运用能耗率极值原理对含粗质悬沙的水流流速垂线分布之研究

本文将能耗率极值原理引入水沙流研究中,通过对含粗沙时浑水流速分布的分析计算说明,这些计算结果与实测结果符合较好,且可能能够解决一些目前的单向模式解决不了的一些问题,并从中得到了一些新的认识。能耗率极值原理在水沙流中的应用有待推广到细沙情形。     

流体最小熵产生原理与最小能耗率原理(Ⅱ)

本文是“流体最小熵产生原理与最小能耗率原理”的第Ⅱ篇。在这篇中，一是阐明了最小熵产生原理等价于最小能耗率原理；二是基于最小熵产生原理，利用流体力学的3个基本方程，即连续方程、运动方程和能量方程以及热力学的吉布斯公式，推导出了流体最小能耗率原理数学表达式。该式适用于：(1)具有稳定边界的任何开放的流体系统，如河流；(2)恒定非均匀流或均匀流；(3)层流或紊流。     

河相关系中的极值假说及其应用

在对各种用于研究水沙流的极值假说进行较为系统的综合和理论分析的基础上,并从形式上和应用上对现有几种主要的极值假说的分析和比较表明,最小能耗率极值(γQJ)_(min)假说是现行假说中较好的一个。文中还对与能耗率极值假说有关的一些其它问题作了分析。这些分析可以作为研究河型、河相关系等问题时的参考依据。     

圆端形桥墩侧向紊流宽度的试验研究

在水槽中进行概化试验,采用三维声学多普勒测速仪(ADV)测量圆端形桥墩周围三维流场及紊动强度分布.分析有桥墩时的紊流强度垂向分布及有、无桥墩时紊流强度比值的横向分布变化,分析结果表明,垂线上紊流强度最大位置在0～0.2 h与0.8h～1.0h两个区间,桥墩对紊流强度的变化影响存在极值,极值大小和出现位置与流速有关,流速越大,极值越大,且极值位置与桥墩的距离也越大.根据极值出现位置离桥墩距离确定紊流宽度,给出了桥墩紊流宽度与弗汝德数的关系.     

一般形式的挟沙力公式及其分析

将浑水潜流动量方程延拓到整个含沙水流水深的范围,在稳定条件下,推出平衡含沙量的表达式,在此基础上采用水流最小能耗率原理,得到一般形式的挟沙力公式,挟沙力系数与阻力系数成正比。论证了在不同条件下,公式可以与刘家驹、韩其为、维利卡诺夫、窦国仁和张瑞瑾等公式的形式一致,并指出各公式表达形式的不同是由于阻力系数与水流雷诺数的不同依赖关系导致的。从理论上说明了各公式的适用范围,其中张瑞瑾公式中的指数范围应为0.67~1,韩其为公式指数11/12即0.92对应为紊流过渡区水流流态;刘家驹公式适用于淤泥质底床,且其系数不是常数;维利卡诺夫公式和窦国仁公式适用于紊流粗糙区水流,维利卡诺夫公式的系数是相对糙率的函数,与雷诺数无关。通过河流及近岸实测资料对文中导出的公式进行了验证,结果表明计算值与实测值吻合很好。     

一种新的浅水方程黏性项计算格式的研究与应用

用浅水方程模拟某些紊流特性很强的流动时,紊动黏性项对数值解的稳定性和合理性至关重要。为提高浅水方程中黏性项的计算精度,首先对前人提出的两种计算格式进行精度分析,在此基础上提出了一种具有更高精度的计算格式。这种方法从有限体积法的特点出发,用单元形心的流速直接计算流速梯度,比使用奥高公式具有更高的精度。通过3个典型算例的比较,验证了该方法具有更好的数值稳定性,同时也证明了此格式能比较合理地反映平均水深流动问题中的一些紊流现象,在工程上具有较好的应用价值。     

非恒定水深平均的K－ε紊流模型的有限元模式

本文在水深平均的二维流动的数学模型基础上，引入Ｋ－ε二方程模式，建立了水深平均的Ｋ－ε紊流模型，采用能适应不规则边界的有限元计算模式，对易引起不稳定的对流项引进迎流技巧，从而大大提高了计算稳定性。针对应用到河口海湾中的紊流模型具有大尺度计算网格的特点，本文分析了常用壁面律的局限性，比较了Ｋ方程中ＧＫ项与ＧＫＶ项的大小，并分析了紊流模型的优点。     

非恒定水深平均的K—ε紊流模型的有限元模式

本文在水深平均的二维流动的数学模型基础上，引入Ｋ－ε二方程模式，建立了水深平均的Ｋ－ε紊流模型，采用能适应不规则边界的有限元计算模式，对易引起不稳定的对流项引起迎流技巧，从而大大提高了计算稳定性，针对应用到河口海湾中的紊流模型具有大尺度计算网格的特点，本文分析了常用壁面规律的局限性，比较了Ｋ方程中Ｇｋ项与Ｇｋ项与Ｇｋｖ项的大小，并分析了紊流模型的优点。     

基于遗传模拟退火算法的岩土弹-粘塑性参数反分析

根据常荷载作用下当所有应变率为零时,弹-粘塑性问题可得到弹塑性解的特性,建立了岩土弹-粘塑性参数反分析模型.提出了反分析弹-粘塑性问题参数的两步法,即先利用岩土材料应力屈服函数的统一表达式确定屈服函数的系数;再利用P.Perzyna本构方程中的常用Φ函数表达式来确定岩土材料的流动系数γ和常数N.在反分析中,应用遗传算法对参数空间进行全局搜索,并借助模拟退火算法对部分最优个体进行局部搜索.通过典型的厚壁圆筒算例分析表明,这一方法是可行的.     

流体平面运动与最小能耗率原理

最小能耗率原理在流体运动中是否是一个普适原理，一直存在着不同的观点。本文以恒定不可压缩流体平面运动为研究对象，利用流体力学的运动方程、连续方程和能耗率方程，通过引入流函数，得到了最小能耗率原理成立的充分和必要条件，并由该条件得出最小能耗率原理在流体运动中并不是一个普适原理。     

ANALYSES OF TURBULENT MODELS WITH EXTREMUM LAW OF ENERGY DISSIPATION RATE

By introducing the extremum law of energy dissipation rate into the investigationof turbulent flow,the closure problem for the basic equations is briefly discussed in connectionwith a newly suggested semi-empirical turbulent flow model.As a result,several unknownfunctions which cannot be solved by the existed semi-empirical models are obtained in the presentpaper.It is shown that the turbulent flow models,as the constraints to the extremum problem,have direct influence on the final results of the primary parameters.     

三维明渠流动数值模型

本文对经典的SIMPLE方法进行了改进,在模拟具有自由表面的湍流问题时,摒弃了对自由表面常作的“刚盖”假定。通过求解k-ε模式闭合的三维雷诺方程及自由表面运动方程,得到了渠道槽沟区水流速度、涡粘性系数、湍流切应力、湍动能的分布规律和自由水面位置的变化规律,计算结果与实测值十分吻合。     

黄河下游河床演变数学模型和初步研究及其应用

以黄河下游河床演变特性为基础，提出了漫滩水沙运动及水沙交换的处理方法，探讨了冲淤量沿河宽分布的准二维计算方法，分析了河床横向变化及其对纵向输沙的影响，并提出了相应的模拟方法，在已用实测资料对这几项研究率定的基础上，建立了适用于黄河下游的准二维数学模型，并用黄河１９６９－１９７８年实测资料进行了验算，验证成果表明，计算与实测基本一致，最后计算和比较了不同来水来沙方案对下游的影响。     

平面湍流混合层流动的统计理论

本文提出了不可压缩粘性流体充分发展的湍流流动的逐级迭代法。此方法能有效地求解脉动速度的高阶关联函数，并修正平均速度和低阶关联函数的精度，应用此方法给出了平面湍流混合层流动的一级近似的二阶、三阶和四阶脉动速度的关联函数，并同实验结果进行了比较，两者符合得较好。     

A NEW METHOD FOR SOLVING TURBULENT VELOCITY CORRELATION FUNCTIONS AND ITS APPLICATION TO THE CHANNEL FLOW

ＡＮＥＷＭＥＴＨＯＤＦＯＲＳＯＬＶＩＮＧＴＵＲＢＵＬＥＮＴＶＥＬＯＣＩＴＹＣＯＲＲＥＬＡＴＩＯＮＦＵＮＣＴＩＯＮＳＡＮＤＩＴＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＴＯＴＨＥＣＨＡＮＮＥＬＦＬＯＷＬｉｎＪｉａｎ－ｚｈｏｎｇ；ＷａｎｇＹｕ－ｚｈｉ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ...     

A new analytical model to predict the hydraulic conductivity of unsaturated soils

A new analytical model is presented for the prediction of hydraulic conductivity. The new model is based on the Brutsaert characteristic curve () and the Mualem integral relation. It is presented by a series expansion of the effective saturation () power and given in a simple algebraic relation. For checking the new model, twelve soils were selected from the available literature and a comparison was made between the new model, the experimental curve and the van Genuchten model as well. The suggested model is very close to the van Genuchten model in all cases except one and it exhibits hysteresis, due to the different values of the parameter b of Brutsaert equation for the wetting and drainage curves. Also a second model is presented, based on the Burdine integral relation.     

基于FLUENT的小尺度粗糙明渠紊流数值模拟

采用计算流体动力学软件FLUENT 对一小尺度粗糙明渠紊流进行数值模拟研究,得到了不同水深的垂向流速分布、壁面切应力以及摩阻流速值,并将数值计算结果与物理模型实验结果作了比较,发现两者符合得较好,从而验证了FLUENT 用于计算小尺度粗糙明渠紊流的有效性.由于计算机性能的限制,无法得到粘性底层和过渡层的"真实"流速分布,有待今后进一步研究.     

COMPARISON BETWEEN BOUSSINESQ EQUATIONS AND MILD-SLOPE EQUATIONS MODEL

1. INTRODUCTIONWave transformation,one of the most i mpor-tant near-shore hydrodynamic processes , has closerelations to human activities as well as i mpact on o-ceanic environment , resources and engineeringstructures .So it is of greater i mportance to …     

CALCULATION OF THERMAL AND SALINE TURBULENT FLOW BY k-ε MODEL

1 .　INTRODUCTIONStratifiedflowisakindofflowthatcontainsdensitygradientinthespace .Itisaverycommonphenomenonofflowinginnaturalenvironment,nearthedischargeexitofsewageinthecity ,inthepondusedinindustryandintheriver ,thelakeandthesea ,whereconsistence ,thermalordensitystratificationcanbeformed .Itiswellknownthatdensitystratificationwillexertastronginfluenceonturbulentmixing ;ifthethermalstratificationisexistentatthesametime ,thestateofstratificationwillchange .Ontheotherhand ,changeofthesta…     

高雷诺数下圆柱绕流与大振幅比受迫振动的数值模拟

利用CFD方法,研究较高雷诺数下圆柱绕流及圆柱大振幅比横向受迫振动特性。在Navier-Stokes方程和k??湍流模型的基础上,对圆柱绕流分别进行了二维与三维的数值模拟,得到了圆柱绕流的升力系数和漩涡发放频率数等结果。研究结果表明,三维模拟的升力系数均小于二维模拟结果。利用Fluent的动网格技术进行大振幅比圆柱横向受迫振动的研究,得到圆柱在不同振动频率时的升力系数及漩涡发放规律和圆柱在特定振幅及频率下的"锁定"区间。