分层流体中波动特性的理论分析和试验研究

本文求解了具有间断密度分布的分层流体中平面进行波的基本方程，对分层流体中的色散关系及其存在的临界速度进行了理论分析，并通过分层流体中的兴波试验进行了验证。     

河道型深水库的温度分层模拟

本文建立了计入浮力影响的立面二维水温模型，用二滩的实测资料对模型进行了验证，再将该模型应用于另一待建的河道式深水库，精细地模拟出斜温层的形成、发展和消失，分析了水库全年的温度分层结构。     

热带地区水库水温分层特性研究

为探讨热带地区水库水温分层特征,采用垂向一维水温数学模型对海南省南渡江干流某拟建大型水库开展了水库垂向热分层结构和下泄水温过程研究,并探讨了叠梁门分层取水措施对低温水的改善效果。研究结果表明:①受水库湖泊特性和气候特征影响,海南热带地区水库水温总体也呈现随季节变化的分层结构,在冬季水温趋于同温,夏季水温分层逐渐加强且显著,年内垂向最大温差可达11.8℃,由于海南主汛期为9～10月,汛后水库蓄热能力明显减弱。②水库下泄水温呈现低温水明显、高温水较弱的规律,最大降幅9.7℃,最大升幅仅为1.0℃。③叠梁门分层取水措施的运用,加强了水库垂向分层状态,对低温水的改善效果显著,最大低温水影响降低为2.3℃。     

建筑物组合布置时的水力特性研究与应用

为研究多种水工建筑物组合布置的水力特性问题,以铜陵市枞阳向阳河渠首工程河口闸枢纽为例,采用规范方法进行理论计算,初步确定工程总体设计和模型边界条件,然后利用有限元计算软件对河口闸进洪全过程进行模拟,明确水面线变化情况和水面波动特征,最后根据数值模拟结果优化原设计方案中建筑物布置与边坡护砌范围。表明基于RNG k-ε紊流模型能够较好地模拟水流在多建筑物组合布置时复杂结构中的流动状态,其结果同理论分析基本吻合,该分析方法可应用于类似工程的结构设计中。     

泥砂粒径对泥浆泵性能影响的实验研究

简述不同粒径泥砂在低、中、高浓度下对泥浆泵性能影响的实验成果，分析并探讨泥浆泵性能下降的原因、以及泥浆泵内部与排泥管道中固液两相流动相类似的分层流现象。     

温度分层环境下的水库异重流试验研究

为了了解河道入流污染物在温度分层水库中的输移和扩散,采用概化模型试验对温度分层水库中异重流的运动特性进行了研究。通过设计水循环和加热方式成功模拟了水库温度分层环境,观测到异重流在运动过程中从底坡分离而进入水库中层沿水平方向运行的现象——间层流,对比分析了均匀、弱分层以及强分层水体情况下的异重流发展运动过程。对不同工况下的试验数据进行回归分析,得到表征水库分层强度的分层稳定度和浮力频率与异重流分离点水深、间层流厚度的关系。试验结果为大型物理模型研究提供了借鉴,且可以用来指导实际分层水库的运行和调度。     

分层环境中水库密度流运动特性研究

该文采用水槽试验对稳定温度分层水库的密度流运动进行了模拟.通过不同的试验方案,模拟了不同温度分层条件下密度流运动形态,分析了水体分层强度和出口条件对密度流运动的影响,并在此基础上,对不同水库运行方式下密度流运动特征进行了模拟研究.该文研究结果为水库水质、水生环境管理与调度以及水库应急预警方案的制定提供了参考.     

变气量下空气-水气力提升系统水力特性数值模拟研究

气力提升泵作为一种开采提升的理想新型方法之一,具有结构简单和安全可靠等明显优点,研究其具有重要的科学价值和工程意义。根据气力提升系统结构特性,利用Gambit软件构建气液两相流二维气力提升泵模型并进行网格划分;基于fluent仿真软件,利用欧拉模型和SSTk-ω湍流模型,借助UDF自编程序讨论变气量,线性开启、线性关闭、阶梯式分段充气和正弦充气四种方式对空气和水气力提升泵水力特性的影响。研究结果表明:在气流线性开启方式下,液体提升流量增加,提升管内气体体积分数升高,总压降减小。在气流线性关闭方式下,液体提升流量减少,提升管内气体体积分数降低,总压降增加。在气流量阶梯式和正弦式变化时,提升管内的提升液体流量、气体体积分数和总压降随着气体速度周期性波动;周期越长,波动幅度越小,越稳定。这些研究成果为气力提升技术在河道清淤、污水处理和石油开采等领域的应用奠定了理论基础。     

气液条件下离心泵的气相分布特性分析及性能预测

以气液混输离心泵作为研究对象,采用N-S方程和欧拉-欧拉模型,对进口含气率为1％到10％时的气液两相流工质条件下进行全流道数值模拟,计算求解时采用混合网格对流体域进行离散,分析不同含气率下的外特性变化情况和叶轮流道的气相分布情况.结果表明:随着进口含气量的增加,泵的扬程和效率都有所降低,并且含气率越大,性能下降越快,气...     

无反射造波数值波浪水槽

本文应用ＶＯＦ方法建立了二维数值波浪水槽模型。基于线性造波机理论在水槽左端设置了可吸收式造波机数值边界条件。即造波板的运动除了产生行进波外，同时还产生一个抵消反射波的局部波动。水槽右端除了通常的可滑移与无滑移直墙边界条件外，依据线性辐射条件建立了开边界条件。通过水槽右端为直墙时的全反射情形，比较了可吸收造波机与普通造波机的速度变化与波面变化。文中在Ｈ０／ｄ＝０．１￣０．３，ｄ／Ｌ＝０．１２４￣０．     

VOF方法模拟波浪槽中二维非线性波

造波板运动生成非线性波问题是研究物体与波浪非线性相互作用的典型例子。本文研究了用ＶＯＦ方法模拟波浪水槽生成非线性波（孤立波和椭圆余弦波）的问题，为实现造波板在计算中可以做穿越网格的大幅值运动，本文采用在压力迭代中调整造波板邻近单元中压力来满足造波板上流体运动条件。对开路边界条件和自由表面与物面交点处边界条件也提出了处理方法，计算结果与实验结果和解析结果进行了对比。     

VOF方法理论与应用综述

分析两相流中采用VOF方法模拟交界面运动变化的基本原理,概述近年来为提高VOF方法计算精度和自由面重构效果所做出的各种改进和在各个领域所取得的研究成果及应用前景.指出VOF方法如在基础理论上进行改进,则在多维流场的数值模拟上将会有更广阔的应用空间.     

孤立波与潜水台阶相互作用的数值研究

本文用完整二维Navier-Stokes方程和VOF方法研究孤立波与潜水台阶障碍物相互作用问题.本文的计算结果与Seabra-Santos,Penouard and Temperville(1987)的实验结果有较好的一致性,与Germain(1984)基于势流浅水理论的结果较为接近,同时能更好模拟出前传演化波的衰减.只要给出初始孤立波波幅,静水深和潜水台阶障碍物的高度,利用本文方法就能模拟出演化波、分裂波和反射波的波形,并给出每一时刻的自由面形状、流场、涡量和压力的分布.     

挑流消能水气二相流数值模拟

采用VOF法对挑流消能从库区到下游水垫塘进行了全程水气二相流二维数值模拟。模拟了射流的空中轨迹线和水垫塘的自由水面，得到了计算域的流线、压力、流场、紊动能k及紊动能耗散率ε分布，并用物理模型对模拟结果进行了验证，二者吻合良好。说明利用湍流二相流模型及VOF法对空中射流水舌及水垫塘流态模拟是可行的。     

扭曲型挑坎挑流的数值模拟

采用RNGK-ε湍流模型与VOF多相模型对扭曲型挑坎挑流进行水气两相流三维数值模拟,模拟了挑坎里的自由水面与挑流的空中轨迹线,得到计算域的速度、压强、湍动能K与湍动能耗散率ε的分布、内外挑距与水舌宽度,并与物理模型的试验结果进行比较,两者吻合良好,验证了该数值模拟方法的可靠性、合理性。     

光滑粒子水动力学在水利与海洋工程中的应用研究进展

将光滑粒子水动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在水利及海洋工程中的应用分为纯水流模拟、流固耦合模拟、泥沙模拟和水气两相流模拟4大类问题,系统地介绍了SPH在解决这些问题时的技术手段与研究现状,指出了SPH独特的计算方法及其在处理无反射造波、进出流边界、流固界面运动、底床冲刷等问题中面临的困难,阐述了不同类型的SPH模型的优缺点,总结了SPH在过去十几年的发展特点,并提出未来SPH在水动力学领域的发展方向应该集中在开发高精度与高效率的新算法模型、成熟的紊流模型和高效的并行计算模型方面。     

NUMERICAL SIMULATION ON 2-D WATER-AIR TWO-PHASE FLOW OVER TOP OUTLET

Flood discharge over top outlet of dam is simu-lated by 2-dimension water-air two-phase mathematical model.Distribution of dynamic pressure, turbulent kinetic energy (k), turbulent dissipation rate (ε) , free water surface and veloci-ty field have been obtained. The simulated results were testedby physical model, which shows that the computed results areidentical with that of the physical model.     

气-液两相流横掠圆柱表面脉动压力特性的研究

对垂直上升矩形截面管内气一液两相流绕水平布置的圆柱流动时圆柱表面的脉动压力特性进行了试验研究，试验中来流雷诺数的范围为4．4×10^3～1．04×10^4，截面含气率的范围为0～0．06。在功率谱图上得出了圆柱表面脉动压力随含气率、雷诺数及测量角度的变化规律。试验结果表明，在该试验范围内，随着含气率增大，圆柱表面的脉动压力功率谱图峰值逐渐降低，而所对应的漩涡脱落频率增大；圆柱不同角度对功率谱特性有一定影响；雷诺数对功率谱特性的影响相对较小。     

带自由表面后向台阶流的数值模拟研究

后向台阶流是工程领域中一类常见的流动现象,也是流体力学中复杂剪切流动的一个典型例子。针对自由表面对后向台阶流场的影响,在总结前人研究成果的基础上,本文利用VOF方法追踪自由表面,采用realizable k-ε紊流模型封闭控制方程,建立立面二维数值模型,对带自由表面后向台阶流进行了模拟研究。模拟得到4种特征雷诺数工况下,台阶后纵向流速、紊动能、耗散率、边界压力值和水面流速的沿程分布。模拟结果与原型实验观测结果吻合较好。根据模拟结果,对台阶后流场随特征雷诺数变化的规律以及自由水面对台阶后流场分布、漩涡结构和压力值的影响进行了分析讨论。