溃坝水流模拟方法的对比分析

采用FLUENT软件与光滑粒子流体动力学法(SPH)分别对溃坝水流进行数值模拟,对比分析溃坝水流的流动形态、流速及水位变化.结果表明,两者较为一致地反映了溃坝水流的流动过程及流体的速度场,其中SPH方法能精确地捕捉自由液面,所得自由水面附近结果更为准确;FLUENT所计算的流速、水位等数据更加精确,能很好地体现水流的表面张力.分析两种方法各自的优缺点和适用性,使其在面对复杂的工程实际问题时发挥更大的作用,促进溃坝洪水数学模型的应用与发展.     

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.     

梯形透水潜坝三维水流特性的数值模拟

基于OpenFOAM开源程序包,对4种透空率(0.1、0.2、0.3和0.4)潜坝的三维流场进行数值模拟,研究了透空率和流量对透水潜坝周围三维水流特性的影响规律。结果表明:相同流量条件下,随着透空率增大,坝后回流减弱,上升流高度降低,缓流区范围减小,涡量减小,坝体腔内及坝后透水圆孔附近紊动能增大;相同透空率条件下,随着流量增大,坝后缓流区范围增大,回流逐渐减弱,掺混紊动作用加剧,涡量及紊动能的大小和影响范围也逐渐增大。     

ADV在波浪边界层流动特性研究中的应用

本文介绍新声学多普勒流速仪（Acoustic-Doppler Velocimeter）技术在波浪流动特性研究中的应用。通过波浪水槽试验,利用ADV测量椭圆余弦波作用下不同底床情况,垂线上各点的瞬时流速。将瞬时流速进行相位平均,计算了各点的紊动强度。试验结果显示：在平底床面,水平流速u沿水深变化曲线体现了椭圆余弦波流速的不对称性;分析紊动强度沿水深分布,两种床面上水平流速u的紊动强度明显大于另外两个方向,沙纹床面上由于受到分离涡的影响,紊动强度沿水深分布和平坦床面上的特性有较大不同。     

洞庭湖响水坎跌水碍航险滩整治方法研究

响水坎跌水严重碍航,是洞庭湖区急待整治的重点滩险,类似滩险在国内外湖区中均极其少见。本文采用遥感地质分析方法与水动力演变分析方法分析洞庭湖草尾河响水坎滩险成因。分析结果表明:地层岩性与沉积厚度的突变、构造单元分布等地质因素是导致响水坎原始河床跌坎形成的内在原因;原始跌坎存在是出现跌水的前提,河湖边界及来水来沙变化是跌水存在的外在条件,水文组合决定了滩险是否碍航。在对跌水滩险形成原因正确认识的基础上,提出了采用超长距离变底坡加局部拓宽疏浚挖槽的航道整治方案,整治工程实施后的实测资料分析表明,整治是成功的。     

洞庭湖演变机理及地貌临界特征分析

为了认识和分析洞庭湖演变机理,对湖泊演变趋势进行合理预判,结合水文观测资料及动力地貌理论,将水沙运动和人为作用分别作为湖泊演变的内因和外因进行分析,并对洞庭湖的地貌发育及其阶段进行了探讨。论述了洞庭湖现代演变的地貌发育阶段及其临界阈值特点。结论表明,挟沙水流的输沙不平衡是影响洞庭湖演变的重要因子;洞庭湖地貌发育分为湖泊期、河湖两相期和洪道型湖泊期;泥沙输出比40%是西洞庭湖由幼年期向壮年期突变的临界阈值。     

V形河谷滑坡最大冲击波面高度估计

提出一种计算V形河谷滑坡冲击波浪最大波面高度的经验公式。运用Flow-3D软件建立V形河谷滑坡冲击波浪传播的数值模型,开展96种工况的数值模拟试验,分析滑坡体的入水速度、入水体积、水下滑行时长以及滑坡角度和对岸爬坡角度对最大波浪高度的影响,并回归分析获得最大波面高度的拟合公式。新公式用于估计龚家坊滑坡产生的最大冲击波面高度,计算结果与物理模型试验值吻合。     

明渠水流边壁影响修正的计算方法

针对窄深明渠及岸壁附近的明渠水流泥沙运动进行研究时,常常需要除掉岸壁的作用以便了解床面剪切应力的影响.以往对边壁影响修正的方法是基于一些没有完全被验证的假设,床面剪切力的计算数值可能受所采取的边壁修正的方法影响.本研究在分析可靠资料的基础上,发现爱因斯坦对数阻力公式不但可以用于计算不同断面形式的平均的水流情况,而且可以分别用于边壁和床面的阻力计算.将分别对应于边壁和床面的爱因斯坦阻力公式应用阻力计算中,可以解决方程组不闭合的问题.试验资料分析表明,本文提出的方法有较高的精度.     

风浪作用下库岸孔隙水压力响应试验研究

大多数水库都存在库岸坍塌问题,库区风浪波高明显高于成库前,风浪对库岸边坡稳定具有重要的影响.采用线性波和椭圆余弦波进行波浪水槽试验.结果表明,库岸内孔隙水压力随着波高、周期、水深的增大而增大,孔隙水压力沿库岸水平和垂直方向衰减速率不一致,浅层衰减较快,深层衰减较慢或已趋于稳定;黏土库岸浅层相应位置的孔压比沙土中的大,沿深度方向黏土中的孔压衰减较快,沙土库岸底层中相应位置的孔压比黏土中的大;沙土库岸内,线性波作用下孔隙水压力较大.不同波况作用下,孔隙水压力差值随波高增大而减小,随周期增大而增大,随水深增大其变化很小.     

破碎波作用下沙坝附近悬浮泥沙浓度试验研究

岸滩中较大部分的侵蚀和淤积都集中发生在波浪破碎带，分析该区域的水动力特性有助于探寻沙坝附近悬浮泥沙变化规律。在波浪水槽中采用中值粒径为0.47 mm的原型沙铺设1：20坡度的底床进行了相关试验。试验结果显示：斜坡沙坝附近的悬浮泥沙浓度历时曲线呈倒“V”形分布，先增大再减小，最后趋于稳定；破碎带沙坝附近的悬浮泥沙浓度受波浪水深影响较大，并不随着波高的增大呈现规律性的变化；较小的沙坝顶悬浮泥沙浓度通常出现在入射波浪能量以及平均水流相对较小的波浪作用下；波浪相对平静期间，波浪流速的紊动强度较小，悬浮泥沙浓度较小。