消力池导墙脉动壁压的正交分解与低阶近似

为进一步了解水流作用于消力池导墙上脉动压力的特性,通过模型实验获得了作用于消力池导墙上的脉动壁压信号,讨论了消力池导墙脉动壁压的统计特性。将正交分解与低阶近似方法引入到消力池导墙脉动壁压的研究中。实验与计算结果表明,作用于消力池导墙上的脉动压力强度的最大值与上、下游水位差有关,而且消力池导墙上脉动压力时均信号可以用正交分解进行描述。     

紊流边界层脉动壁压研究

通过试验获得了紊流边界层脉动壁压信号,讨论了不同雷诺数条件下水流脉动壁压的统计特性,并对实测的脉动壁压进行了正交分解与低阶近似的研究．计算结果表明,紊流边界层的脉动壁压可用正交分解进行描述,其特征值随阶数的增加而减小,说明雷诺数越高,紊流中含能模态的激发越多．对脉动壁压进行低阶近似所须的阶数也与雷诺数的大小有关．     

正交分解法在脉动壁压研究中的应用

对水流脉动壁压的研究,不仅有助于了解水流内部的紊动结构,而且具有重要的工程应用价值.介绍了正交分解法在脉动壁压研究中的应用.通过实验获得了某消力池导墙的脉动壁压信号,并将正交分解方法引入到脉动壁压的研究中.计算结果表明脉动壁压可用正交分解进行描述,而且对其进行低阶近似颇为有效.     

自振空化射流冲击压力脉动特性实验研究

自振空化射流是利用瞬态流和水声学原理调制而成的一种新型射流，本文研究了自振空化射流在常压及围压下的压力脉动特性及其参数影响规律。研究结果表明，在实验条件下各种风琴管喷嘴的压力脉动存在最优喷距，无因次最优喷距都在8～14范围内，风琴管自振空化射流的冲击压力脉动峰值和脉动幅度分别比普通喷嘴高37％和24％；最大脉动幅度并不出现在射流轴心，而是偏离轴心一段径向距离；随着围压的增加，脉动峰值压力随着喷距的衰减速度明显加快，而脉动炳室基本不随围压、压降和喷距的变化而变化，保持在1.38KHz左右。     

掺气分流墩墩头脉动壁压及其模型律试验研究

本文研究了中、低弗氏数掺气分流墩墩头脉动壁压及其模型律，得到时均和脉动壁压和分布规律、脉动壁压概念分布，自功率谱密度、自相关系数及墩头初生空化数，研究结果表明，墩头脉动壁压幅值模型律为重力律，优势频率模型律则为ｆλ≈１。     

双股射流壁面脉动压强与近壁紊动流速相关与频谱特性

本文用多通道动态压力检测系统和二维激光测速仪对在单股和双股射流作用下,水垫塘底板脉动压强与近壁脉动流速的相关,功率谱和紊动比尺进行了测试研究。实测表明,双股射流形成的动水扩建在塘底水平方向的脉动使得双股射流在第二冲击点下游的脉动量特性与单股射流不同：前者的水平脉动速度与脉动压强的互相关系数较后者明显增大,且水平脉动速度和脉动压强的功率谱具有大致相同的优势频率。单股和双股射流塘底脉动压强系数与近壁紊     

射流元件附壁与切换流动规律研究

射流元件是射流式井底增压器的换向控制部件,元件内部射流具有稳定附壁和快速换向的特性。文中运用计算流体力学方法,数值模拟了射流元件内部射流稳定附壁与切换的流动过程。通过背压和控制流对射流附壁与切换过程影响规律的分析,揭示了射流元件流场附壁与切换的过程和机理,发现了控制流上游来流位置对射流附壁影响很大,可以通过合理选择信号道引流位置来增强附壁稳定性。研究结果对射流元件结构优化有指导意义。     

消力塘透水底板脉动壁压幅值相似律研究

以底流消能情况下消力塘透水底板下表面脉动壁压为研究对象,设计了系列比尺(1∶1,1∶2,1∶4)模型试验,分析了透水底板脉动壁压强度、偏态系数、峰度系数以及概率密度函数沿程分布特征,并研究了系列比尺模型试验中脉动壁压幅值特性的相似律问题。结果表明,底流消能情况下消力塘透水底板脉动壁压幅值符合重力相似律。     

岩石河床在冲击水流脉动压力作用下的解体破坏机理

考虑高坝下游岩石河床的裂隙结构特性,分析河床岩体解体破坏以及冲坑形成的物理机理。根据经验公式和理论推导给出动态河床上脉动压强的分布规律,基于河床逐层破坏假定,应用蒙特卡洛方法模拟生成基岩仿真一维裂隙网络,沿各网络裂隙线元建立一维瞬变流模型,对高坝下游冲击射流作用下非恒定脉动压力波在复杂裂隙网络内的传播过程进行数值模拟。应用孤立块体逐层自动追踪方法,分析裂隙岩体的解体破坏机理、孤立岩块的瞬时动力力学特性以及岩石河床的逐层破坏过程,提出岩块稳定性判据以及冲坑极限深度的评估方法。     

射流冲沙研究

作者通过实验和分析，研究了横流中加入平面冲击射流对防止局部泥沙淤积的影响。水槽实验中观测了水射流局部紊动强度变化、射流冲沙范围内局部紊动剪应力分布、泥沙不淤积临界断面的底部垂向紊动强度和射流强度与泥沙防淤尺度的关系。得出了射流影响区水流紊动能随距离的衰减规律和保持泥沙不淤积所需的水流临界紊动强度。统计分析了射流强度与紊动能的变化关系。根据泥沙悬浮理论和射流紊动输沙机理，建立了水射流局部无泥沙淤积长度经验计算式，并以不同特性泥沙的射流输沙实验资料对所建立的计算公式进行了验证，二者吻合良好。     

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。     

有压输水系统中用射流冲沙的系列模型试验研究

射流冲沙是解决有压输水系统中局部泥沙淤积问题的一种方法，为确定射流冲沙的主要参数和冲沙效果，进行了几何比尺分别为1∶25及1∶12.5的系列泥沙模型试验。通过试验发现冲沙效果和射流动能ρQV2有关，且通过系列比尺模型试验，得出射流冲沙的临界判别条件是保持动能为某一临界值，通过进一步分析还得出射流能量中能转化为水流紊动能量的百分比。通过算例给出了有压输水系统中计算射流冲沙参数的方法。     

射流冲刷平衡深度研究

本文通过水槽实验和理论分析,研究了在水流速度低、泥沙易淤积的区域引入平面冲击射流对消除泥沙淤积的影响。实验观测了射流局部达到冲刷平衡时,最大冲刷深度随射流喷口高度、喷口宽度、喷口流速、横流流速及泥沙特性变化的规律。由泥沙起动理论和平面射流运动规律,建立了射流冲刷平衡深度计算式。用不同性质的泥沙和采用不同射流喷口宽度、不同喷口高度的射流冲刷实验资料对建立的计算公式进行了验证,计算结果与实验资料吻合良好。     

动水环境中有限宽窄缝湍射流的水力特性研究

本文采用粒子图像测速(PIV)系统，在分析了水中粒子跟随性的基础上，对动水环境中多种喷口长度和流速比情况下的有限宽窄缝湍射流近区流场进行测试，并结合数值模拟结果分析讨论了动水环境中有限宽窄缝湍射流的近场三维流动特性。在实验观测的流速比范围内，射流势流核长度随着流速比的增加而增大并逐渐趋近于平面自由湍射流的势流核长度，雷诺数对射流的发展轨迹影响很小，射流发展主要由流速比控制。同时，给出了射流背流面逆流区长度与流速比、喷口形状因子之间的关系。     

静止环境中二维水平附壁水射流的研究

本文在理论分析的基础上，建立了二维水平附壁水射流的动量通量沿程变化、壁面切应力及其动量通量损失、流速及流量沿程变化等关系式，并用试验资料进行了检验.     

水轮机压力脉动测试的分析与探讨

介绍了水轮机压力脉动试验中测量位置、测点数量、信号采样频率及采样时间、空化系数等因素对压力脉动试验结果的影响,并提出在进行压力脉动试验时,应增加测点,延长采样时间,提高采样频率,以避免信号遗漏和信号混叠等现象的发生。建议对水轮机的重要运行工况,应增加不同空化系数下的压力脉动试验,以避免在真机运行时可能产生“空化自激”现象,确保原型机组的安全运行。