植被群落之间水流流速垂向分布计算方法

植被之间及其之上流速分布一直是湿地水力学和河流水力学的研究难点.将Darcy-Weisbach阻力因子与植被生态特征参数(植被直径、植被高度和植被空间间距)联系起来,建立新的阻力因子计算方法.将Darcy-Weisbach断面流速公式应用于植被之间流速垂向分布计算,利用室内水槽试验结果对其进行了验证,结果表明:改进后的...     

冰封河道纵向离散系数计算研究

河道的封冻显著的改变了水流的流动结构和纵向离散特性。借助于根据天然河道特征概化的抛物线型断面型态,结合垂向双对数的流速分布律,建立了冰封河道全断面的流速分布;在此基础上研究了冰封河道中纵向流速横向分布不均匀性和垂向分布不均匀性对纵向离散的影响并建立了针对宽浅型冰封河道纵向离散系数的计算公式。公式以理论积分公式为基础,综合考虑了断面型态及冰盖的影响,机理清楚,形式简单,便于应用,且计算结果与示踪试验成果吻合良好,可以用来预测宽浅型冰封河道的纵向离散系数。     

三峡水库库区上段水流特性分析

三峡水库的蓄水运用,使其河道型库区内水流有了明显的壅水型非均匀流特征,其流态的改变显著影响着泥沙输移和洪水传播特性。采取专门实测资料,分析库区上段的三维流速及紊动强度沿垂线的分布特征。结果表明:三峡水库上段纵向流速沿垂线分布基本符合对数流速分布公式,横向流速分布受地形影响较大,垂向流速明显,且方向一般向下;沿程各断面纵向、横向及垂向水流相对紊动强度分布比较均匀,尤其是垂向水流紊动强度沿程随着壅水程度的增大有增大的趋势。壅水型非均匀流在垂向流速及垂向紊动强度的分布特点,将给库区泥沙运动、尤其是悬移质含沙量沿垂线分布带来明显影响。     

弯道水流纵向流速剖面的试验研究

弯道水流特性的研究一直备受重视,而弯道水流纵向流速的分布则是其重要研究课题之一.本文运用弯道概化模型试验,利用ADV采集三维流速数据,对弯道水流纵向流速沿水深的分布进行了系统研究,得到了纵向流速剖面沿程和沿河宽的变化.研究表明,由于弯道水流的复杂性,试图采用单一计算模式来描述弯道纵向流速沿水深的分布是难以实现的.合理的流速剖面公式应当考虑水流参数、弯道尺度和参照部位等的综合影响.研究为进一步深入探讨弯道水流特性奠定了基础.     

沙棘植物对水流表面流速横向分布影响的PIV野外试验

河渠中植被可以增大水流阻力、雍高水位并改变水流的横纵向流速分布.应用先进的PIV技术,在野外大型试验场,开展了沙棘柔性植物对水流特性影响的野外试验.根据实验数据,本文分析与讨论了沙棘柔性植物对水流表面流速沿横向分布的影响.分析表明,在恒定非淹没流作用下,无沙棘植物的对比段表面流速横向分布符合对数型顺"流舌"的光滑型态,沙棘柔性植物丛内的表面流速沿横向则呈现出反"流舌"型态,并沿整个断面的分布并不光滑,表现出沙棘植物对水流明显的阻力效应.在流出柔性植物后的对比段中,流速沿程增大,沿横向分布也开始逐渐恢复到无植物时的状态.这些对于研究河道植被阻力及滞流拦沙能力都有重要意义.     

凸底明渠流速分布试验研究

通过对三角形和梯形凸底存在下明渠中垂线处流速分布的试验研究和理论分析,建立了流速抛物线型垂向分布公式,发现抛物线待定系数和凸底迎水坡度存在线性关系;随着凸底迎水坡度的增加,无量纲最大流速的位置逐渐下降,最低甚至达到0.41,偏离水面较远;最大流速随流量增加而增大,而最大流速与断面平均流速之比接近为常数。本文公式计算的流速分布与水槽试验资料颇为一致,表明公式能较好地反映凸底明渠中垂线处的流速分布特点,且流速越小,公式精度越高。     

连续分布均匀沉水植被明渠水流流速分布比较

植被影响下的河道流速分布是评价河道行洪能力的重要指标,关系到河床稳定与河道安全。以连续均匀分布的沉水植被为研究对象,系统评述了国内外对河道植被水流流速分布的研究进展,从紊动特性阐述了流速分布剖面形成机理,剖析了分区流速解析模型和平均流速模型研究现状和存在不足,基于文献数据,评价了现有平均流速模型适用性及准确度,认为目前对于植被水流流速求解多集中于均匀流条件顺直型河道、植被类型及形态单一的连续均匀分布植被,未来流速模型应针对沉水植被阻力系数、植被影响下的河床应力、非均匀流状态及有限尺寸内柔性植被斑块等方向作进一步研究。     

弯道对植被群河道水流结构影响的试验研究北大核心CSCD

为了解弯道对含植被群河道水流结构的影响,本文在180°U型弯道水槽中进行试验,采用圆形竹筷模拟低密度植被群,圆柱体模拟高密度植被群,运用声学多普勒流速仪测量三维流速,不同密度植被群放置于水槽相同位置,对比分析弯道的影响。试验结果发现,植被群上游调整长度及其稳定尾流区长度受弯道影响发生了明显调整,植被群密度的影响仅作用于植被群尾流结构,包括其中垂向湍动能的差异。植被群后出现植被群直径尺度的涡,使纵向湍动能分布出现波峰,峰值大小受弯道影响;植被群在弯道中所处位置越后,峰值越小。湍流谱分析中验证了此现象,并发现弯道作用使得植被群后小尺度涡增多,从而使得植被群后较小湍动能峰值的大小不随植被群放置位置改变。     

均匀沙上扬通量的能量平衡模型

基于能量平衡观点,床面泥沙上扬能量来自于水流的势能,所消耗的能量取决于水沙的相对运动,推导出上扬通量关系式,根据垂向流速分布公式确定参数的影响因素,采用实验资料对有关参数进行了率定。所建立的计算公式与实验资料符合较好,与其他公式相比较,该式结构较简单和计算精度较高,可较好的为泥沙数学模型提供近底含沙量边界条件。     

植被群密度对河道水流紊动特性影响的试验研究

为探讨植被群密度对河道水流紊动特性的影响,试验设置了8组不同密度的植被群,用均匀圆柱形竹签模拟非淹没的刚性植被,采用ADV测量三维瞬时流速。通过对比分析,发现植被群下游紊流结构分布有较大变化。在植被群末端,紊动能横向分布随着植被群密度的增大表现为两种形式,低密度时趋向于波峰状,高密度时则在植被群左右两端各有一个波峰;在植被群后紊动能的纵向分布中,沿程表现为“波峰-波谷-波峰”状分布,随着密度的增加,紊动峰值之间的距离缩短,且两个波峰表现出不同的变化趋势。植被群末端紊动增强,在紊动强度的垂向沿程分布中,植被群越密,下游紊动强度的波动越大,并在尾部出现翘曲的现象,当密度达到一定程度时,弯曲度趋于稳定。     

明渠水流自掺气对断面平均流速的影响

建立了求解明渠自掺气水流断面平均流速的理论公式，计算表明当气泡扩散到槽底，断面平均流速就增大，否则，掺气对断面平均流速影响不大；对断面平均流速的理论公式进行分析，从理论上说明了自掺气水流的速度分布必然存在一个自底面向水面方向不断增大，然后再逐渐减小的过程。分析了掺气对流速影响的原因，认为掺气水流断面平均流速增大主要是由于气泡进入了剪切层，导致掺气水流抗剪强度降低所致，而流速分布在上区减小是由于掺气使气体边界对速度的影响深入到了水流内部所致。     

飑线风横向风剖面的工程计算方法

雷暴天气中的下沉气流在近地面区域形成了飑线风,这是破坏力最强的风灾之一。为方便飑线风风剖面在工程设计中的应用,以垂直撞击水平地面的飑线风为例,整理了采用国际量纲的飑线风横向风剖面的计算流程,然后通过计算流体动力学计算得到了全尺寸飑线风的风场,进而比较分析并选取了飑线风风剖面的经验公式,得到了工程可用的风剖面计算方法。最后利用选取的风剖面经验公式计算得到了不同径向位置的风剖面,并结合大气边界层风剖面的分布情况,对飑线风的影响高度及径向尺度进行探讨,指出了在飑线风的最大风速位置附近,其影响高度最高。     

异侧布置缝-孔-堰组合式鱼道紊流结构试验研究

我国沿海沿江洄游性鱼类众多,单一式鱼道难以满足鱼类不同溯游习性的要求。迄今,人们对单一式鱼道研究较多,而对组合式鱼道仅限于数值模拟工作,试验研究几乎是空白。本文对凹口堰-矩形中孔-竖缝组合式鱼道的紊流结构进行了较为系统的试验研究。采用声学多普勒测速仪（ADV）量测了鱼道水池内各点的三维瞬时流速,分析了组合式鱼道的流动特征、时均流速、紊动强度、雷诺应力、频谱特性、相关函数及紊动尺度。试验研究结果表明：与单一式鱼道比较,组合式鱼道水流具有显著的三维流动结构;纵向流速在水平面上存在明显峰值区,横向流速和垂向流速显示在横断面上存在旋涡区;在竖缝壁面射流与孔口射流汇聚区,纵向、横向及垂向紊动强度均较大,合并后则逐渐减小;雷诺应力峰值区主要出现在多股射流交汇区;纵向脉动能量主频峰值大小为孔口>凹口堰>竖缝;纵向脉动流速表现出随时间的相关性,并有凹口堰>孔口>竖缝,且沿程波动周期延长;积分尺度和微分尺度显示涡旋结构与组合式鱼道的流区有关。     

不规则边界循环水体的流场特性分析

选择典型的具有不规则边界的循环水体为对象,通过对水体运动趋势,流场整体特性,进水口区域和出水口区域流场特性进行研究,得到了不同水深水层上的流速分布和沿水深的流速分布,并给出了水体置换时间的计算方法和工作流量下的水体置换时间,为不规则边界循环水体流场特性研究,提供了1个范例。     

Measurement of propagation velocity driven by current microstimulation in the mouse auditory cortex in vitro

All sensory cortical areas, including the auditory cortex, are considered to be wired according to the same general laminar structure schema, commonly referred to as the canonical model of cortical circuitry. The auditory cortex in vivo , however, is functionally anisotropic; the functional organization along the tonotopic axis is qualitatively different from that orthogonal to this axis. In the current study, we examined whether the functional anisotropy of the auditory cortex observed in vivo is reflected in propagation activity driven by electric stimulation in the local microcircuitry in vitro . Using in vitro preparations of coronal and angled horizontal brain slices, we directly investigated their isotropic versus anisotropic properties using microstimulation and multi‐site recording with a multielectrode array substrate. Our results clearly demonstrated the isotropic properties of the circuits in slice preparations of the auditory cortex. Additionally, we found that driven by stimulation current in layer 4, the horizontal velocity of activity propagation in layer 2/3 was faster than the vertical velocity from layer 4 to layer 2/3 and the horizontal velocity in layer 4. On the basis of these results, we discuss the local network and its possible functions in the auditory cortex. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

锦屏一级水电站分层取水叠梁门进水口水力特性研究

本文结合锦屏一级水电站叠梁门分层取水进水口的布置,通过水工模型试验,对电站进水口的水力特性进行了系统研究.研究结果表明,通过控制门顶水头可避免进口水流产生旋涡等不良流态;进口叠梁门及闸墩段压力呈线性分布,压力脉动较小;进水口叠梁门顶上方底部流速较大,门后竖向流道内流速分布不均匀;进水口设置叠梁门后水头损失明显变大,且水头损失随叠梁门高度成比例增大.研究成果为工程分层取水进水口的设计提供了参考依据和指导.     

淹没植被浅水明渠流的非对数流速分布规律

随着对生态环境的日益重视,有关植被的水力学研究近年来进展迅速.对于淹没植被,现有的研究一般认为植被表层水流仍满足对数分布.但在浅水情况下,表层水流流速明显偏离对数规律.本文首先通过改变表层水深、植被杆径和密度,开展了淹没植被浅水明渠流多工况水槽实验,并运用激光多普勒测速仪对垂线流速分布进行了测量;然后结合Prandtl...     

垂直坐标系对于水温分层流动模拟的影响研究

随着高坝水库的建设和高性能计算机的出现,以往应用于大洋的三维模型正越来越多的应用于水库分层流动的模拟中。作为三维模型的建立基础,垂向坐标系对于小尺度区域模拟精度的影响研究目前尚不多见。基于物理水槽分层流动实验结果,评估了最常用的笛卡儿z坐标系和σ地形坐标系对于流场和温度场的模拟精度影响。结果显示两种垂直坐标系均适用于分层流模拟,但σ垂直坐标系模型模拟结果精度更高;与σ坐标系相比较,z坐标系由于底部阶梯水体静力不稳定和虚拟漩涡放大了垂向扩散能力,使得速度以及温度分层强度偏小;水平速度场显示,z坐标系对于底部的阶梯化处理会引起底部速度场的失真,等温线也呈相应的阶梯型变化趋势。     

细长颗粒流化过程取向性的数值模拟研究

细长颗粒的循环流化在工业生产中具有非常广泛的应用背景。取向性是细长颗粒的一个重要特性，它对细长颗粒的循环流化具有重要的影响，但国内关于细长颗粒取向性特性的研究还处于起步阶段。文中根据实际冷态循环流化床的结构及运行参数，采用数值模拟方法，对床内的气固两相流场进行了模拟，发现并揭示了细长颗粒的取向性的一些特性。细长颗粒的取向性在水平方向上呈现出均匀性，在竖直方向上表现出较强的不均匀性。细长颗粒多以竖直方向的姿态在提升管内流动；流场风速越大，竖直姿态流动的颗粒数量百分比越大；床高增加，竖直姿态流动颗粒数量百分比略有减小；细长颗粒长径比对颗粒的取向性没有明显影响。     

水煤浆水平管内流动特性数值模拟

基于颗粒动理学理论,采用Eulerian多相流模型对水平管内水煤浆流动进行模拟,并采用RNG k-e湍流模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动。将具有双峰分布特性的煤粉颗粒看作直径不同的 2 种固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换。模型的有效性通过与计算相同条件下的压降试验值验证。在此基础上,通过模拟考察入口流速和浓度等因素对浓度分布、速度分布及压降的影响。结果表明：重力因素及不同颗粒相间的相互作用是影响颗粒相管内浓度分布和速度分布的根本原因。