考虑泥沙分选及床沙级配调整的二维数值模拟研究

在正交曲线坐标系下建立平面2维河流数学模型,包括水流模型、泥沙模型。在前人研究成果的基础上,通过修正泥沙模型中非均匀沙挟沙力公式以考虑泥沙分选影响;并根据近底床沙质量守恒方程计算床沙级配调整。利用seal水槽下游细化试验资料,对模型进行了验证,结果表明,本模型能够合理模拟水槽地形及其床面泥沙分布变化,反映试验水槽沿程细化的趋势,具有研究实际河道河床变形及床沙分布变化的潜力。     

悬移质泥沙级配公式及其应用

在前人的研究基础上，从微观觚多质泥沙级配与紊动要素进行了分析，建立了悬沙级配的函数关系式，并利用较多的室内及野外实测资料对公式进行了较为系统的验证分析，得到了较为满意的结果。     

天然河流平面二维动床阻力问题研究

利用天然河流垂线流速分布实测资料确定平面二维动床摩阻流速ｕ和当量糙度Ｋ′ｓ，由此建立了垂线上系数Ａ与参数Ｕ／Ｕｃ、系数Ａ与参数ｕ／ｇｄｓ０以及当量糙度Ｋ′ｓ与参数ｕ／ｇｄｓ０、ｕＫ′ｓ／ν的经验关系；利用糙率公式ｎ＝Δ１／６／Ａ确定动床当量糙度Δ，并得到Δ与Ｕ／Ｕｃ、ｕ／ｇｄｓ０的关系     

泥沙浓度与水流紊动的试验研究

通过低含沙水流泥沙浓度分布的试验 ,研究泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布之间的内在联系 ,试验结果表明泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布一致性较好 ,并建立了二维情况下泥沙浓度和紊动强度沿垂线分布之间的关系式 .同时分析了关系式中泥沙浓度、泥沙的中值粒径对系数K的影响 ,中值粒径的影响较泥沙浓度对系数K的影响大 ,系数K随中值粒径的减小明显减小 .并在此基础上进一步建立了泥沙浓度与流速、流速梯度之间的关系     

泥沙级配对水流挟沙力计算的影响

通过对大量水槽试验资料的分析，认为在水充挟沙力计算公式中应该考虑反映沙级配影响的因子D50^2（D25D75），并由此了新的水流沙力计算公式，利用水槽试验资料及黄河下游实测资料对该公式进行了验证，验证结果表明，泥沙级配因子D50^2（D25D75）能提高水流挟沙力的计算精度。     

动床沙粒阻力计算的研究

沙粒阻力的计算是泥沙运动力学的重要问题。基于泥沙的起动阻力来研究沙粒阻力的计算，是一种较为直接的方法。利用泥沙起动的Shields曲线与明渠阻力特性之间的相似性，结合实测泥沙起动资料给出了沙粒阻力的计算公式。该公式表示的沙粒阻力系数仅是能坡的函数，从而避免了采用相对水深时床沙代表粒径选择的困难。验证结果表明，该公式要优于其他沙粒阻力的计算公式。     

近底水流结构对非均匀沙起动影响的研究

通过考虑水流结构的改变，研究了非均匀沙的起动。由于非均匀泥沙的存在，影响水流近底结构，改变底部水流对泥沙颗粒的作用。基于泥沙颗粒中在小范围对水流结构有影响的假定，推导了以粒径为参变量的水流流速公式。并以该流速公式为基础，按照颗粒极限平衡的受力得出了非均匀沙的起动公式，经过用实验资料的验证，公式在大部分粒径范围内与实际值比较吻合。     

“河性行曲”力学机理之边壁泥沙的临界起动条件

在借鉴水流紊动相干结构研究成果的基础上,深层次揭示了紊流紊动涡体猝发、喷射、清扫的过程中对边壁泥沙颗粒的抽吸、挖掘的力学机理;系统概括了河道岸壁泥沙颗粒从起动,到进入水体,促使顺直河道发育成犬牙交错的边滩,并逐步演变为弯曲性河道的全过程;进而在对边壁泥沙颗粒受力分析的基础上,运用涡能理论,提出了边壁泥沙起动的临界条件;并根据黄河的实际情况进行了分析,认为河流边界的糙率、水深等数值越大,泥沙越容易起动。     

山区河流河床对漂石的突变响应及其近底水流结构特征

山区河流受暴雨洪水、滑坡和泥石流等灾害的影响,漂石颗粒在河床不断集聚,从而改变局部区域的河床形态及其水流结构。本文基于对野外典型漂石河段的调查和室内概化水槽试验,指出了河床变形及水流运动对漂石的突变响应特征。试验床面分别预铺粒径为2.5mm和7.5mm的均匀沙,并在其上放置粒径为15.7cm的天然漂石,利用声学多普勒测速仪和全站仪测量漂石局部区域的水流结构及河床冲淤地形。试验分析表明：漂石河床局部调整受相对淹没度和床沙粒径的影响,随着相对淹没度的变化,冲坑深度及范围也随之调整,但淤积的最大高度值则趋于稳定;床沙粒径与冲坑深度、范围呈现出较好的线性正相关关系,但其对后者的影响要远大于前者。漂石河床的局部响应主要是因为漂石的存在促使了其局部区域的水动力条件变化。在无床沙工况下,漂石局部近底流速分布随着相对淹没度的变化而变化,而在有床沙工况下,其对相对淹没度的变化却并不敏感,但它们都较为符合对数分布。漂石局部的紊动强度及紊动耗散均在漂石下游的△x≤1.5D范围内出现陡增现象,且随着床沙粒径的增加,紊动强度陡增的幅度变小,其影响范围也随床沙粒径及相对淹没度的变化而变化。因此,山区河流河床漂石对水流运动及河床变形的作用主要表现在局部近底水流结构及紊动统计特征出现陡变特征,从而引起局部冲淤程度加剧,对河床的水沙运动及其稳定形态产生较大影响。     

Numerical investigation of particle saltation in the bed-load regime

This paper numerically investigates particle saltation in a turbulent channel flow having a rough bed consisting of 2–3 layers of densely packed spheres.In this study,we combined three the state-of-the-art technologies,i.e.,the direct numerical simulation of turbulent flow,the combined finite-discrete element modelling of the deformation,movement and collision of the particles,and the immersed boundary method for the fluid-solid interaction.Here we verify our code by comparing the flow and particle statistical features with the published data and then present the hydrodynamic forces acting on a particle together with the particle coordinates and velocities,during a typical saltation.We found strong correlation between the abruptly decreasing particle stream-wise velocity and the increasing vertical velocity at collision,which indicates that the continuous saltation of large grain-size particles is controlled by collision parameters such as particle incident angle,local rough bed packing arrangement,and particle density,etc.This physical process is different from that of particle entrainment in which turbulence coherence structures play an important role.Probability distribution functions of several important saltation parameters and the relationships between them are presented.The results show that the saltating particles hitting the windward side of the bed particles are more likely to bounce off the rough bed than those hitting the leeside.Based on the above findings,saltation mechanisms of large grain-size particles in turbulent channel flow are presented.     

悬移质泥沙级配沿垂线分布公式探求

以维利坎诺夫含沙量分布公式为据,从理论上导出其相应的悬沙级配Ｐｉ分布式,且给出Ｐｉ／Ｐ０ｉ、Ｐｉ／Ｐｉｐｊ及Ｐｉ／ＰｉｐｊＱ三种表达形式．悬沙级配沿垂线分布概念的产生及其理论公式的导出,有助于深化悬移质运动机理的认识,以及对实测悬沙级配误差的修正     

黏性沙级配对高速水流空化空蚀的影响

为研究黏性沙不同级配对高速水流空化空蚀的影响及机制,利用自主研发的小型循环式水洞试验装置,采用两条不同的黏性沙级配曲线进行较系统的试验研究。通过配置黏性沙小于某一粒径不同质量分数的挟沙水流,用压力动态数据采集系统实时量测水洞工作段空化区和空蚀区的压力;制作不同配合比的混凝土试件,使混凝土试件在黏性沙小于某一粒径不同质量分数工况下进行4 h的空蚀试验,以混凝土试件每小时质量损失表征空蚀量。结果表明：水洞工作段空蚀区各测点的时均压力和空化数随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增大;混凝土试件空蚀量随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增加;流速相同时,较高强度配合比混凝土试件的抗空蚀能力明显优于较低强度配合比的混凝土试件;较低流速下空蚀区主要位于试件前段,较高流速下则位于试件后段;试验所用黏性沙细颗粒比重越大,空蚀量越大。     

轴流式转轮三元粘性流动数值计算

为进一步提高轴流式转轮的设计精度与性能,采用时均Navier-Stokes控制方程,标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对一轴流定浆式水轮机转轮内三元粘性流动进行了数值模拟。提出了水力损失计算方法,获得了转轮的预测效率。分析了转轮内部流场分布规律,建立了叶片表面压力在包角范围内的变化曲线,有助于认识转轮内真实流动现象,为改善设计提供可视化数据支持。     

无限长同心旋转圆柱间临界界Taylor数的计算

本文利用原始变量法计算了无限长同心旋转圆柱间的流体流动的临界Ｔａｙｌｏｒ数，讨论了涡动失稳的临界值与间隙比的关系，分析了速度场的变化．计算结果表明，无限长同心旋转圆柱中Ｔａｙｌｏｒ涡动失稳的临界值与间隙比成反比关系，间隙越小，失稳的临界转速越高，大间隙下流体流动容易变成湍流，并且在一个给定的间隙比下，临界状态时，其涡动的轴向波长是一个定数．     

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响

摘要：针对山区河流的来沙条件的不确定性导致的河流形态变化的问题,根据J . G. Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨了来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8mm的粗沙后推移质的中值粒径先增大后减小相反。     

Bed Load Transport Rate in Scouring and Armoring Process of Non-uniform Sediment River Bed

Flume experiments were carried out to study bed load transport rate during rive bed scouring and ar- moring.A theoretical differential equation linking the transport rate to the probability of incipient motion of non-uniform sediment is solved.The transport rate is shown to decrease exponentially with time,according to the theory,which is in good agreement with the experiment data.     

香菜中天然抑菌成分的提取及其抑菌效果研究

研究香菜中抑菌成分的提取方法及其抑菌效果。单因素实验选取提取时间、提取温度和提取溶剂料液比探讨香菜提取的影响因素,根据单因素结果建立正交实验,确定最佳提取条件。实验结果表明香菜中天然抑菌成分的最佳条件为:提取温度50℃、提取时间36 h、提取溶剂料液比9∶1(V∶V),在此条件下的金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为22 mm,大肠杆菌的抑菌圈直径为21 mm,具有较好的抑菌效果。     

基于模糊理论的寒区岩质路堑边坡稳定性分级标准研究

季节冰冻地区的冻融循环作用对岩质路堑边坡产生稳定性影响,为研究寒区岩质路堑边坡病害的产生条件以及评价方法,选取影响寒区岩质边坡稳定性的常用指标,建立综合评价体系,同时基于权重矩阵采用模糊理论建立寒区岩质路堑边坡稳定性的分级标准。研究结果显示本分级标准适合于由多因素控制其稳定性的岩质工程。     

长江河道崩岸预测模型的研究与应用

以来水来沙、水流主流位置变化及河道边界条件为输入向量,在对水沙作用强度和护岸工程对河道崩岸的作用进行定量化处理的同时,以河道崩岸为输出向量,研究建立了基于BP神经网络的河道崩岸预测模型.利用此模型对荆江石首弯道1965～2003年的崩岸情况进行了模拟和预测.计算结果表明,该模型能较准确地模拟和预测河道崩岸变化.该模型的建立为河道崩岸的预测预报提供了一个新途径.