速沿河宽的分布公式。该式计算结果与实测资料比较获得较为满意的验证。     

明渠凹槽泥沙回填过程的水沙两相相互作用

航道疏浚和河流挖沙引起的深槽及深坑的泥沙回淤是典型的水沙两相运动过程。以往针对深槽及深坑的泥沙回淤数值模拟多假定泥沙速度等于水流速度,忽略了水流和泥沙之间的相互作用。通过建立平面二维水沙两相数学模型,分别求解浑水和泥沙的守恒方程,并将该模型与传统拟单相流模型对比,复演了两个典型明渠凹槽的泥沙回填水槽实验。研究发现：在同等参数条件下,水沙两相流数学模型能更好地复演实测结果。分析水沙之间相互作用发现,泥沙主要受底床切应力、水沙之间相互作用力和颗粒间作用力的影响,其中,底床切应力阻碍泥沙运动,水沙之间相互作用力是泥沙运动的主要动力来源。     

悬臂式挡土墙结构形式研究

介绍了挡土墙的结构形式和几种土压力的计算方法,通过工程实例计算研究了悬臂式挡土墙,墙身底宽对抗滑、抗倾、基底压力的影响.计算结果表明,在墙身高度一定时,随着墙身底宽的增大,抗滑系数缓慢增大,抗倾系数逐渐增大,基底压力逐渐增大,大小应力比值也在增大.     

库水水位下降对平顶水库边坡稳定性的影响

为了研究平顶水库库岸边坡的稳定性,建立三维数值分析模型,分析边坡坡度、渗透系数、水位下降速率对坡体孔隙水压力的影响以及库岸边坡稳定系数的影响.主要得到以下结论:采用两相流分析方法更能反映库岸边坡的实际工作效果;合理的库水水位下降的速率调配下,对渗流作用的土体孔隙水压力影响不大,渗透系数对孔隙水压力的影响较大,边坡坡度越...     

挟沙水流运动特性的探讨

本文引用大气边界层的混掺长度表达式作为挟沙水流近壁区的混掺长度，从挟沙水流总切应力平衡方程导出了近壁区的流速分布公式，通过比较验证后推广到整个水深范围，进而使用该公式导出了挟沙水流主流区以上的混掺长度、动量交换系数和整个水深的垂向紊动强度公式，并由后者得到了垂向紊动强度增减的临界条件，前两者与水槽资料点绘的结果吻合良好．     

挟沙水流几个运动特性的探讨

 引用大气边界层的混掺长度表达式作为挟沙水流近壁区的混掺长度,从挟沙水流总切应力平衡方程导出了近壁区的流速分布公式，通过比较验证后推广到整个水深范围，进而使用该公式导出了挟沙水流主流区以上的混掺长度、动量交换系数和整个水深的垂向紊动强度公式 前两者与水槽资料点绘的结果吻合良好，由后者得到了垂向紊动强度增减的临界条件。     

基于土拱效应的非饱和土主动土压力计算方法

基于扩展的非饱和土抗剪强度公式,假定墙后土体小主应力拱为圆弧拱,分别建立了水平微分单元平均竖向应力、层间剪切力与墙体水平反力的关系,进而通过静力平衡方程推导出非饱和土主动土压力计算公式。分析过程中考虑了水平微分单元体层间剪切作用,弥补了传统土拱效应方法中水平微分单元体受力不平衡的不足。与经典方法获得的非饱和土土压力公式相比,该方法考虑了墙后土体主应力偏转现象,所得主动土压力呈非线性分布,能够反映土体的真实应力状态;与传统的考虑土拱效应的土压力解析解相比,该方法较全面地分析了主动土压力影响因素,考虑了非饱和土物理力学性质、地下水位的影响。该结果可为非饱和土土压力研究提供理论依据,对工程设计有一定参考意义。     

风应力拖曳系数选取对风生流数值模拟的影响

在风生流的形成中风应力起决定性作用,风应力拖曳系数决定了大气与湖泊间的动量传输率.风应力拖曳系数随风速而变化,与水面粗糙度有关.本文采用五种与风速有关的风应力拖曳系数表达式进行水槽风生流和太湖风生流的数值模拟,与将其视为常数情况相比较,发现风应力拖曳系数取为和风速有关的表达式时,计算结果的精度有较明显提高.对比各表达式模拟结果,采用Large and Pond给出的风应力拖曳系数公式的模拟效果为最好.     

浑水脉动压力试验研究

在对量测技术进行研究和改进的基础上，对不同流态区清水和浑水脉动压力进行了系统的对比观测。试验结果表明：高含沙浑水不再属牛顿体而变为宾汉体，浑水的紊流结构发生变化。浑水脉动太力均方根和经度系数随含沙量增加呈直线关系增大，以常水水柱表示的脉动压力均方根和强度系数，浑水和清水没有区别。水流含沙后，浑水紊流结构的变化，并没有改变紊流结构中旋涡含能分布规律，紊动能仍然集中在大，中尺度旋涡中，所以，浑水和清水     

波浪作用下软泥床面的粘性泥沙悬扬

本文考虑波浪与软泥床面相互作用，建立了计算软泥床面上波浪剪应力的理论模型.计算结果表明，床面运动对波浪床面剪应力的影响很大.对波浪作用下粘性泥沙悬扬进行了实验研究，得到了不同密度泥床粘性泥沙悬扬的临界剪切力与泥沙流变参数的关系，并与水流作用下粘性泥沙悬扬的结果进行了比较。     

细颗粒原状土起动流速试验研究

为了得到更为客观科学的泥沙基本活动规律,利用有压矩形管进行了细颗粒泥沙起动试验。试验结果表明,管内水压力对细颗粒泥沙的起动有重要影响,水压力越大,管中泥沙起动断面平均流速和起动切应力越大。根据有压矩形管的水流分布特性和水压特点,将矩形管中水流转换为普通明渠水流,转换得到的明渠中泥沙起动垂线平均流速与试验矩形管中泥沙起动断面平均流速基本相同,验证了利用有压矩形管进行细颗粒泥沙起动流速试验的可行性和代表性。在试验矩形管与实际明渠的泥沙起动流速转换过程中,并未考虑不同水柱高度下曼宁糙率系数的变化,这方面还有待进一步研究。     

掺气挟沙对高速水流边界剪切力特性影响的分析

在高速水流循环系统中，用自行研制的剪切力传感器分别量测了清水、掺气水流及挟沙水流壁面上的剪切力；实验表明，含沙掺气高速水流壁面剪切力的脉动值的概率密度函数分布基本符合正态分布规律；文中根据实测资料，分析了剪切力的时均值和脉动值与水流速度的关系；讨论了掺气及含沙量对壁面边界剪切力的影响；在同一流速下，剪切力的时均值及脉动值随着含沙量的增加而略有增加，随着掺气浓度的增加而降低。     

水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性

用当量直径为12mm的碎冰，管径为49．7mm的水平管路在低流速范围进行了冰—水两相流的输送实验，主要对伴有悬浮床的冰—水两相流动特性进行了实验和理论研究。对比实验采用比重与冰相近的聚苯乙烯颗粒—水两相流。研究结果表明，冰颗粒之间的粘性作用是引起冰—水两相流压降变化和非牛顿流体特性显示的重要因素，而且针对伴有悬浮床的冰—水两相流的非牛顿流体特性，提出了计算其输送压降的新方法。     

Kelvin-Helmholtz instability.with mass transfer through porous media： Effect of irrotational viscous pressure

This paper studies the effect of the irrotational viscous pressure on Kelvin-Helmholtz instability of the plane interface of two viscous and incompressible fluids in a fully saturated porous media with mass and heat transfers across the interface. In the earlier work, the instability of the plane interface of two viscous and streaming miscible fluids through porous media was studied by assuming that the motion and the pressure are irrotational and the viscosity enters the normal stress balance. This theory is called the viscous potential flow theory. Here, we use another irrotational theory in which the discontinuities in the irrotational tangential velocity and shear stress are eliminated in the global energy balance by considering viscous contributions of the irrotational pressure. The Darcy-Brinkman model is used in the investigation and the stability criterion is formulated in terms of a critical value of the relative velocity. It is observed that the heat and mass transfer has a destabilizing effect on the stability of the system while the irrotational shearing stresses stabilize the system.     

Effect of Adverse Pressure Gradient and Different Vegetated Banks on Flow

This study examines velocity components in 3D and shear stress distributions in flows with adverse pressure gradient over a gravel‐bed channel using three types of vegetation on banks, rice, straw and Typha stems. Results of this experimental study are compared with those for flows in the bare bank channel. Results show that the flows with adverse pressure gradient are not self‐similar in vegetated and bare banks channels. The logarithmic law and parabolic law can be used to well describe flow in the inner and outer regions, respectively, but with different relative flow depths. Shear stress distributions depend on nature of bank roughness and the secondary flow effects because of small values of the aspect ratio and adverse pressure gradient. Quadrant analysis is performed to investigate the effect of different vegetation covers on the Reynolds stress distributions at the central axis of channel and near the vegetated banks. Vegetation covers influence the contributions of different quadrants to the shear stress distribution, showing that sweeps and ejections are dominant events for all vegetated banks for near bed region. However, near the water surface the contributions of outwards and inwards for banks with Typha stems are more important than those for rice and straw. Instead of using a single value for friction factor, for different vegetated banks, a range of friction factor has to be applied in river restoration projects. Vegetated banks result in an increase of more than 60% in friction factor in comparison with that for bare banks under adverse pressure gradient flows. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

东庄水库蓄清排浑运用对维持有效库容的作用

在设计水沙系列及拟定的运用方式下,通过实体模型试验研究了水库蓄清排浑运用条件下的水沙运动规律、排沙特性及库区纵横剖面形态和库区淤积量的变化过程。试验结果表明,系列年运用试验结束后,库区总淤积量为5.21亿m3,770m高程以下有效库容为10.24亿m3,占总库容的81.27%,说明蓄清排浑是东庄水库维持有效库容的有效运用方式之一。     

汽液黏滞系数对空化泡溃灭过程影响的数值模拟

利用格子玻尔兹曼方法(LBM)伪势模型模拟了近壁区空化泡溃灭过程,分析了不同汽相黏滞系数和液相黏滞系数对空化泡溃灭过程中的最大微射流流速、最大溃灭压力、最大溃灭时间的影响。结果表明,相同液相黏滞系数条件下,改变汽相黏滞系数,空化泡溃灭时产生的最大微射流流速、最大溃灭压力和最大溃灭时间不变;保持汽相黏滞系数不变,空化泡溃灭时最大溃灭压力、最大微射流流速均随着液相黏滞系数的增大而减小,但最大溃灭时间随着液相黏滞系数的增大而增大。     

多沙河流水库“蓄清调浑”运用方式及其设计技术

系统总结了1950年代以来我国多沙河流水库运用方式发展历程，阐释了不同时期水库运用方式及其设计技术的发展变化，详细剖析了“蓄清调浑”运用方式及其设计技术。“蓄清调浑”运用将以往低壅水“拦粗排细”传统拦沙模式发展为“小水拦沙，大水排沙，适时造峰，淤滩塑槽”滩槽同步塑造运用和拦沙库容多元化利用，改变了只淤不冲的传统拦沙模式，正常运用期采用水沙分级分类调度辅以非常规排沙调度，实现协调水沙关系和拦沙库容再生利用，能在长期保持水库有效库容的基础上，进一步兼顾水库调水调沙需要，有效避免了泥沙淤积占用水库有效库容，减少了水库强迫排沙对下游水沙关系的不利影响，是对“蓄清排浑”运用的继承和对“调水调沙”的全面发展。在设计技术上，为了更好地满足调沙需要，要求科学合理设计调沙库容和排沙水位相应泄流规模，考虑调沙过程中的不同淤积状态，按照“深槽调沙、中槽兴利、高槽调洪”的库容分布规则进行水库库容配置；超高含沙量河流要在正常泄流排沙孔以下增设非常排沙底孔，形成“正常+非常”双泥沙侵蚀基准面；特高含沙量河流水库有效库容保持和供水调节之间难以协调，要采用水沙分置开发方式。研究成果将为当前和今后一段时期内多沙河流水库...