压力梯度区空化特性试验研究

选择二元反弧明流，对压力梯度变幅大、水流结构复杂的反弧段及其下游的水流进行了空化研究。结果表明，随紊流边界层的发展，下切点和水平段连结处，局部绕流速度增大，压力大幅降落，水流紊动加剧，边界层中心附近紊流强度和切应力均达最大，空化数最小，因而，是空化易发部位     

不可压流体绕翼型的边界层迭代计算

本文分别对层流和紊流边界层用边界层正、反问题的计算方法,给出了不可压流体统任意翼型的边界层与无粘流选代解,并对几种典型翼型进行了数值计算.计算结果与实验值吻合较好。 本文在计算边界层正问题时采用了Cnbeci和Smith的微分法,反问题计算方法从Green积分法导出.文中所述的选代方法对于小区域分离流动仍然适用,并能确定分离点的位置.在实用上,本文为理论上分析不可压流体绕翼型的流动特性提供了一种可行的计算方法.     

二维曲壁扩压流道紊流边界层计算及试验研究

本文利用边界层理论对二维曲壁扩压流道内部的气流流动规律进行了初步的研究。主流流场的计算采用了时间推进有限面积元方法,然后用BOX差分格式对边界层方程进行数值求解,并且在紊流切应力模式中考虑了壁面曲率的影响,由此得到流道两壁上边界层流动沿流动方向上的发展规律,最后通过三个不同来流条件的实验测量,对理论计算和分析进行了验证。结果表明:沿凸壁面的边界层流动与沿凹壁面的边界层流动具有不同的发展规律,凸壁面上的压力分布比四壁面情况下要平缓些,最大压力梯度出现得也更迟,此外,凸壁画上的壁面局部阻力系数也比相应的凹壁面为低,这说明了凸壁面上的边界层流动比较稳定。对于壁面曲率比较大的弯曲流道来说,在边界层的计算中应考虑到曲率的影响。     

高水头船闸阀门顶缝空化切片试验研究

针对日益严峻的高水头单级船闸阀门顶缝空化问题,采用能够真实反映缝隙流特性的1:1切片模型试验,研究阀门顶缝空化特性及门楣自然通气防空化机理。研究表明,随着空化的发展,缝隙段依次发生喉口跌坎空化、主流中心空化和阀门面板空化,缝隙段负压区不断延伸,直至整个缝隙段达到稳定的-10 m水柱负压,压力脉动很小;门楣自然通气通过增加缝隙段压力,消除主流中心空化和阀门面板空化,抑制喉口跌坎空化。当采用门楣自然通气措施后,缝隙段压力稳定在-2 m水柱左右,空化消失,缝隙段水流脉动压力增大;缝隙段压力与单宽通气量近似二次多项式关系,通气量极值对应的缝隙段压力约-2 m水柱,此时缝隙段压力与通气量达到平衡状态,当缝隙段压力逐渐升高时,门楣通气量逐渐降低,直至自然通气停止。     

粗糙圆管进口段紊流边界层发展区的流动特性

本文在流速分布对数律假设下,通过求解动量积分方程获得了粗糙圆管进口段紊流边界层和进口段长度的计算式。当圆管半径R→∞时,即得到粗糙平板紊流边界层的计算式。本文还给出了粗糙圆管紊流边界层和进口段长度的简化计算式,并建议了粗糙圆管平均流速的计算式及流速分布指数n与参数δ/Δ、δ/R的关系式。本文成果对进一步研究流动阻力等问题是很有益的。     

用内变量法求解陡槽中紊流边界层的发展厚度

通过分析陡槽中紊流边界层特性,利用边界层理论中的内变量法直接求解边界层运动方程,导出边界层发展厚度的理论分析式。并与已有的实测结果、若干经验计算式做了比较。     

管道进口过渡段的水力学特性

边界层沿流程发展是否达到管道中心是判别管道流态已否形成均匀流的基本条件,本文把管道中边界层正在发展的流段称为进口过渡段。根据管流的特性及卡门——勃兰特粗糙管流速方程推导出:管流中紊流边界层厚度的沿程发展,形成均匀流的临界位置,管道进口过渡段的阻力系数,能量损失及损失系数(不包括进口处的局部损失),过渡段中边界层外区势流速度与压力沿程变化的计算公式。并发现在有压管道中紊流边界层的发展比在宽阔的明渠中快。     

陡槽紊流边界层的计算

一、前言 紊流边界层的研究对于计算溢流坝及陡槽的掺气发生点、能量损失、流速系数以及预估泄水建筑物的空蚀等问题都有密切关系。因此,紊流边界层的研究,对于泄水建筑物的设计具有重要的意义。 鲍叶(Bauer)首先对紊流边界层的发展进行了系统的室内研究,并用以预测溢流坝紊流边界层的发展。陈椿庭、韩立等根据卡门动量积分方程式,利用原型和模型实测资料,提出了溢流坝紊流边界层的经验计算式。由于影响坝面紊流边界层的因素很多,如:溢流坝的曲率、坝面粗糙度以及纵向流速梯度等,而这些经验公式对这     

带闸墩溢流坝控泄工况二维与三维数值模拟

引入水气两相流模型,利用k-ε紊流模型模拟银盘水电站带闸墩坝面上的复杂紊流流场,采用非结构网格来处理复杂的边界形状,采用有限体积法进行迭代求解。通过二维和三维模拟计算得到坝面水流的水面线位置、坝面压力分布以及流线分布情况,并将二维和三维数值模拟结果与物理模型试验结果进行对比分析。结果表明,与二维计算结果相比,三维计算结果与物理模型试验结果吻合程度更高,特别是对进口压力与水跃发生点的模拟,三维模拟更加准确。     

银盘船闸阀门开启过程水力特性动态仿真

乌江银盘船闸为目前国内单级最高水头船闸.分析设计方案的初步计算成果和物理模型试验资料表明,设计水头下其充水阀门段存在较大的负压,尤其是在突扩体升坎处压力很低,有可能造成边壁的空蚀破坏.采用动网格技术和VOF方法对银盘船闸充水阀门段阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,采用6 min开阀方式,分析阀门段水流急变分离的流态、流速、压力等水力特性参数的时空演化规律,分析出现空化空蚀的危险区域和时刻,为乌江银盘船闸因高速水流而引起的输水系统阀门段廊道内空化空蚀问题提供了解决途径.     

光滑圆管进口段紊流边界层发展

光滑圆管进口段紊流边界层的研究在理论和实践上都具有十分重要的意义。本文在流速分布符合对数律和指数律的假设下,通过求解卡门边界层动量积分方程获得了光滑圆管进口段紊流边界层发展的计算式,并建议了光滑圆管紊流边界层发展区的平均流速计算式。同时对指数n与参数(u_*δ)/v的关系也进行了探讨。     

三峡工程泄洪深孔陡槽方案试验研究

 通过对三峡工程泄洪深孔陡槽方案的流态、泄流能力、压力分布等物理量的测量，对其压力特性和空化特性进行了分析。结果表明，其泄流能力能满足设计要求，明槽段压力有显著提高，上游水位175m时的最小空化数亦达到0.28。陡槽方案对提高明槽段的压力及空化数，效果明显。     

水轮机转轮固液两相三维紊流计算及磨损预估

本文在两流体模型的基础上，使用贴体坐标的有限体积法，利用有科氏力修正的κ-ε-Ap两相流紊流模型建立了水轮机转轮内部的三维泥沙固液两相紊流计算模型。模型中求解了考虑压力对固粒相影响的时均Reynolds动量方程，并利用泥沙相的速度和浓度分布，数值计算了转轮的泥沙磨损。为了验证模型的可行性，用该模型计算了刘家峡HL001-25模型水轮机转轮内部的三维泥沙固液两相紊流流动，数值预估了转轮的泥沙磨损并与磨损试验结果进行了比较。     

二维非恒定空化流的数学模型

本文提出了一个新的数学模型,用于预测高Reynolds数的二维紊流场中非恒定空化流的形成与发展过程及其内部结构。将空化流看成是泡-液两相流动,采用宏观与微观两个尺度来描述其流动形态与内部结构。宏观尺度主要用于空化区及其外部紊流场的计算,微观尺度用于确定气核在紊流场中的运动及生长过程,宏观与微观两种分析相互结合,前者应用两相流模型及现有紊流场分析技巧,后者采用泡动力学理论,应用这一模型,可对二维紊流场中空化流的演变过程及其非恒定特性给出比较清楚的数值描述。     

三峡船闸末级闸首超长泄水廊道中阀门

利用物理模型试验和数学模型计算，分析了三峡船闸末级闸首泄水廊道中阀门在正常开启过程中，阀门段的水流流态特征，阐述了非恒定流条件下的阀门段廊道水流压力、阀门启门力和阀门段空化特性，确定了反向弧形门各开度下的临界空化数.     

三峡船闸末级闸首超长泄廊道中阀门水力学关键问题研究（1）——正常开启过程的阀门水动力学特性

利用物理模型试验和数学模型计算，分析了三峡船闸末级闸首泄水廊道中阀门在正常开启过程中，阀门人面的水流流态特征，阐述了非恒定流条件下的阀门段廊道水流压力、阀门启门力和阀门段空化特性，确定了反向弧形门各开度下的临界空化数。     

高水头深孔平板门门槽水力特性研究

平板闸门门槽内的水流流态十分复杂,容易因空化空蚀而破坏门槽。以卡基娃水电站放空洞工程为实例,采用水工模型试验探讨门槽附近水流流态、压力、空化数的变化规律。研究结果表明:有压式门后连接段能较好地改善门槽及门后连接段水流的流态;闸门全开时,各个区域没有负压出现,水流发生空化的可能性也较低;闸门局开时,门槽及门后连接段会出现负压,最大负压出现在门槽的底板处,水流发生空化的可能性也较大;水流的脉动表现出明显振幅大、频率低的强紊流脉动压力的特点。研究成果对于高水头深孔闸门门槽的设计具有一定的借鉴意义。     

溢流坝坝面掺气初生点的数值模拟

采用零方程模型对溢流坝上紊流边界层进行数值模拟,引入流函数Ψ将紊流边界层方程组化为常微分方程.用box method对方程进行数值离散,模拟溢流坝紊流边界层的发展.将数值模拟结果与试验结果进行了对比,理论计算与实际观测尚吻合.运用此模型对掺气初生点位置进行了预测,预测出掺气初生点的位置.     

κ—ε模型在紊流波浪底部边界层中的应用

本文采用数值方法，用κ－ε模型对紊流波浪底部边界层进行了研究，数值求解中用有限体积法得到了边界层中速度场，紊动功能场及紊动动能耗散率场，并用实验加以验证，两者结果一致。     

平面闸槽区紊流场的数值解

本文采用有限分析法,k-ε紊流模型求解雷诺方程,计算了雷诺数为10~4及2×10~4两种情况下平面闸槽区的平均紊流场,给出了流函数、速度、涡量、紊流动能、紊流粘性系数以及压强的分布,为预测闸槽区的初生空化数提供了依据。