二元射流作用下点面脉动壁压的幅值计算

一、前言 射流冲击是水利工程中常见的重要水力现象。挑流、自由跌流与跌水等泄流方式,射流水舌冲击河床或扩坦均属此种现象。随着高山峡谷修建高坝的发展,采用经坝身挑流、坝顶跌流泄洪的趋势,将有增无减。因而射流作用在河床或护坦上的时均压力和脉动压力,是否可能引起河床严重冲刷、护坦失稳破坏以及能否激起轻型结构强烈振动等问题令人关注。本文拟结合二滩水电站局部水工模型实验成果,进行理论分析,摸索二元射流作用在河床或护坦面上脉动壁压特性,摸索不经实验直接计算出点脉动壁压大小及其分布,进而根据点、面脉动壁压的相关性,推导出点、面脉动壁压转换的简易的解析表达式。     

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     

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。     

平面水射流对槽底的冲击压强及其脉动特性

射流作用在固体壁面上的冲击压强问题,在许多工程领域中都会遇到.对于射流的破坏作用,一般认为不仅与冲击压强的时均值有关,而且和压强脉动的特性有很大关系.过去的研究工作较多是针对气体冲击射流.本文介绍由溢流坝模型挑流鼻坎射出的紊动射流,冲击水下槽底所产生的时均压强及其脉动特性的实验研究成果. 试验在长20米、宽0.6米、高1.3米的玻璃水槽内进行.槽底中部装一块长60厘米、宽14厘米的活动有机玻璃板,用以安设测压孔和压力传感器,它可前后移动以对准冲击     

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。     

传感器尺寸对脉动壁压信号的影响

水流脉动壁压的研究,通常用压力传感器测得脉动壁压信号,然后对信号进行分析,求得脉动壁压有关特性.显然,压力传感器的尺寸大小,对壁压信号有平均化作用,本文对两者的关系进行了探讨.     

反拱形水垫塘结构在拉西瓦水电站上的研究与应用

通过自行设计的拉西瓦水电站反拱型水垫塘模型,并通过在模型底板上铺设脉动压力传感器和流速传感器的方法,研究了在不同的上下游水位时反拱形水垫塘的动水荷载特性。研究表明:脉动压强的概率密度曲线与正态分布曲线具有相似的变化规律,最大流速发生在水舌冲击点下游的壁射流区,其结果可为反拱形水垫塘的设计与施工提供参考。更多还原     

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。     

CHARACTERISTICS OF CORRELATION AND SPECTRUM BETWEEN WALL FLUCTUATING PRESSURE AND FLUCTUATING VELOCITY OF IMPINGING JET

The correlation, the spectrum and the turbu-lent scale between wall fluctuating pressure and fluctuating ve-locity, on the bed of plunging pool under the action of single and twin impinging jet, are investigated in the paper by using 2-D LDA and the dynamic pressure scanning system of multi-ple points. It is found that the cross correlation between the horizontal fluctuating velocity and the fluctuating pressure of twin jet is bigger than that of sinlge jet, and the spectrum be-tween horizontal fluctuating velocity and fluctuating pressure obviously has approximately dominant frequency. The rela-tionship between the fluctuation pressure coefficient on wall and the turbulent intensity near the wall can be described with logarithmic curve.     

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。     

COMPUTATIONS FOR PLANE TURBULENT IMPINGING JET IN CROSS FLOW

ＮＯＭＥＮＣＬＡＴＵＲＥａ1ａｎｄａ2　　　　ｃｏｎｓｔａｎｔｓｉｎ(14)ｂｈａｌｆｗｉｄｔｈｗｈｅｒｅｕ=ｕｍ2ｃ1,ｃ2ａｎｄｃμｃｏｎｓｔａｎｔｓｏｆｋεｍｏｄｅｌｓｆ1ａｎｄｆ2ｆｕｎｃｔｉｏｎｓｍａｒｋｉｎ(13)Ｈｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｆｌｕｍｅｆ?..     

PROPER ORTHOGONAL DECOMPOSITION AND LOW-DIMENSIONAL APPROXIMATION OF WALL PRESSURE FLUCTUATION

Wall pressure fluctuation is one of the source terms which result in the vibration of hydraulic structures. To consider both the space and time correlation of the pressure field, the method of proper orthogonal decomposition and lowdimensional approximation were used here to describe the pressure signals of the turbulent boundary layer, the apron of the stilling pond and the vertically impinging jet.     

THREE-DIMENSIONAL MEAN AND TURBULENCE CHARACTERISTICS OF AN IMPINGING DENSITY JET IN A CONFINED CROSSFLOW IN NEAR FIELD

The three-dimensional mean and turbulence characteristics of an impinging density jet in a confined crossflow were numerically investigated using the RNG turbulence model. The comparison of the subregion structures and gross features between the numerical results and the experimental data show good agreement. The velocity, Turbulent Kinetic Energy (TKE) and concentration distributions of the impinging jet in near field were obtained and analyzed. The results indicate that the flow and concentration fields of the impinging jet in the crossflow exhibit distinguished three-dimensionality in the near field. There exist upstream wall vortices and downstream wall jet zones in the impinging region, and the TKE and concentration decays are asymmetrical in relation to the stagnation point. The lateral concentration distributionrange in the impinging region spreads considerably. The enhanced entrainment and mixing of the impinging jet in the confined crossflow are mostly associated with the impinging action and lateral expansion in the impinging region. The presence of the bottom wall restrains the formation of the spanwise rollers in the transverse jet region and vertical entrainment and mixing in the impinging region and the transition region.     

SCALE EFFECT OF IMPINGING PRESSURE CAUSED BY SUBMERGED JET

The characteristics of the impinging pressure at the jet equipment where the maximum jet velocity can reach 50m/s were studied. By comparing the impinging pressure with the one measured at the low velocity conditions, two conclusions of the scale effect are drawn： firstly, the velocity attenuation degree is smaller than that of low velocity jet, and secondly, the relative impinging width is narrower than that of low-velocity jet. The reasons of the scale effect of the impinging pressure were elucidated through numerical simulation.     

泄洪雾化预测的人工神经网络方法探讨

为了预测高坝泄洪雾化引起的降雨强度分布，本文提出了一种基于人工神经网络的雾化预报模型。该模型将泄洪流量、入水流速、入水角度以及三维河谷地形坐标等作为输入变量，对相应河谷地形内的雾化降雨强度分布进行预测。研究中采用了径向基函数（RBF）网络建模，并且通过在其激发函数中引入Sign—d函数，构造一种混合RBF网络，以改善模型的稳定性和泛化能力。通过东江水电站雾化原型观测资料检验，证明该网络模型在求解泄洪雾化降雨的空间分布方面是适宜而有效的。     

水垫塘的水流特征及其综合评价指标

 高坝下游挑跌水流在水垫塘内的流态是相当复杂的。定性上可看作为淹没冲击射流和淹没水跃流的混合流态。一方面射流入水后沿程不断扩散，在冲击区对水垫塘底部产生巨大的冲击压力，具有淹没冲击射流的特征；另一方面在冲击区下游，高速主流贴近床底并沿程扩散和迅速跃起，同时在主流区的顶部形成较大的表面漩滚区，流态特征类似于淹没水跃流。针对这种混合流态，提出一个综合评价水垫塘消能效率的新指标，以便为水垫塘设计提供科学依据。     

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。