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...     

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。     

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。     

二维贴壁射流冲刷试验成果分析

局部冲刷是个很复杂的问题，曾有不少学者对其进行过试验研究，但目前仍不能从理论上准确的阐明这个现象，由于几乎所有的试验都使用了粗沙，其成果在应用上有较大的局限性，作者进行了66组水槽试验，包括中径0.03mm的较细沙。本文用量纲分析的方法，对试验成果进行了分析，所得的参数U、B和G能够较好地表达本研究的成果和他人的成果。     

射流对下游河床冲击作用的数值模拟

本文建议一种数值计算方法,用于研究挑射跌落水流对下游河床的冲击作用。研究表明,该方法具有计算工作量小,收敛速度快及计算精度较高的优点,并能较好地解决双自由面和上下游流量分配的问题。计算结果与实验资料吻合良好。     

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。     

二维贴壁射流冲刷水槽试验

有关二维贴壁射流冲刷的水槽试验开展的颇多，但多限于中径大于0.2mm的粗沙河床,因而在应用上有较大的局限 性,为了丰富本领域的知识,作者进行了多组水槽试验,分别使用了中径为0.273、0.050和0.030mm的床沙。本文郑重介绍试验情况及试验观测，成果分析将另文发表。     

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。     

平面淹没射流垂直冲刷泥沙试验研究

射流在水利工程中作为冲沙手段已有较广泛的应用,冲刷过程的射流冲坑特性与泥沙悬浮特性均是衡量冲刷效果的重要指标。通过改变射流速度、喷射靶距、泥沙粒径,进行了平面射流冲刷沙床的系列试验。结果表明:冲坑与泥沙的悬浮尺寸随时间均呈现快速增长期、缓慢发展期和动态稳定期3个发展阶段,在此过程中,泥沙悬浮尺寸会出现峰值,最终在某一数值上下波动;总体上冲坑深度与泥沙悬浮尺寸随射流速度和喷射靶距的增大而基本呈线性增大,短时间(1 s)内靶距的增加对冲坑深度的影响较小;冲坑深度与泥沙悬浮尺寸随粒径的增大有所减小;冲刷参数可以用来综合衡量射流的冲刷能力,随着射流冲刷参数的增大,无量纲化的冲坑深度、悬沙高度和悬沙宽度均呈线性增长趋势。     

射流冲刷沙床初始阶段的SPH方法数值模拟

针对射流移动清淤时短时间内的冲刷效果问题,采用无网格光滑粒子动力学方法(SPH),对平面垂直淹没射流冲刷沙床的初始阶段进行了模拟计算。探讨了SPH中淹没环境和沙土材料的建立方法,研究了射流冲刷初始阶段动态冲坑深度的发展趋势,分析了射流速度对冲坑深度发展的影响。结果表明:采用SPH方法可以有效地模拟射流冲刷的过程;在初始阶段,冲坑深度随时间线性增加,而且随着射流速度的增加,坑深增加的速率加快。本文研究可为探讨疏浚射流破土效果提供数值方法参考。     

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.     

水工建筑物下游的局部冲刷

本文给出了水工建筑物下游冲刷问题的分析，得出了清水冲刷时最大冲刷深度的半经验公式和冲刷坑上游坡稳定的判定标准；并简要分析了大型水工建筑物下游保护设计的功能，介绍了冲刷过程和泥沙输移机理，最后给出了原型的验证结果。     

喷嘴间距对双股平面射流冲刷的影响

喷嘴间距是影响射流冲刷效果的关键参数。利用FLOW-3D软件对双股平面射流的沙床冲刷进行了数值模拟。固定沙床粒径和冲刷靶距,比较了不同喷嘴间距下冲刷沙坑的形状、深度和面积,分析了冲刷形成的流场和浓度分布。研究发现,两股射流之间会形成漩涡,这种漩涡会消耗射流的能量,但同时又促使中间区域沙床的泥沙残留减小。在某一喷嘴间距下冲坑的深度会出现极小值,设计喷射机具时应避免此种布置。同时存在最佳喷嘴间距,可确保冲刷区域无残留浅点条件下冲坑深度和面积达到最大,获得较佳的冲刷效果。     

射流冲刷试验研究

为研究影响射流冲刷的因素，作者进行了７０组试验，分别研究了单管和多管，水平和有入射角，贴底和离开床面，静水和动水等情况。对试验结果的分析表明，在床沙一定、河流流速与射流流速相比不大的情况下，冲刷坑的几何尺寸与Ｖ＾２／３Ｄ＾５／６有较好的关系。     

垂直射流冲刷砂床的喷嘴间距试验研究

疏浚工程中常利用射流进行河道清淤和冲砂施工。为探究喷嘴间距对射流冲刷的影响,开展了一系列不同靶距、速度和间距的双喷嘴冲刷粗砂、中砂砂床试验,分析了冲刷坑形、冲坑深度和冲坑截面积的变化特性,得到了各工况下的最优喷嘴间距L_B和不利喷嘴间距L_N。结果表明,对于同一粒径砂床,改变靶距和速度冲刷时的L_B和L_N值变化较小,而与粗砂砂床相比,冲刷中砂砂床时的L_B和L_N值均有所增加。研究成果可供疏浚工程中射流系统设计作为参考。     

水垫塘内冲击射流特证及其对岩石河床的冲刷

本文详细地分析了水垫塘内淹没冲击射流的基本特征，针对不同性质的流动区域，首次提出采用不同的岩块起动判别条件。     

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。     

浅谈水闸的下游冲刷问题

水闸下游冲刷的原因很多，根据管理实践，从以下方面分析冲刷原因：闸门启闭控制不当、超标准运行、消能防冲设施不够安全、施工时随意修改设计、管理制度不严等。     

水库下游河床冲刷下切问题的探讨

建坝后水库下泄水流挟带的床沙质含沙量减少，坝下游河床出现冲刷。作者利用26条河流坝下游冲刷的资料，建立了深泓最大冲刷深度与建坝前后多年平均洪峰流量变化的关系。它可用来粗估坝下游河床的冲刷深度。