糙率突减对渠道紊流边界层的影响

利用激光测速仪,对壁面自水力粗糙面突减至水力过渡面时过渡段内的明渠紊流进行了试验研究,测量了糙率突减不同水深情况下明渠紊流的纵向时均流速和脉动流速.通过实测资料,分析水深和糙率改变后内边界层发展变化规律、粗糙度及水深对内边界层厚度的影响以及糙率突减后从一种均匀紊流到形成新的充分发展紊流所需要的纵向长度.     

陡槽中紊流边界层发展厚度的近似计算

本文应用水流能量平衡原理,推导出边界层发展厚度和沿程能量损失的关系,然后采用流速对数分布规律及能量损失近似计算法,从而提出紊流边界层发展厚度的估算方法。计算结果与试验资料尚吻合。本文方法可用于实际工程的计算。     

按非均匀流设计渠道断面

1问题的提出渠道较长、底被均一、沿程糙率变化不大的棱往渠道，在渠中可形成均匀流，在这种情况下渠道的纵、横断面可按明渠均匀流设计．最近某工程单位向我们咨询水电站引水渠的设计问题，为了减少能量损失，引水渠的水面降落定的较小，引水渠进口水深由于布置上的要求及地质条件的限制，可变动的幅度不大，用所选定的水面落差和进口水深，按均匀流设计渠道断面，计算得到的底宽较宽，占地较多，根据该工程的地质条件和电站布置，引水渠末端水深较进口水深可有较大幅度的增大，在设计流量下渠中水深沿程变化，渠中形成的为非均匀流．我们…     

紊流随机理论在边界层中的应用

本文应用作者提出的紊流随机理论,全面讨论了平板边界层紊流的时均结构。根据边界层中沿程各断面惯性力相似的假定,得出了应力分布规律,从而有可能应用紊流随机理论导出紊流边界层中时均流速分布的统一公式。它既适用于边界层的外区,同样也适用于包括粘滞层、过渡层和对数层在内的近壁区;既适用于光滑边界层,也同样适用于过渡边界层和粗糙边界层。关于紊流边界层的脉动结构和阻力问题,将另文论述。     

溢流面水流参数的计算

在紊流边界层内，流速为对数分布假定的基础上，本文利用水流能量平衡方程计算紊流边界层沿流程发展的厚度从而推导出溢流面一些水流参数的计算公式。并通过结合实际工程计算后表明，利用本文公式计算得的沿程能量损失，水深，水面线，流速系数，鼻坎挑流水舌抛距等与实测资料吻合，可应用于实际工程中的水力学计算。     

理想缝隙流的初步分析和试验研究

本文利用保角变换原理设计了从模型进口直段过渡到工作段之间的收缩段边界形状,并制造了理想缝隙流空化试验装置。理论分析中,对整个流场进行计算,对出现有曲率的紊流边界层问题,运用微分法和积分法求解。微分法采用零方程模式,不仅考虑曲率对涡粘性系数的影响,而且还计及曲率对方程的影响,得到有曲率的紊流边界层发展趋势。并利用当量源法对内流中边界层与势流的相互作用进行迭代求解。试验中,对流速、压力进行的测量和分析,得到理想缝隙流的一些水力特性。计算分析结果与试验值较为相符,而微分法的精度则高于积分法。对理想缝隙流的空化现象进行了初步观察,从空化初生和阻塞方面的有关成果说明,在水流发生阻塞时,喉部压力一般高于饱和蒸汽压。     

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。     

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。     

不同来流条件对溢洪道过流能力的影响

通过水工模型试验,研究进水渠进口段长度、宽度以及平面形态变化对溢洪道过流能力的影响。成果表明:进水渠长度增加,沿程水头损失相应加大,进水渠宽度不足,进水渠内水流流速增大,都会减小堰顶有效水头;曲线进水渠,难于保证水流平顺、对称,客观上加大局部水头损失,堰顶横断面水深分布的不均匀,也会降低过流能力。     

输沙管流流速分布及浓度分布的研究

本文提出了管道紊流有效动量传递系数的概念、分布模式及数学表达式，得到了清水管流、含沙管流情况的统一流速分布公式和含沙浓度沿垂直管轴线的分布公式。本文所给出的公式不仅在理论上克服了以往公式所存在的不足，且其计算值与实验值符合较好。     

灌溉管网中变径管水力特性研究

随着管道输水技术的发展,灌溉效率显著提升。如何降低管网水头损失是提升灌溉效率的主要途径。基于国内外研究情况,通过水力学试验和数值模拟对变径管的阻力特性和流场进行了分析。结果表明:随雷诺数的增大,变径管局部阻力系数逐渐减小,管道水流处于阻力平方区;沿流动方向,压力逐渐减小,在下游出现负压梯度区;上游管道的流态较稳定,变径段出现涡流,下游段紊流旺盛。     

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.     

泄水建筑物紊流边界层探讨

本文总结了过去对溢流坝面紊流边界层及泄水建筑物反弧段紊流边界层的试验研究,通过理论分析导出了光滑溢流面及粗糙溢流面边界层厚度的计算关系式,还提出了相应的实用经验式。在对泄水建筑物反弧段边界层厚度变化的分析中,采用了相对边界层厚度δ/δ_0及相对反弧长度s/Rθ,提出反弧中点似为边界层厚度从增厚到减薄的转换点,并根据试验资料提出了点前、后边界层厚度沿程变化的关系式。     

回流副层及其在水跃计算中的应用

一、回流副层及其特性 在各类紊流剪切流中,含有回流的紊流是工程实际中常遇到的一类复杂流动,如跌坎下流动,断面突扩的管流或渠流以及含水跃的一些局部水力现象。由于边界与水力条件的突变形成了对原流动的强烈扰动,使流动在局部区域内产生分离与回流旋滚,经历急剧的扩散与变形,最终又在下游某处回附于壁面,形成新的紊流边界层。此类流动虽各具特色,但都属流动在局部区域发生扩散、变形、回流与回附,因而在流动特性上存在若干共同的性质。仔细分析与此类紊流现象有关的实验资料,会发现一个现象:在流     

用分形几何理论研究圆管糙率及其实用意义

在已有紊流阻力定律与试验研究基础上,分析了当量糙率KS在计算紊流沿程阻力损失中的重要作用,以及我国水利工程沿程阻力损失计算和工程应用现状。以圆管内壁糙率为例,用分形几何理论研究了圆管糙率的分形特征,给出了圆管糙率分数维的数学模型和算例。论证了圆管糙率分数维和当量糙率KS的关系,分别讨论了管道纵、横向糙率分数维的计算方法,提供了将前人所建立的紊流阻力定律与试验结果直接用于工程实际的途径。     

壅水情况下非均匀流糙率系数研究

非均匀流的水力特性不同于均匀流,水力特性的变化有可能引起糙率的变化。本文采用数值模拟的方法,运用立面二维数学模型对壅水情况下的明渠非均匀流进行模拟,研究非均匀流情况下水力特性和糙率系数的关系。研究表明:壅水情况下,非均匀流能量损失沿程减小,但糙率系数却是沿程增大的。非均匀流中能量损失及糙率系数之间的这种关系是不同于均匀流的,这是非均匀流不同于均匀流的特点之一。根据数值计算结果,拟合得到了较为实用的壅水情况下明渠非均匀流糙率的计算式。将该式用于水库回水水面线计算得到的结果与采用均匀流糙率的计算结果差别较明显,说明采用非均匀流糙率进行水库回水水面线计算是必要的。     

曲率缓变型反弧段水流的时均特性

本文提出一种曲率缓变型反弧曲线设计方法，用激光测速系统研究了该反弧水流的时均特性，得出反弧段水流时均流速分布，壁面压强，壁面切应力及紊流边界层的沿程变化，与单圆弧反弧体型试验成果比较表明，的反弧曲率的连续缓变，使壁面压强分布和空化数变化缓和，消除了曲率突变存在的逆、顺压力梯度；过渡层紊流强度减小２０－３０％；切应力系数有所下降，反弧末端切应力系数Ｃ＇ｆ减小１０％，本文还对反弧水流紊流边界层厚度的变     

壁面粗糙度突变对明渠流速分布的影响

应用激光测速仪在矩形水槽中实测了光滑和粗糙底板以及粗糙度突变情况下的时均流速分布，根据实测资料分析了粗糙度突变以后流速在内区和外区沿程变化情况，得到粗糙度改变后发展过程中的紊流，其流速在黏性底层区比粗糙度改变前和充分发展的紊流小，而在对数律区其流速增长最快。对y／H〉0．2的外区，发展中的紊流与充分发展的紊流在外区流速分布有明显的不同，其不同表现可从尾流强度系数П看出，П值变化从负值到正值，当形成新的均匀流后П值趋于常数。     

输配水管道沿程水头损失计算方法探讨

输配水管道是城市供水系统的重要组成部分,管道沿程水头损失计算又是输配水管道设计的核心.探讨了常用水头损失计算公式的适用范围及公式中参数的选择.水力计算应根据不同的水流流态采用与之适应的计算公式,并选取对应的水力计算参数,使水力计算成果准确可靠.     

输水隧洞坡角对侧式进/出水口水力特性影响研究

抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点,进/出水口自身体型参数对其水力特性具有很大的影响,但连接的输水隧洞布置型式也同样会影响进/出水口水力特性,若输水隧洞布置不恰当,将可能导致进/出水口出现不利的水力特性。利用RSM紊流模型,以某侧式进/出水口为研究对象,在进/出水口体型不变的前提下,研究出流工况不同隧洞坡角对进/出水口内部流态、拦污栅断面流速不均匀系数、水头损失系数及流量分配等水力特性的影响。结果表明,当隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,进/出水口内部流态较好,反向流速区的沿程范围、拦污栅断面流速不均匀系数及水头损失系数均最小。因此,当进/出水口扩散段垂向扩散角不大且各隧洞坡角均满足地形、地质条件的情况下,隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,可获得较优的水力特性。