基于准自由涡分布的阻塞旋流泄洪洞流场分析

为解决高坝泄洪建筑物亟待解决的高速水流问题,提出了新型的阻塞旋流泄洪洞。本文采用试验研究和理论分析相结合的方法,对该类泄洪洞在不同阻塞体型下的流态、泄流量、壁面压强、空腔直径、旋流角和流速等水力特性进行了研究,并在此基础上基于准自由涡分布理论对旋流流场进行了分析。结果表明,阻塞有利于改善旋流洞内流态,增大壁面压强,可大大减小空化可能性;阻塞使旋流空腔半径减小,旋流角增大,同时阻塞处水流急剧紊动,提高了水流消能率;阻塞可减小泄流能力是其不利之处。依据水流流动的形成机理分析和试验实测流速分布特点,基于准自由涡分布规律对切向流速进行了分析,得到了相关参数;建立了壁面压强、旋流角、空腔直径、泄流量与切向流速分布参数等水力特性间的关系式和相对轴向流速的计算表达式,并通过试验实测数据验证了旋流准自由涡运动规律的正确性。研究成果可为阻塞旋流泄洪洞的研究与应用提供参考。     

旋流消能工内空腔旋流的数值模拟

为了克服试验研究的局限,揭示旋流消能工内部的流动特性,以公伯峡水平旋流泄洪洞为例,在原、模型试验研究的基础上,采用Realizablek-ε湍流模型对空腔旋流进行数值模拟.模拟结果表明,压强等值线沿径向大致以旋流空腔为中心的同心圆轴对称分布;旋流区和空腔内流速具有明显的分区特性,旋流区动能沿程由切向动能向轴向动能转变,并得到旋流角的印证;旋流空腔沿旋流洞轴向和径向均有变化;湍动能与湍动能耗散率的径向分布体现出水气交界面处水气混掺紊动、离心力引起壁面摩擦力的增加是空腔旋流具有较大消能率的原因.通过数值模拟与原、模型水力特性的对比分析可知,数值模拟能够客观地反映出空腔旋流内部的流场特性,成果可为旋流消能工内空腔旋流的研究应用提供参考.     

旋流自吸式喷嘴气相旋流流场理论数值分析

在考虑气体可压缩特性的基础上,针对气相旋流流场开展理论分析,结果表明喷嘴受限空间内气相旋流流场为强制涡与准自由涡的组合涡,并推导出适用于具有可压缩性和黏性的旋流气体运动规律通式;同时应用Fluent数值模拟软件对喷嘴开展气体单相数值研究,分析其流场分布特性,并利用模拟结果得出气流内部强制涡的旋流指数为n=-1,外部准自由涡的旋流指数为n=0.25;综合理论和数值研究推导出适用于可压缩旋流气体三相速度和压力沿径向的分布规律。本工作成果为深入研究旋流自吸式喷嘴的引射性能,雾化机理和雾化特性提供了理论依据。     

圆管中湍旋流的精细模拟与总流机械能损失

湍旋流广泛存在于自然界与工程实际中,其流动特性及机械能损失的研究具有很高的理论意义与工程价值.通过开发数值旋流生成装置,采用雷诺应力模式封闭雷诺时均方程及有针对性的网格布置,实现了对圆管中湍旋流的三维精细模拟.计算成果表明:1)湍旋流的旋流数沿程呈分段指数衰减,其衰减系数有随雷诺数的增加而减小的趋势;2)湍旋流的切向时均流速沿径向的变化在旋流数较大时可近似用组合涡的速度分布来描述;3)与一般恒定均匀圆管湍流的总流机械能损失系数相比,带有旋流的圆管湍流的总流机械能损失系数要普遍大于前者,且旋流数越大,总流机械能损失系数越大.     

竖井旋流泄洪洞三维数值模拟研究

竖井旋流泄洪洞作为一种较新的泄洪洞布置形式,用传统的模型试验方法仍难以揭示其复杂的水流特性,为了探索采用数值模拟的方法来研究竖井旋流泄洪洞水力特性的可行性,用Fluent商用计算软件,对某电站竖井旋流泄洪洞进行了数值模拟研究,得到了泄流能力、竖井空腔、井壁压强分布、井壁水流空化数、总消能率等,并将部分计算结果与试验结果进行了比较,两者符合较好,表明采用数值模拟的方法研究竖井旋流泄洪洞是可行的,在进行体型优化过程中,可以采用数值模拟的方法对体型进行初选。通过对沿程断面的能量的分析计算,竖井旋流的消能主要为两部分,一是沿程能量损失,一是水垫消能。数值模拟暂时不能正确反映竖井底部的掺气及下平段的空气逸出、掺气水深、洞顶余幅等,相关的研究需借助其它手段进行更深入的研究。     

折流坎对竖井旋流式消能工涡室水力特性影响的数值模拟研究

竖井旋流式消能工具有结构简单、布置灵活、无明显雾化以及消能率高等诸多优点,近年来被广泛应用于各种中小型水利工程.竖井旋流式消能工具能够顺利运行的主要因素就是下泄水体在涡室内能够达到既定的起旋效果.采用物理模型试验以及数值模拟的方法,通过改变引水道的引涡比数值,使得入涡水流环向速度明显增大,平稳通过竖井段下落至底部消力井内.通过对涡室水流的流态以及整体结构消能率进行数据分析,结果表明：引涡比数值的增大与流量的增加均会使进入到涡室中的水流贴壁效果增强以及环向绕流流速明显增加,下泄水体不会对消力井产生冲击破坏;过大的引涡比会严重影响整个竖井旋流式消能工的过流能力,当引涡比在0.547附近时涡室内的水流流态较好,既能够使竖井内的水流沿边壁螺旋平稳下落,还能够使得涡室内进口处不发生明显的壅水进而影响整体结构的泄流能力,并且在该体型下的综合消能率最高.     

弯曲型河道水流流速分布及阻力试验

弯曲型河道水流运动规律及阻力特性在水利工程许多领域中占有十分重要的位置.对正弦派生曲线、梯形断面的连续弯曲型河道开展了物理模型试验,采用日本ACM2-RS型X-Y方向2轴电磁流速计对水流流速进行了测量,并对水流阻力进行了分析.结果表明,弯顶水流纵向时均流速分布接近抛物线型,最大流速点位于上部水面以下,整体上大下小,而顺直过渡段水流纵向时均流速分布最大流速点位于底部,整体上小下大;弯道段纵向垂线平均流速横向分布沿程依次为自由涡、均匀流及强迫涡分布;弯顶中垂线水流横向环流随流量、水深的增大而增大,零流速点的相对水深值大致在0.4～0.6范围以内;弯曲型河道水流阻力系数随着过水断面平均水深、水力半径的增大而增大,随着过水断面宽深比的增大而减小.     

旋流闪急干燥流场分析

在理论研究和实验分析的基础上,对旋流闪急干燥旋转流场进行了研究,通过对理论式进行无量纳化,拟合得到切向速率分布,轴向速率分布和沿程压力降的经验式。     

淹没型旋流竖井泄洪洞流态过渡的数值模拟研究

旋流竖井泄洪洞的工程技术难题之一是：高尾水位淹没出流时的泄洪洞排气难, 出口易发生气爆。对此,本文采用数值模拟的方法,结合某泄洪洞工程开展了相关的研究,获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性,计算结果与实验结果符合良好。分析了水流由强紊动掺气状态过渡到有压流动状态的转换机制及其对结构的影响,研究表明,泄洪洞内水平段可分为掺混消能区、气泡逸出区、气体排出区和平稳流动区,其中掺混消能区是消杀能量的主要区域,该新型旋流竖井泄洪洞在淹没条件下,气体能够顺利排出,流态转换平顺,压强分布平稳,可为类似工程参考。     

高坝施工导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力特性研究

为了研究旋流式竖井泄洪洞的水力特性,结合某水利枢纽施工导流洞改建为旋流竖井泄洪洞水工模型试验的部分研究成果,通过大量的优化试验研究,分析了竖井涡流消能工况的流态、压力分布、流速分布、消能率等水力特性.试验研究结果表明,这种旋流竖井式泄洪洞消能效率可达88%以上,涡室与竖井的水流流态比较平顺,压力分布合理.所得结论为旋流竖井泄洪洞的设计提供了依据,可为类似工程参考.     

高坝竖井泄洪洞、龙抬头放空洞与导流洞"三洞合一"优化布置研究

通过深入的试验研究和理论分析,表明竖井泄洪洞的泄流能力受平底闸过流能力,竖井尺寸和涡室进口的控制。给出了放空洞泄流能力和最低运行水位计算公式,竖井内壁压力特性与洞径的关系,不设通气井而实现通气和排气问题。泄洪洞与放空洞结合部的边墙分别向内偏转,其后在洞顶没迎水面为圆弧的折流坎,能有效改善水流流态,且大大降低了施工难度。     

NP凹陷速度场建立与应用

将均方根速度转换为平均速度并空间网格化形成平均速度场,再利用VSP、声波测井等数据对初始速度场进行校正得到高精度的速度场。将解释层位与平均速度场匹配做时深转换达到变速成图。这是一种精度较高、操作性较强并适合于NP凹陷的变速成图方法。     

用折射方法提取反射资料的解释参数

在浅层反射地震勘探中,速度参数的准确提取一直是广大数据处理和资料解释人员所追求的目标。多年来,广大物探工作者为了取得较好的解释效果,一般都采用钻孔资料反演或借用VSP资料来标定层位,但是由于浅层地质条件在横向上是千变万化的,这两种方法时常会张冠李戴,影响解释精度。利用地震折射方法在定量解释中能准确提取速度参数和反演界面深度的优势,在反射地震勘探剖面上（满足折射勘探前提）通过少量的地震折射排列提取反射资料的时深转换速度及层速度参数,对反射资料进行解释,可以取得较好的地质效果。应用实例说明这种方法不失为一种行之有效和经济快捷的方法。     

动点动系的选取原则与相对轨迹

提出用复合运动理论分析运动时选取动点动系的两条原则;对常见类型作了分析,纠正了文献认为两点间的相对运动与动系运动形式有关的错误;讨论了相对轨迹在分析运动中的作用;最后给出了八种机构按不同方案选取动点动系时的相对轨迹。     

富兰克实验结果与理论偏差的讨论

分别以平衡态分布和理想等速观点对富兰克-赫兹实验的实验结果进行讨论，揭示了实验曲线产生偏差的原因。     

浅析超声波相速度及信号的傅里叶表示

介绍相速度和群速度的概念,以及两者之间的关系,并对信号的傅里叶表示进行理论说明。     

多种地震资料处理软件中的速度分析

速度分析是地震资料处理中的重要一环,速度分析的质量直接影响动校正继而影响叠加成像以及偏移归位。本文论述了不同的处理软件(以PROMAX、FOCUS、CGG软件为例)中速度分析的方法,并比较了它们的优劣,这对我们处理不同品质的资料具有很大的帮助。     

具有复合牵连运动时动点的速度合成定理

提出了动点在具有复合牵连运动时的速度合成定理，并给出了2种证明方法．该定理是对质点具有简单牵连运动(只有一个动参考系)时的速度合成定理的发展，对点的复合运动的速度合成指明了更一般、更简明的方法．     

公路线形与视觉速度关系的研究

交通安全与路线线形、行车速度、驾驶人的视觉反应等要素有关系.通过路中线曲线弧长与角度的变化率,讨论行车速度、路线线形与视觉速度的数量关系.进而推导出它们间的函数关系,探讨出行车速度一定时,视觉速度与路线线形之间的关系.