明渠挟沙水流的两相流模式

本文从两相流基本方程出发对明渠挟水流含沙量、流速垂线分布及近底层平均流动特性进行了理论研究,建立了一个新的泥沙扩散方程,并用大量资料进行了验证。结果表明：现有含沙量公式和流速垂线分布公式只是本文理论模式在低含沙量条件下的简化形式。当含沙量增加时,固相泥沙对流动结构的影响亦趋显著而不可忽略。精确模拟水沙流动,需要发展高级的两相湍流模式。     

基于湍流猝发的明渠流悬沙浓度分布

泥沙悬浮是湍流猝发直接作用的结果，本文基于这一力学机理，利用湍流猝发平均持续时间和猝发强度构造明渠流悬沙湍流扩散模式。模式涉及的唯一参数线性地随悬沙沉降速度对摩阻流速的比值增大而增大，表征较粗、较重的泥沙颗粒的悬浮需要具有更多能量、持续时间更长的湍流猝发作用与之相适应，物理意义明确。经水槽实验资料验证，本模式可精确模拟悬沙浓度沿垂线的分布。对类似流动中其它异质污染物的湍流扩散，该模式有直接的应用价     

等阻力树杈型冲沙管道的试验研究

多沙河流上修建的水库必然要面对泥沙淤积问题,合理科学的库容恢复和保持措施对于水库综合效益的正常发挥具有重要意义。排沙廊道是一种一次建设、可持续使用的排沙设施,但传统排沙廊道中各进口为顺序排列,不同部位进口抽沙能力不均,严重影响运行排沙效果。等阻力树杈型冲沙管道是近期提出的一种新型排沙方式,其各级管道采用树杈型布置,多口汇流的旋转流动可消除不同角度水流加速度影响,按每一个进口管至总出口的流动阻力相等为原则设计;在进口管顶部设置倒扣铁锅型防沙罩,防止进口管被落淤的泥沙所阻塞。本文在水槽中开展了树杈型冲沙管道试验,同时开展了相同条件下的进沙口顺序排列的对比试验,结果表明:当进沙口按传统廊道多口顺序排列布置时,位于远端的一半出口将被完全淤堵,难以达到预期的排沙效果;而树杈型冲沙管有效克服了传统廊道不同进沙口抽沙能力不均的缺陷,实现了对所覆盖区域的均匀排沙,正常情况下未发生淤堵;当高含沙水流集中流向某一进口时,会造成该进口淤堵,但由于不同进沙口独立运行,所淤堵进口基本不会对其他进口的正常运行造成影响。本文试验结果表明,等阻力树杈型冲沙管道的稳定排沙浓度可达400～700 kg/m3,远高于顺序排列方式的100 kg/m3;冲刷漏斗体积为多口顺序排列的1.5倍。     

过渡区光滑明渠高含沙水流阻力的试验研究

本文通过水槽试验,研究了高含沙水流过渡区的减阻问题,获得了输送黄河花园口的高含沙水流的最佳浓度约为400kg/m~3的结论.     

不同重率轻质沙的床面形态和阻力的试验研究

本文通过动床水槽试验，研究了白色塑料沙，磺化塑料沙，电木粉三种轻质沙的床面冲淤形态和阻力特性，观察了各种材料床面冲淤形态的发展过程，并分析了各种材料沙波形态参数与水流参数的关系，从理论上分析了沙粒阻力和沙波阻力的影响因素，表明沙粒阻力与颗粒粒径和水面比降有关，沙波阻力与沙波的相对高度和沙波背水面的坡角成正比，而沙波背水面坡角的大小又只与颗粒几何性质有关，本文的试验资料和多家水槽试验资料的比较结果证     

微气泡降低平板阻力的研究

本文根据计算结果,研究了边界层中的微气泡对平板表面摩擦阻力的影响。建立了含有微气泡的平板边界层方程,并采用一种简单的混合长度模型和有限差分方法对该方程进行了数值计算。分析和讨论了某些参数变化对微气泡降阻的影响。计算结果表明,在一定条件下,湍流边界层的表面摩擦阻力可降低60％左右,其数量级和趋势与国外实验结果相比大体上一致。另外,本文对微气泡降阻机理提出了自己看法。     

坡面流阻力规律试验研究

通过实验室人工隆雨水槽试验，初步研究了坡面浅层均匀流及由降雨形成的浅层沿程变量流的流动阻力规律，根据试验中观察到的物理现象及对实测资料的分析，进一步明确了坡面浅层水汉与一般明渠流水力特性的差别，揭示了降雨、坡度和表面粗糙度对浅层流流动特性的影响，提出了“伪层流”的概念，根据实测资料建立了不同流区的Ｄarcy-Weisbach阻力参数f的定量关系式，研究成果可用于坡面流汇流计算及土壤侵蚀、产沙模拟等生产实践。     

非均匀沙床面阻力特性的实验研究

天然情况下，河流泥沙组成多为非均匀沙。河流床沙及其粒径组成的非均匀性是影响水流阻力的主要因素之一，研究床沙组成的非均匀性对水流阻力的影响，具有重要的理论和实际意义。本文在大量实验和实测资料的基础上，首次系统考虑床沙级配及其组成的非均匀性对水流阻力的影响，认识了床沙组成非均匀性对水流阻力的影响关系，初步得出非均匀性对水流阻力影响的规律，丰富了人们对床面泥沙组成非均匀性的认识，为进一步深入研究奠定了基     

明渠异重流头部运动速度的理论分析

本文在理论分析的基础上，建立了异重流头部运动速度及稳定厚度的计算公式。通过数值求解证明了异重流稳定厚度约为环境水溶的０．５倍左右，并对所提出的公式进行了化简。研究结果表明，本文提出的异重流厚度计算表达式与现有的观测结果是一致的，异重流头部运动速度表达式与现有的研究成果也是一致的。     

群潜坝对河道糙率影响的实验研究

通过模型实验,运用能量方程反求河道糙率的方法,分析探讨了河道中修建不同间距的群潜坝后,河道糙率系数n和水深坝高比H／h（即河道中水深月与潜坝高度h之比）的相互关系。通过实验及其成果分析,可以得到,河道中修建群潜坝后,（1）河道糙率会增至原河道糙率的1．1—2．6倍甚至更大,具体大小取决于群潜坝的坝间距与水深坝高比H／h;（2）河道糙率随着河道中水深坝高比的增加先减小,后增加,而后基本趋于稳定;（3）河道糙率随着水深坝高比的变化可以分为减小区、增大区与稳定区,各区分界点处的水深坝高比与潜坝间距有关;（4）本实验条件下,减小区与增大区分界点处的水深坝高比为5．98～6．78。增大区与稳定区分界点处的水深坝高比为8．11。     

Experimental Study of Sediment Transport in Meandering Channels

Sediment transport in a meandering channel is measured in a laboratory flume. The measurements are evaluated and compared with previous studies. The values of the calculated sediment transport rates using previous formulas are generally overestimated. Under these circumstances, in this research, it is noticed that the sediment transport rates as measured in the laboratory, and sediment transport capacities computed with the Einstein’s approach, behave in a quite similar way, seemingly closely related to the varying bottom shear velocity or stress. Einstein’s approach for bed load comparison is chosen in this experimental research because it has been tested to some extent.     

波浪边界层中细颗粒粘性泥沙的再悬浮和扩散输移

本文用多尺度摄动方法从理论上推导了波浪边界中细颗粒粘性泥沙的再悬浮和扩散输移的规律，并用几个算例细致地分析了波浪对细颗粒经沙再悬浮和扩散输移的作用。指出：在近 岸及湖泊地位、波浪不仅是细颗粒粘性泥沙再悬浮的主要动力，而且其引起的泥沙扩散输称我工和风生流相当。     

低表面能涂层的减阻试验研究

平板表面上涂履一层低表面能疏水性的涂层，在循环式水筒中Ｕ≤９为／秋的低速下，可使平板的阻力下降１８－３０％左右。而高速时，涂层表面的粗糙度和涂层平板的形阻抵消了一部分或全部分由于低的涂层与水界面间的相互作用力而引起的摩阻下降。低表面能涂层的低表面能疏水性质，使平板的湍流边界层增厚和层流向湍流转捩点的后移，造成了平板阻力的降低。     

最小阻力船型优化研究

本文基于线性兴波阻力理论，把控制尾流分离作为约束条件，利用优化计算方法对设计水线下船体外形进行优化研究。以数学船型Ｗｉｇｌｅｙ船型为母型进行了计算，分别讨论了最小兴波阻力船型和最小总阻力船型的确定方法，并将所得到的改良船型进行了船模阻力试验，结果证实了本优化设计方法的可靠性。     

水流能耗率极值原理及其水力学实例研究

研究水力学及河流动力学问题,有两种易混淆的假说,即最小能耗率理和最大能耗率理论。采用普通水力学的一些实例,验证了两种假说在本质上是一致的,区别在于问题的约束条件不同,当流量一定时,水流能量对应于最小能耗率,而当水力坡度（或水头损失）一定时,水流能量对应于最大能耗率。     

天然河道非恒定流条件下阻力系数变化规律的研究

天然河道非恒定流水面线的计算,在生产实践中有着重要的意义,而阻力系数的选取直接影响其计其计算成果。本文在以汉江丹-襄河段为例进行天然河道非恒定流水面曲线计算的基础上,利用大量实测资料,运用无约束最优化方法进行了天然河道非恒定流时的阻力系数和糙率率定的研究和计算。这种方法是利用计算技术对天然河道的实测数据进行分析和整理的一次尝试。根据计算结果,本文给出了阻力系数、糙率与流量、水位、时间、佛汝德数及Q/t的变化关系。这些变化关系的特征大体上与前人的理论和实践分析相符,同时还得到了一些新的变化规律。     

动床阻力的研究进展及发展趋势

冲积河流的动床阻力问题，是河流动力学的基本研究课题之一。为此国内外众多学者进行了广泛的研究，提出了各种各样的阻力计算方法，本文总结了一个世纪特别是近五十年来冲积河流阻力问题的有关成果，指出了其中存在的不足，并对未来的发展趋势进行了讨论。     

Experimental and numerical study on hydrodynamics of riparian vegetation

Recently, many channelized rivers tend to be heavily vegetated due to regime shifts in hydrological, fluvial and ecological processes. Dense vegetation in a river frequently obstructs a flood flow and reduces conveyance capacity of channels. On the other hand, river vegetation provides various ecological services such as habitats for various species and life, natural cycle of organic and inorganic substances, etc.. It is of engineering importance to understand vegetation hydrodynamics in order to preserve vegetation nature and keep a certain level of flow conveyance capacity. In view that willows tend to be densely vegetated along the shoreline of floodplains or sandbars, a field measurement, a physical model experiment and a numerical analysis were carried out for investigating hydrodynamics in an open channel with riparian vegetation. Discussion was made focusing on flow and shear layer structures developed around the vegetation canopy.     

明渠沙纹床面湍流结构实验研究

沙纹的形成会显著地影响床面附近的湍流结构。论文通过水槽实验,模拟了天然河流中沙纹的形成,并针对最终形成的稳定沙纹形态,利用声学Doppler测速仪采集了沙纹床面不同位置处的高频流速过程数据,继而对脉动强度、雷诺应力、湍流动能及自相关函数等湍流特征量进行了计算,并分析了沙纹床面湍流结构和特点,为进一步的理论和数值研究提供了有价值的参考数据和依据。