射流坡度控制结构的下游冲刷

建立在二维射流扩散和泥沙颗粒稳定基础上的坡度控制结构下游局部冲刷的理论研究已由试验得到验证。紊动射流的扩散将会降低接近河床泥沙颗粒的水流流速。当冲坑中的无粘性泥沙颗粒不能被冲走时,便达到了冲刷平衡状态。平衡冲刷深度可认为是流速、水深及泥沙粒径的函数。从理论上推导出来的公式与文献中所报道的回归方程极其吻合。试验采用了大型物理模型,其单宽流量达2.5平方米每秒。冲刷深度超过1.4米。结合以前小型试验组的数据,得到了包括从附壁射流到垂直射流,从小淹没射流到大淹没射流,以及各种控制射流坡度情况下的总计231个试验冲深数据。考虑了所研究的种种射流型式,冲深的理论计算结果与试验测定结果的吻合程度是令人满意的。     

泥沙粒径及射流速度对沙床冲刷的影响

射流冲刷在众多疏浚工程中应用广泛并发挥了重要作用,对其开展深入研究很有必要。基于Eulerian二相流模型和k-ε湍流模型,以粒径为0.04~0.23 mm的沙床为研究对象,进行了二维垂向淹没射流冲刷沙床的数值模拟,研究了粒径和射流速度对沙床冲刷的影响。结果表明,在研究的粒径范围内,最大冲刷深度和悬浮泥沙体积与流速成正相关,与粒径成负相关,且流速的影响更大。     

射流掺气对冲刷的影响

通过对射流掺气与不掺气时基岩冲刷的对比试验，研究了掺气对射流冲刷的影响。试验结果表明：掺气总是使冲坑减小，冲坑深度随掺气浓度的增加而递减的规律可表示为幂函数关系。当入射流速和水舌厚度相同时，随着下游水垫深度的增加，掺气对射流冲刷能力的减弱程度也增加；当水舌厚度和水垫深度相同时，对不同的入射流速，在本次试验范围内，掺气对射流冲刷能力的减弱程度是相同的。掺气对冲坑形态并没有实质性的影响，冲坑的宽深比随冲坑深度的减小而增大，无论造成冲坑深度减小的原因是掺气、降低流速还是减少入射水舌厚度，其变化规律都可用相同的直线关系表示。     

射流冲刷试验及其在黄河潼关河段的应用

为解决黄河潼关河段射流清淤工程有关技术问题，分析其冲沙效果，利用室内水槽进行了静水、动水条件下射流冲刷试验．试验采用容重为0.0215N／cm^3、孔隙率为0．61的粉煤灰．根据水槽试验研究，提出了能较好反映不同粘性床沙的射流冲刷坑尺寸的射流能力指标F0^0.6(d／D)^-0．19，并建立了冲刷坑尺寸与F0^0.6(d／D)^-0.19的关系；同时在潼关河段进行了现场试验，研究了喷嘴距床面的最优高度。提出喷嘴距床面的最优高度在0．7m左右．并初步分析了潼关河段的射流冲刷效果，射流冲刷后，含沙量明显增加；通过5年的清淤实践，平均每年射流清淤可使潼关高程在汛期降低0．15m左右.     

硬质黏土淹没射流冲刷试验研究

近年来自吸式管道排沙系统以其省水、高效、廉价等优势,逐渐成为水库清淤的主要措施之一,然而在遇到土颗粒较细、淤积历时较长的硬质黏土时,它的清淤效果下降明显。为了探究硬质黏土的破土机制和起动影响因素,采用模型试验的方法,选取一种黏性泥沙,通过负压固结的方式制备硬质黏土样,然后进行了不同出口流速、喷嘴尺寸和射流靶距的直立淹没射流试验。试验结果表明,鉴于土样存在黏性,其受冲刷破土机制与无黏性土存在较大差异,冲坑发育过程存在一定的随机性和自相似性,并且射流冲刷效率与射流出口流速和喷嘴尺寸成正比、与射流靶距成反比,同时射流靶距对冲刷坑形态的影响最为明显。     

水下贴底射流及其对淤泥质床面冲刷实验研究

本文对水下圆截面贴底射流所产生的流速场及其对周围淤泥质床面的冲刷作用进行了实验研究，通过定床和动床两个系列的射流实验，给出了计算定床条件下床面流速分布和动床条件下射流临界冲届摩阻流速和冲届坑尺度的经验公式。     

小湾工程水垫塘优化布置的试验研究

运用紊流射流理论、基层冲刷平衡深度理论和放大岩块法，对“九五”科技攻关子题：“小湾工程水垫塘优化布置动床模型试验研究”进行了详细、深入和系统的试验研究，认为小湾水电站水垫塘在现有泄洪布置和基岩抗冲流速１０￣１２ｍ／ｓ的前提下，采用“护坡不护底”方案不仅是可行的，而且将产生显著的经济效益。通过基岩冲刷，改变二道坝高度和水垫塘边坡的系统试验研究，并结合水力计算和分析，提出了一种优化水垫塘体型－勺型水垫     

高速淹没冲击射流的压强特性

在试验室中研究了高速淹没射流对挡板的冲击压强特性。射流出流速度为10．36m／s～53．86m／s、厚度为3cm。测得最大时均冲击压强沿射流流程的变化规律以及挡板上的时均冲击压强的分布特性及扩散宽度。试验结果表明：在高流速范围内，挡板上的最大时均无量纲冲击压强与无量纲射流流程的平方根之间存在良好的直线关系。当射流流程大于80倍出流厚度时，淹没射流产生的冲击压强可以忽略。挡板上的时均压强分布存在较好的自模性，近似符合高斯分布。最后给出了挡板冲击区宽度的定量描述。     

水下移动式双喷射流冲刷试验研究北大核心CSCD

通过实体模型试验研究双喷式射流结构对非黏性沙床上固定式管道移动射流开沟的变化规律。建立射流冲刷缩尺模型,设计模块化射流装置,揭示喷嘴射流速度和喷嘴平移速度对冲刷坑特征尺寸的影响规律。采用边界层剪应力分析冲刷坑的形态变化,引入冲刷参数进行无量纲化分析。研究结果表明:定点射流冲刷坑的断面轮廓具有中心对称性,移动射流冲刷坑的纵向剖面线具有几何相似性。冲刷坑的特征尺寸随射流速度呈线性变化,并随喷嘴平移速度的增加呈先增大后减小的变化趋势,同时移动射流在一定程度上可降低冲刷坑的回淤率。     

射流冲刷试验研究(之二)

根据室内试验结果 ,建立了一个能够统一表达圆形喷嘴和矩形喷嘴射流强度的公式 ,建立了由射流产生的冲刷坑的几何尺度与射流强度间的关系。对试验中发生的喷嘴临界提升高度从理论上分析了存在的合理性。依据分析建立的喷嘴在临界提升高度和最大提升高度之间的冲刷坑尺度与射流强度、倾角和提升高度间的关系能够较好地描述试验结果。     

STUDY ON JETS IMPACT IN AIR FOR ENERGY DISSIPATION

1.　 INTRODUCTIONChina is a country rich in hydropower resources.With the developmentof the Chineseeconomy,many large-scale hydroelectric stations with high dams are being built or will bebuilt in the country,especially in the southwest region of China.Mostof which are locatedin the areas with high mountains and narrow valleys. The characteristics of these projectsare high water head,heavy discharge and narrow valleys.If flood discharge and energydissipation is nottreated properly,seriou…     

黄河潼关河段1996～2002年射流清淤效果分析

概述了潼关河段1996～2002年射流清淤的基本情况,重点分析了清淤效果。实践证明,潼关河段射流清淤每条船平均每小时冲起泥沙数量约400m^3;清淤对河道形态有明显的调整作用,使散乱的河势变得较为归顺,水流相对集中,从而提高了大河的挟沙能力;减少了潼关至古夺河段的淤积量;增加了汛期潼关高程的下降值。因此,在当前不利的水沙条件下,射流清淤对潼关高程迅速上升起到明显的抑制作用。     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON THE CONICAL SWIRLING WATER JET FLOW

This paper is concerned with theoretical and experimental study on theconical swirling water jet flow.Based upon the theoretical analysis,the experiment on thestructural characteristics of swirling water jet flow including the velocity and pressure dis-tribution laws,on which the parameters of the jet,nozzle and directional blades havemore or less influence,was carried out in CSSRC by using a 3-D LDV in order to optimizea new high-efficiency jet instead of swirling drilling bit for rock-breaking and continuouslydrilling,and to meet the demand of radial horizontal drilling technology.Meanwhile basedon the experimental results,the numerical simulation was conducted for the conicalswirling water jet in the immersed well-bottom flow by solving the RANS equations in the3-D body-fitted coordinate system with the k-ε turbulence model.The numerical resultsare consistent with the experimental data,and lead to some conclusions which are impor-tant for applying the conical swirling water jet to the petroleum drill     

深水垫情况下水垫塘淹没射流特征分析

本文基于自由射流扩散规律的研究成果,在对常规水垫塘内水流流态进行分析研究的基础上,结合模型试验成果对深水垫情况下水垫塘内水流流态进行了分析,对淹没射流特征进行了研究。研究结果认为,深水垫情况下的水垫塘内水流流态的规律性比较明显,淹没冲击射流流态与淹没水跃流态平顺衔接过渡,总体上可认为是一种射流流态,符合射流的线性扩散规律。     

EFFECT OF ENLARGED FREE JET ON ENERGY CONVERSION IN PELTON TURBINE

NOMENCLATURE Q —flow rate H— head Dref —diameter of pitch circle B —inner width of bucket ω —angular speed of runner QDH —unit discharge Sn —needle strokesn—relative needle stroke Dinj —diameter of injector inlet Dt —diameter of nozzle throat D     

掺气坎(槽)射流空腔长度的计算

从分析掺气坎(槽)射流微分水体受力的力学关系出发，考虑了空腔内负压及运动液体所受离心惯性力的影响，建立起射流水舌下缘液体质点运动轨迹的微分方程．提出一种通过物理力学概念求解射流空腔长度的计算方法，并分析了空腔内负压、挑角等水力参数对射流空腔长度的影响．计算结果与试验值吻合良好。     

水垫塘淹没射流的数值模拟

本文分析了水垫塘内的淹没射流因受固体边界的约束,其流动特性不同于淹没自由射流,而具有各向异性的特点,论述了应用数值模拟的方法研究该问题的重要意义。应用紊流代数应力模型计算了简单边界条件下淹没碰壁射流的扩散规律及紊动特性,对计算结果与试验实测资料作了比较。     

掺气水射流的空化及其应用

基于两相流体动力学的理论，建立空蚀射流切割装置中短管内的压力变化梯度的基本方程式；通过求解不同流速与不同掺气量时的短管内压力变化结果，分析了初始掺气率和水流流速对短管内压力坡降的影响；为增高水射流的切割效率提供理论依据；研究表明，若水流马赫数接近于1，短管内将产生巨大的压降，促使出口水流产生空化，通过利用高速水流并控制吸入适量空气，形成的空蚀流可提高水射流的切割效率。     

静止环境中垂直平面浮力射流稳定性与混合特性数值研究

针对不同的射流参数和环境流体参数下的有限深平面垂直射流，采用混合有限分析法对近区以稳定浮力表面层形式排放和由于近区漩涡产生二次吸附的非稳定排放两种流动形态的混合流体的流速场和温度场进行了数值模拟。结果表明近区排放稳定性主要取决于排放佛汝德数和相对淹没度，而与受纳水体的远区几何形状无关；受纳水体的远区几何形状只对排放水体的混合性质产生影响，这一点对非稳定排放尤其显著。所得结果与Jirka和Harleman的理论分析和试验结果十分吻合，说明所采用数值方法可对平面浮力射流的流动现象进行完整的预报。     

射流清淤对提高潼关河段输沙能力的作用

根据水流输沙机理及潼关河段射流清淤的野外试验资料,分析了影响潼关河段输沙能力的因素及射流船的射流冲刷效果,并初步计算了射流清淤对提高输沙能力的作用。研究认为,潼关河段的射流清淤,一方面通过射流装置冲起大量泥沙,提高了水流的含沙量,另一方面改善了清淤河段的河槽形态,使之趋于窄深,从而提高了河道输沙能力。初步结果表明,射流清淤使河道增加的输沙量是射流冲起泥沙量的1．6倍左右。