弧形短导航墙对船闸下游引航道内水流结构的影响

通过物理模型试验,结合理论分析,研究了在不同下游水深条件下,直导航墙长度L变化对船闸下游引航道保护长度的影响,并在此基础上研究了增设弧形短导航墙对水流结构的调整与影响。物理模型试验研究表明:直导航墙长度的增加有利于改善船闸引航道口门区的通航条件,但在达到一定长度之后,再增加直导航墙长度对引航道口门区水流结构的改善效果减弱;弧形短导航墙对改善下游引航道保护区域内水流结构有很好的效果,选用较小纵向参数a和较大横向参数b效果更好,但张角不宜过大。     

双线船闸引航道水力特性数值模拟

长沙综合枢纽双线船闸共用引航道,船闸引用流量大,在灌、泄水时引航道内形成非恒定流,水流十分复杂.为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流进行了深入研究,分析了复杂水流形成机理、发展和传播过程,获得了不利工况下的波高、波速、比降和系缆力等水力要素,提出并研究了双线船闸错峰运行和增加船闸旁侧泄水等改善措施,有效改善了引航道内水流条件.研究成果已应用于依托工程中,船闸试运行表明研究提出的改善措施十分有效,该成果可供类似工程参考借鉴.     

三峡船闸上引航道通航水流条件研究

根据模型试验成果,阐述了三峡船闸上引航道在船闸充水过程中,重力波流运动的演变规律以及船队系缆力变化过程,论证了船闸输水系统上游取水口布置形式的合理性,研究了在船闸单线充水运行条件下,上游引航道的通航水流条件能够满足设计要求,而双线同时充水则不能满足要求。同时还结合以往的研究成果和工程实践,对于影响重力波流运动的多种控制性因素以及通航水流条件的若干改善措施进行了深入讨论,指明了下一阶段三峡工程引航道的研究方向。     

用分块耦合技术模拟三峡永久船闸反向弧形阀周围的湍流场

本文讨论了如何用分块耦合技术生成网格疏密状况和正交性能较好的网格，并用标准ｋ－ε模式模拟了三峡久船闸反向弧形阀周围的紊流场。激光测试结果表明，计算结果与激光测速值吻合得较好。     

三峡工程引航道通航水流数值模拟应用研究

采用二维非恒定流数学模型,模拟了三峡工程上游和下游引航道在不同布置方案和各种枢纽运行方式下的引航道内非恒定水流.研究了坐标变换、网格划分、数值离散、动水边界及干床处理、计算成果可视化等关键技术,提出了处理方法.计算表明该数学模型稳定性好、收敛快、精度高;计算成果与模型试验成果较为吻合.     

那吉船闸下游引航道通航水流条件的试验研究

那吉水利枢纽原设计方案的船闸下游引航道口门区存在较大的横向流速等不良通航水流条件，通过多种改善措施的比较试验，提出下游引航道口门以下航道左岸边修改顺直，并采用丁坝和导流墩削弱回流强度的改善措施，使船闸下游引航道口门区的水流条件能满足通航的要求。     

对《船闸总体设计规范》中引航道布置及尺度的讨论

在《船闸总体设计规范》中规定了引航道尺度及布置,以指导工程设计,但签于山区河流枢纽船闸受地质、地形条件的影响,尤其受边界条件的制约,很难满足规范要求.为此,根据枢纽船闸引航道的工程实践,对引航道长度、宽度、制动段、布置形式及停泊位置等问题,进行实践与规范的对照、比较和讨论,提出山区河流枢纽船闸引航道长度可适当缩短,口门可不加宽;引航道布置可为半开敞的直线式、曲线式;停泊段可设在引航道扩大段或口门区内等建议.通过原型代表船型及船队的检验,以供规范修订时参考.     

弯曲度对弯道水流结构影响的三维数值模拟研究

为了研究天然河道中不同弯曲度（弯道转角）河段的水流结构和演化规律,对同一曲率半径、同 一水深、同一渠宽以及同一边界条件下的弯曲度分别为30°、60°、90°、120°、150°、180°的6种明渠弯道（弯 道断面为矩形）进行弯道水流三维数值模拟。研究结果表明:在相同边界条件下,弯道弯曲度越大,弯道 中弯顶处的水面横比降也随之增大;在靠近凹岸侧,横纵向流速随弯曲度增大而减小;在靠近凸岸侧,横 纵向流速随弯曲度增大而增大;随着弯道弯曲度的增大,横向环流强度也不断增强,横向环流涡心位置 也逐渐向凸岸侧移动。     

三峡工程上游引航道往复流对通航的影响

 结合三峡水利枢纽上游引航道通航水流条件的试验研究，阐述了上游引航道往复流的运动特征及其产生发展过程。并分析了往复流对通航条件的影响，提出了消减往复流强度，改善通航水流条件的一系列工程措施，结论可供设计参考。     

水力光滑明渠流流速分布的新公式

采用一个新的湍流黏性模型研究水力光滑明渠流的流速分布,得到的结果与以往在明渠中所测的实验数据吻合较好。基于这个湍流黏性模型,推导出一个新的光滑明渠流外部区域的流速亏损规律,该表达式可以推广到内部区域,并提出一种新的确定内部区域流速分布的近似方法。运用本文给出的公式计算结果与由多普勒激光流速计所测的实验数据吻合良好。在只给出平均流速和水深的情况下,根据本文给出的公式可求得内外区域流速分布。     

复式断面河槽流速横向分布及其对滩唇形成的影响

通过对水流微小控制体进行受力分析,建立了复式断面流速横向分布模型,该模型考虑了侧向副流惯性力的影响。采用实验资料对该模型进行检验,模型计算值与实测值符合较好。运用该模型计算了不同条件下复式断面流速和挟沙力的横向分布,并定量分析了横向分布特性对滩唇形成的影响。分析表明,水流漫滩时,复式断面的横向挟沙力变幅较大,尤其是在主槽和河漫滩交界处,挟沙力减小迅速,而含沙量减小相对较小,泥沙发生淤积,容易形成滩唇。单从水流挟沙力角度考虑,水流漫滩后水深越小、滩槽的糙率差越大,越容易形成滩唇。     

引航道通航水流条件数值模拟

采用数值模拟手段,计算了当引航道航道中心线与河流主流存在较大夹角时,船闸引航道口门区及其连接段区域不同流量下的水位、流速分布等水力特性.计算结果表明:各级流量下引航道口门区的斜流效应明显,影响口门区通航水流条件,分析各级流量下的通航水流条件后,确定其最高通航流量为4 000 m3/s,若要提高最高通航流量,应适当减小航道中心线与河道主流的夹角.通过对比分析数值模拟与物理模型试验的结果可知,该数学模型能较好地模拟引航道口门区水流条件.     

漫滩水流水沙运动规律的研究

本文根据漫滩水流的运动特点，将漫滩水流的复式断面分为主槽平衡区、滩槽交互区、滩地平衡区及边壁区等4个区，并给出了各区宽度的经验公式.根据滩槽交互区垂线流速分布的变化特点，提出了附加尾流函数的对数流速分布公式.在简化水流运动方程和泥沙扩散方程的基础上，对滩槽交互区内垂线平均流速及含沙量沿横向分布进行了理论分析，提出了反映滩槽水流动量交换强度的横向涡量粘性系数及横向扩散系数的表达式，得到了漫滩水流垂线平均流速及含沙量沿横向分布的解析解，并与实测资料吻合较好。     

三峡工程近期下游引航道口门区泥沙淤积分析研究

对三峡工程运行初期下游引航道泥沙淤积机理及口门区泥沙淤积量计算方法进行了探讨.研究成果表明,在下游引航道口门附近,存在竖轴回流,产生回流淤积,在回流以内的港渠存在异重流,产生异重流淤积.口门区的回流泥沙淤积量与回流长度、水深、纵向平均流速、含沙量、历时等因素有关,可采用谢鉴衡公式计算下游引航道口门区泥沙年淤积量,并对公式中涉及的回流长度等关键参数给定了计算方法及数值,回流泥沙淤积量计算值与实测值进行了对比,两者较为一致.     

用流场分析法计算明渠流量

流场分析法不仅可给出明渠的流量，还可给出明渠横断面上的流速分布。较总流量分析法，仅能给出明渠断面平均流速有所改进。     

湍流准相似性理论及其在矩形渠道流场中的应用

本文根据准相似性理论，对渠道湍充场，采用奇阶截断和逐级逼近的方法，对连续性方程、平均运动方程和忽略三阶关联项的二阶脉动速度关联方程进行了求解，得到和实验结果吻合的平均速度，二阶脉动速度关联项和湍流微尺度的计算结果。     

河道中受侧壁影响的断面流速分布规律研究

断面水流流速分布是研究河道水流泥沙运动规律的基础。天然河流断面形态不同,其流速分布特性也有差别:对于比较宽浅的河道,侧壁对断面流速分布的影响较小,流速沿垂线分布梯度较大,垂线上最大流速一般位于水面,垂线平均流速沿河宽方向(横向)分布较均匀;对于较窄深的河道,侧壁对流速分布的影响较大,流速沿垂线分布较均匀,垂线上最大流速一般位于水面以下,垂线平均流速沿河宽分布梯度较大,因此,对于较窄深的河道必须考虑侧壁对流速分布的影响。本文在分析天然河道流速分布特性的基础上,从紊流的雷诺方程出发,推导获得了水流受侧壁影响的横断面流速分布公式和垂线平均流速沿河宽分布的公式。公式计算结果与水槽试验和天然河流实测流速分布资料的比较分析表明,公式能较好地反映流速沿垂线和沿横向的分布特性,具有较好的理论和实用价值。     

矩形断面明渠流速分布的研究及应用

通过对矩形断面明渠流速分布的理论分析与试验研究，建立了明渠沿垂线流速的分布公式和沿横向流速的乘幂函数分布公式以及相关系数的确定方法。经不同水槽、渠道流速资料的验证，表明提出的明渠流速分布律与实际分布特点一致，测点流速相对误差比较小，可以很好满足明渠流量测量的精度要求。在此基础上提出了对明渠渠道进行流速、流量连续测量的计算方法，对简化明渠测流工作量、提高明渠测流精度具有实际应用价值。