分汊河道的水流运动特性研究进展

分汊河道的水流特性是研究分汊河道分沙及污染物分配问题的前提.本文总结和评价了分汊河道分流比计算模式,回顾了分汊口和交汇口水流运动规律方面的研究成果,提出了分汊河道水流特性研究方面有待深入的问题.     

分汊型河道水流运动特性和污染物输移规律研究进展

对分汊型河道的水流运动特性和污染物输移扩散规律的相关研究进行综述,分别从分汊型河道中分汊口、交汇口、整个分汊河道的水流特性及分汊型河道中的污染物输移特性等4个方面进行总结。介绍分汊口和交汇口处的水流从其能量损失、水位变化、水流分离等一维、二维过流特征到三维流动结构和紊动特性的研究过程;从野外现场试验、室内物理模型试验和数学模型模拟等角度出发阐述了整个分汊河道的水流特性;认为污染物在分汊河道中的输运规律研究主要集中在数值模拟上,并进行了回顾和分析;提出分汊河道水流水质输移特性研究中一些有待深入探究的问题,尤其亟待加强不同排放方式、不同污染物密度和不同分汊形态下污染物输移机制的试验研究。     

基于平面二维数值模拟的长江世业洲分汊河道水流特性研究

上游河势条件的改变将影响分汊河道的演变,特别是上游来水入流角度的改变,会导致主流流向的摆动,引起洲头顶冲点位置和各汊道入流条件的变化,从而影响主、支汊的稳定性,改变分汊河段河床冲淤调整的趋势。选取长江中下游典型分汊河道—镇扬河段世业洲分汊河道为研究对象,通过Delft 3D软件,模拟研究世业洲分汊河道上游单一段入流角度改变后,对世业洲分汊河道水流特性的影响,包括世业洲分汊河道左汊、右汊分流比,分流区、分汊区、汇流区的断面流速分布。     

分汊河道分流比估算方法

利用冲淤平衡的多分汊河道各分汊含沙量基本相等和冲积分汊河流在分汊口两支汊水流满足动量守恒条件的特点,推导出2种计算分汊河道分流比的简便方法,即等含沙量法和动量平衡法。利用珠江河网共8处的分汊口分流资料进行验证,结果表明,与实际分流比相比,等含沙量法计算的分流比平均相对误差为21%,动量平衡法计算的分流比平均相对误差为6.4%,认为所提出的等含沙量法和动量平衡法适用于分汊河道分流比的估算。     

长江宜都段水流运动特性及河床冲淤演变分析

长江宜都河段为一典型低水弯曲分汊河段。利用2005年实测河道地形与水流资料,在5种不同入口流量条件下,计算模拟了河段内的水流。以此为实例研究了弯曲分汊河道水流的运动特性,包括河道流速分布的沿程变化、水面纵比降的变化和水流动力轴线年内的摆动等,并探讨了弯曲分汊河段水流运动与河床冲淤演变之间的关系。研究成果为航运、防洪、取水等部门提供了基本资料。     

非结构网格浅水方程隐式解法

基于非结构网格模拟河道复杂边界的研究域,应用算子分裂法剖分浅水方程,采用有限体积法离散,建立隐式格式的通量计算,构造一种模拟二维水流运动的隐式算法。该方法具有计算稳定的特点,并应用于长江南京段分汊河道的流场模拟,计算结果与实测结果吻合良好,验证了算法的可行性和有效性。     

长江中游分汊型河道二维水沙数值模拟

针对长江分汊型河道边界复杂的特点,建立了基于多连通域贴体正交曲线坐标系下的二维水沙数学模型.模型采用有限差分法离散平面二维水流运动方程和泥沙输运方程,通过非恒定流多个时间步逼近模拟恒定流的方法,模拟了多分汊河段的水位、流速场及泥沙场.将所建模型初步应用于长江中游典型分汊河段--窑监河段的水沙过程模拟,结果表明模型能较好地模拟分汊河道的水沙运动规律.     

长江中下游鹅头型汊道航道整治目标河型研究

鹅头分汊河型由于其汊道大幅平移及主支汊频繁交替,历来是碍航问题最为突出的河段,目前关于鹅头分汊河型的治理目标存在微弯分汊和微弯单一河型的争议。本文在总结鹅头分汊河型碍航特性的基础上,结合其滩槽格局成因,从分汊河道水流能量守恒原理出发,提出了鹅头分汊河道航道整治的目标河型:认为进口节点的挑流作用放大了水流的年内横向摆幅,使得边滩难以长期稳定;进出口节点的存在限制了汊道的延伸平移,因此保留分汊河型是适应这一特征的必然选择。同时保持两汊较大的阻力差异,削弱主支汊格局对进口水流条件的敏感性,将更有利于主航槽的稳定,即存在一定曲率差的分汊河型是鹅头型汊道航道整治的目标河型;具体河段的汊道曲率可根据进口水力特征及进出口河床高程差计算而得。     

长江马鞍山河段河势控制及应急工程分析

 本文研究了长江马鞍山分汊河段河床演变的基本规律；分析了小黄洲汊道：上游段水流动力轴线的典型位置、转化周期及其对汉道演变的影响；总结了对该分汊河段进行河势控制的必要性和基本方法；提出了对该河段进行河势控制应急工程的方案设想。     

河流分汊成因与演变机制研究综述

基于较系统的文献调研,介绍了分汊形成机制如中心沙坝沉积、横向沙坝转换、斜槽切断、复合沙坝切割和河道决口,水沙分配影响因素如汊道几何形态、汊道河床地形、汊道内的水力特性和潮汐等因素,和水沙分配计算方法等主要方面的研究进展,并以长江中下游分汊河段为例,总结了其分汊河道的水力特征和演变规律。最后探讨了分汊河道研究中还需解决的问题,以及数值模拟方法在分汊形成与演变研究中的应用及前景。     

基于SPH方法的自由水面溢流过程开边界数值模拟

SPH方法是近年发展起来的流体数值模拟的一种新方法.目前,SPH方法流体模拟主要是经典的激波、Poiseuille流、Couette流、腔内剪切流及像溃坝一样的自由表面流动.均属于初始给定所有粒子的闭边界数值模拟.该文依据SPH方法,采用周期运动边界,实现了溢流坝自由表面流开边界数值模拟.计算水面线与物模实测结果吻合较好.     

九龙峡水电站溢流堰三维数值模拟

利用 FLUNET 软件,以 k-ε湍流模型封闭 Reynods 方程,采用 VOF 法追踪自由水面,对九龙峡水电站表孔溢流堰的水流按定常流动进行了三维数值模拟。结果表明：溢流堰的泄流能力、水面线、压力分布和流速分布等计算结果与模型试验实测结果吻合良好,说明数值模拟计算可以用于一些水工建筑物泄流计算和设计     

Progress in numerical simulation of cavitating water jets

This paper reviews recent progress made toward modeling of cavitation and numerical simulation of cavitating water jets. Properties of existing cavitation models are discussed and a compressible mixture flow method for the numerical simulation of highspeed water jets accompanied by intensive cavitation is introduced. Two-phase fluids media of cavitating flow are treated as a homogeneous bubbly mixture and the mean flow is computed by solving Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations for compressible fluid. The intensity of cavitation is evaluated by the gas volume fraction, which is governed by the compressibility of bubble-liquid mixture corresponding to the status of mean flow field. Numerical results of cavitating water jet issuing from an orifice nozzle are presented and its applicability to intensively cavitating jets is demonstrated. However, the effect of impact pressure caused by collapsing of bubbles is neglected, and effectively coupling of the present compressible mixture flow method with the dynamics of bubbles remains to be a challenge.     

地下水数值模拟不确定性的贝叶斯分析

本文在常用的确定性地下水流数值模型的基础上,提出了基于贝叶斯原理的不确定性分析方法,并通过算例,针对几种常见的不确定性因素,定量地描述了其对模型参数和模拟结果的影响。相较于传统的蒙特卡罗法等不确定性分析方法,该方法不仅考虑了先验的参数不确定性,而且考虑了模拟结果与观测资料的相似度,因此其结果更加符合实际情况。此外,该方法能够被用于风险分析,可为地下水资源评价及开发利用提供科学的依据。     

特低扬程泵站水力性能研究

采用数值计算和物理模型试验方法研究特低扬程泵站的水力性能,并以苏州市东风新平面S形轴伸泵为例,对其内、外特性,包括装置的水力性能、流道沿程典型断面流速分布、空化特性及进出水流道的水头损失进行分析研究。通过对数值模拟计算及物理模型试验成果的逐项对比,证明数值模拟方法在特低扬程泵装置性能研究中具有良好的应用价值,特别是在高效率附近区域,数值模拟计算成果具有良好的精度。对断面流速分布和流道水力损失等内特性的进一步分析,揭示了不同工况下泵站性能差异的原因,为进一步优化流道型线提供了依据。     

小石峡水电站溢洪道消力池结构优化的三维数值模拟

以新疆小石峡水电站为例,采用FLUENT软件、RNGk-ε紊流模型及VOF方法相结合处理了自由水面,并对溢洪道的流场进行了三维数值模拟,得到了优化溢洪道在设计流量1 856.2 m3/s时的泄流流态,并将消力池段自由水面线、底板压强、断面流速与模型试验结果进行了比较,结果表明数值模拟结果与模型试验结果吻合较好。     

缓坡浅水辫状河三角洲沉积模拟实验研究

缓坡浅水辫状河三角洲砂体是重要的储集类型之一,且蕴含着丰富的油气资源,对该类砂体形成、分布及演变规律进行研究具有重要的实际意义。文中以鄂尔多斯盆地苏里格地区二叠系中统下石盒子组盒8段为模拟原型,应用沉积模拟实验技术,论述了辫状河三角洲的形成过程和沉积微相特征,探讨了影响辫状河三角洲形成及演变的控制因素,揭示了平缓构造背...     

猴子岩水电站深孔泄洪洞水力学试验及数值模拟

深孔泄洪洞是猴子岩水电站4套泄洪设施之一,其落差超过100m,洞内泄流流速最大可达22.5m/s,有高水头大流速这一特点。本文采用双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,对猴子岩深孔泄洪洞有压洞弯段及无压洞段的多种水力学要素进行三维数值模拟。数值模拟结果与1:25单体模型试验数据对比表明,采用该紊流模型与数值计算方法,能够很好地模拟这种高水头、大流量且带有自由表面的掺气水流的水力特性。计算模拟出的多种水力特性,从变化趋势到数值精度可满足水工设计的要求。     

不同断面形式的灌渠过水流量分析

运用水力学中水渠流量计算方法,对7种不同断面类型的水渠进行数值模拟.比较相同的过水流量下各水渠的优点,得出在相同的过水流量条件下,U型水渠具有占地面积少的优点.数值模拟结果发现不同断面形式的水渠过水量与水位深度呈相关性.使用SPSS统计分析软件推算各类水渠的过水量与水位深度的拟合函数方程,其中梯形断面水渠与U形断面水渠的水流量与水位深度呈一次函数的线性相关,而其它断面水渠呈二次函数的曲线相关.     

试验场地下水流的数值模拟

为研究某市建的试验场是否对周边地下水量造成影响,采用伽辽金有限单元法,建立试验场浅层地下水水流模型,使用Fortran语言对所建立模型进行编程,并对试验场地下水进行了数值模拟.本次计算共分为十二个阶段,每个阶段的时间步长为30 d.计算结果表明:在模型的识别阶段和验证阶段,所有观测孔水头的计算值与观测值,在各时段拟合相对误差率分别为66.28％和88.53％,所建模型基本可用于试验场地下水水流计算.周边地下水水位增加94.08 mm,试验工程建成后会对周边地区造成影响.