考虑推移质运动有效应力的Smart推移质输沙率公式修正及验证

针对Smart推移质输沙率公式在计算中高强度输沙时存在的问题,分析了推移质输移的有效切应力,获得平整床面和有沙波存在时,推移质运动的有效应力均是床面切应力与基于能坡分割的沙粒阻力的非线性组合的结论,并据此重新对实测数据进行拟合,提出了新的推移质输沙率公式。验证结果表明,新提出的公式预测精度较高。     

沙波与刚性非淹没植物复合床面推移质泥沙输移特性研究

鉴于复合床面条件下刚性非淹没植物改变推移质输沙特性的相关研究成果较少，为此采用水槽试验和理论分析方法，研究了平行排列的刚性非淹没植物对泥沙起动谢尔兹数和推移质输沙强度的影响。结果表明，平行排列的刚性非淹没植物使得泥沙起动谢尔兹数增大了97.2%,推移质输沙率降低了80%以上。通过理论分析提出了适用于刚性非淹没植物平行排列条件下恩格隆推移质输沙率公式，经验证该公式具有较高的精确度。     

基于统计理论的推移质输沙率公式研究

从泥沙交换的随机现象出发,运用泥沙运动统计理论的有关概念,取无量纲单步运动距离和单步运动时间为水流强度参数的函数,推导出了基于统计理论的推移质输沙率公式的基本结构,运用差分进化的变异法对该基本公式的三种不同形式进行了拟合求参和统计分析,优选出了更加合理的拟合公式,并与其他常用推移质输沙率公式进行了比较分析。结果表明,本文建立的推移质输沙率公式物理概念清楚、结构合理,精度高于其他公式。     

水库排沙过程库区床面计算方法

鉴于开展水库排沙过程库区床面纵剖面形态的研究对水沙调度具有重要的意义。从能量方程出发,结合推移质输沙率公式,考虑了水流与推移质相互摩擦所产生能量损失,建立了水库排沙过程库区床面高程的计算方法,并将该方法应用于阳武工程中,与原型观测数据对比发现,该方法能够减小前期水库排沙过程床面高程的计算误差,具有较高的精度,满足实际工程要求。     

两种挟沙力公式在黄河游荡段的适用性研究

基于黄河游荡段花园口断面、水文站及夹河滩断面、水文站的实测数据，对张瑞瑾挟沙力公式和张红武挟沙力公式在黄河游荡段的适用性进行了分析。张瑞瑾公式结构简单，但准备数据过程复杂，通过分段函数拟合，给出了确定系数K和指数m的有效办法；张红武公式结构复杂，准备过程简单，且计算结果更贴近45°线。此外，张瑞瑾公式不需要实测的体积含沙量，强调一定水流条件下能够携带的碎屑物质量，适用范围更广；张红武公式则需要实测体积含沙量，强调挟沙水流对河床的冲、淤趋势，计算精度更高。与实测数据相比，两者均能反映水流挟沙力的情况，对所选用数据二者计算结果相关系数达0.985，说明在计算黄河游荡段挟沙力时两者均适用。     

入汇角60°时入汇口泥沙淤积试验研究

通过水槽试验研究了山区大比降河流入汇口淤积情况,探讨了入汇角为60°时泥沙淤积的形态及泥沙淤积与水流、输沙率的关系.试验结果表明,泥沙的淤积位置与淤积体高点随汇流比的变化而变化,泥沙淤积抬高入汇口上游的水位且随汇流比增大抬升越明显,亦增加了河道推移质输沙率.     

坡度与降雨强度对坡面侵蚀产沙过程影响的试验研究

鉴于坡度和降雨强度的变化对坡面侵蚀产沙过程影响明显,通过设计室内大型试验土槽,采用室内人工模拟降雨的方法,对不同坡度和降雨强度下坡面侵蚀输沙动态过程进行试验研究。结果表明,在降雨强度不变的条件下,累计产沙量、输沙率随坡面坡度增大而增大;同一坡度下累计产沙量、输沙率随降雨强度的增加而增加;输沙率与降雨强度呈线性关系,与坡度呈幂函数关系。进而基于试验结果,通过二元非线性回归,建立了输沙率、单位面积单位时间产沙量、坡度及降雨强度之间的经验公式。     

含沙水流条件下夹马口泵站水泵特性参数研究

为分析含沙水流条件下夹马口泵站的水泵特性参数,以泵站在含沙水流条件下的多组实测数据为基础,采用Matlab软件进行曲线拟合,得到含沙水流条件下水泵工作参数计算的新模型。对比分析表明,新模型的计算结果比陕西机械学院水泵实验室提出的模型的计算结果更接近实测数据,更适用于夹马口泵站的实际情况。根据新模型模拟计算出了不同含沙量对应的泵站效率,并提出了优化调度方案。研究成果可为夹马口引黄泵站运行调度提供指导,对其他引黄泵站的水泵特性研究也有一定借鉴作用。     

三相异步电动机负载率测试技术研究与探讨

对三相异步电动机负载率的测试技术与节电关系进行详释,通过大量示例、实测数据、曲线揭示了各种计算负载率公式间不同适用范围下的误差规律,并对其公式原理进行了推导,使负载率的计算结果更加准确。     

塔什米里克弯道式引水枢纽平面二维水沙数值模拟

针对新疆盖孜河塔什米里克弯道式引水枢纽工程上下游泥沙淤积及冲沙过程中大量推移质泥沙磨蚀建筑物的问题,运用CCHE2D软件构建了塔什米里克引水枢纽工程平面二维水沙运动模型,据此研究了泥沙输移情况及其颗粒分布规律,并对模型进行了验证。模拟结果表明,河床推移质自上而下输移过程粒径分布呈上粗下细的分布规律、推移质单宽输沙率与上游来流量呈正相关性;同时针对引水口的泥沙淤积问题,计算并提出"间歇冲沙"的闸门优化运行方式,有效降低了河床泥沙淤积量,为解决类似引水枢纽工程泥沙问题提供了参考。     

有压洞内泥沙起动试验研究

为研究有压洞内泥沙起动规律,对14组不同粒径泥沙颗粒进行有压洞内泥沙起动试验,得到其对应的泥沙起动断面平均流速,与一般情况下泥沙起动流速对比发现相同粒径泥沙颗粒在有压条件下较普通明渠容易起动。将推导得到有压洞内泥沙起动断面平均流速公式与其他公式进行比较,发现所构建公式的计算值与实测值吻合较好,可见利用该公式计算有压洞内泥沙颗粒起动流速较为合适。     

长兴岛非均匀粉沙原状土起动流速特性研究

为确定长兴岛非均匀沙起动临界条件,对河流断面设计和岸坡稳定分析提供数据支撑。基于均匀沙起动的基本原理,采用最大起动等效粒径,推导出非均匀沙起动公式的微观构架,利用原状土起动流速试验,以泥沙的少量起动为起动标准,确定了泥沙起动的断面平均起动流速及公式中常量系数。并与已有公式做了比较,分析了差别及产生的原因。     

风冷骨料料层气流阻力研究

针对多粒径不规则骨料料层中复杂空隙的气流阻力问题,采用简化固定床流动模型,利用孔隙流 （管道流）理论推导了单位长度料层气流阻力计算公式,并基于实测数据修正计算公式。结果表明,计 算结果与前人实验研究数据相吻合,为类似工程应用提供了理论分析和准确计算的依据。     

黄河龙门河段揭河底洪水探析

通过统计、分析、计算相关水文资料,得出黄河中游龙门河段发生大面积揭河底的条件为:吴龙区间发生高含沙洪水,龙门洪峰径流量在6亿m3以上,输沙量在2.6亿t以上;龙门流量大于5 000 m3/s且持续时间大于5 h,含沙量大于400 kg/m3且持续时间大于3 h;龙门断面平均河床高程达到380.0 m以上。黄河龙门"揭河底"洪水对河床具有强烈的冲刷作用,冲刷深度较大,对河道形态调整同样具有很大影响。     

On the near-wall effects induced by an axial-flow rotor

Laboratory experiments were performed to quantify the near-wall flow characteristics and the bed shear stress in the vicinity of an axial-flow rotor model. It was placed in a smooth-wall open channel flow under subcritical conditions and operated at two heights. A laser Doppler velocimeter was used to collect profiles of the streamwise and vertical velocity at few locations within the rotor symmetry plane as close as one wall unit from the bed. Local estimates of the mean bed shear stress were obtained from the mean velocity profiles in the viscous and logarithmic regions. Results show that the bed shear stress is sensitive to the distance from the rotor and to the relative height of the rotor. Maximum bed shear stress occurred downstream of the rotor with the rotor closer to the bed. Flow statistics shows a reduction of turbulence intensity and turbulent shear stress near the wall and close to the rotor due to flow acceleration and changes in the pressure distribution. Spectral analysis of the streamwise velocity evidences a reduction of the energy content across scales spanning two decades right below the turbine. The increase of bed shear is due to mainly flow accelerating but not to turbulence.     

三维激光雷达扫描技术在河流模拟中的应用

三维激光雷达扫描技术以精度高、测量速度快的特点被应用于多个行业。为快速获取河道流场结构,开展60°弯道动床模型试验,探索采用激光雷达扫描技术获得河床数字地形,以激光扫描数字地形和水准测量地形为边界开展水流数值模拟,并将模拟值与试验测量值进行对比分析。结果表明,流场数值模拟结果与试验值吻合较好。沙波地形的精度对纵向时均流速、水深平均流速影响有限,但对河床切应力及断面流场结构影响明显。将激光雷达扫描技术和数值模拟技术相结合,既能获得高精度的河床数字高程和精细水流流动结构,又可大大缩短试验流场测量周期。     

300 MW循环流化床锅炉负荷、床温和床压的动态特性分析

基于300 MW循环流化床锅炉现场试验数据,采用最小二乘法进行拟合推导,提出了较为完整的锅炉负荷、床温和床压在不同工况下的阶跃响应模型.在此基础上分析了锅炉负荷、床温和床压的动态响应特性,阐述了相应的控制难点.分析结果为300 MW循环流化床锅炉的运行和优化控制提供了参考.     

基于非接触式静电传感阵列的二维流化床气泡参数测量

实现流化床内气泡参数实时在线测量与表征,对深入了解流化床内气固流动特性以及反应过程调控具有重要意义。本文提出一种非接触静电传感阵列的气泡参数测量方法,通过静电传感器结合互相关法测量气泡上升速度,进一步利用气泡流经传感器的时间差,可获得气泡直径。开发了非接触式多路检测系统,并在二维流化床上开展了气泡特性实验研究。结果表明：静电传感器阵列结合互相关技术可实现在流化床内气泡上升速度、直径的同时测量;不同工况下,二维流化床中气泡的流动特性基本满足Davidson半经验公式,气泡的上升速度与流化风速及气泡直径的平方根成线性关系。非接触静电传感阵列对气泡流动不产生干扰,在表征流化床内部气泡流动特性具有重要的工程应用价值。