跌坎型底流消能工淹没射流区流速衰变规律

跌坎型底流消能工消力池内的流态为淹没射流和淹没水跃的混合流态,为了解淹没射流区的水力特性,应用紊动射流理论,分析了淹没射流区主流的扩散规律、主流轴向最大时均速度的衰变规律。采用水力学试验方法,借鉴目前研究成果的基础上,开展了淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变规律的研究。通过试验研究结果,推导出以入池角度为控制目标的跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变的半经验公式。     

不同入射角浅俯淹没射流水力特性试验研究

该文设计不同入射角的浅俯淹没射流,对水垫塘中轴面二维流场的水力特性开展试验研究,得到了不同入射角的底板动水压强分布规律和淹没射流区及贴壁射流区的最大流速沿程分布,滞点及其最大底板动水压强和最大近底流速与入射角间的关系式。研究结果表明,不同入射角的浅俯淹没射流作用在底板上的动水压强,尤其在冲击区半扩展长度范围,具有相似的分布规律。入射角大于25°时,淹没射流沿入射角直线扩散;入射角小于25°时,淹没射流主体段在下游漩滚挤压作用下向上游偏转,动水压强最大的冲击滞点偏向上游。     

多股多层水平有压淹没射流消能特性研究

对多股多层水平淹没射流有压体型消能特性和水力特性进行了消能分析和试验研究．实测的消力池底板压力分布特性、流态稳定性、流速衰减规律表明，采用有压射流将高速下泄水流导入下游水体中，利用三元强剪切及紊动消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的动水冲击，增加淹没射流消能的稳定性，减小了雾化对周围环境的影响，是一种消能率高、低雾化、适应性较好、安全的新型消能方式、但是，对于中孔进口位置较低的水利枢纽工程存在深水闸门受力过大及开启条件限制较多等不足。     

跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强计算与试验研究

应用平面紊动射流理论,对跌坎型底流消能工消力池内水流流态进行分区,并分析了冲击区水流结构。同时根据动能势能转化原理,采用坐标转换的数学方法,推导出跌坎型底流消能工冲击区时均压强的经验公式。最后,利用水力学模型试验,验证了该公式的合理性,并通过改变入池能量、入射角度、跌砍深度等条件,分析了跌坎型底流消能工冲击区时均压强的变化规律。     

跌坎式底流消能工的消能机理分析与研究

对比常规的底流消能工，对跌坎式底流消能工消能水力特性进行了分析和试验研究。通过对底流消能机理的分析、平面紊动射流的流速分布和对比模型的对比试验，分析了消力池中的水流运动状态和跌坎在消力池中的作用。利用跌坎式底流消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的脉动压强，增加淹没射流消能效果和水流的平稳，减小雾化对周围环境的影响，是一种有效的新型消能方式。     

同轴直射流与旋转射流组合的双射流湍流流场数值模拟

摘要：直射流与旋转射流分别具有能量传递距离长与能量传递分布面积大的优点，为了尽可能的提高射流能量利用，本文提出了结合两者优点的同轴直射流和旋转射流组成的新型双射流。对淹没条件下的组合双射流流场特性，进行数值模拟研究。采用RNGκ-ε模型和高精度QUICK离散格式，得出了不同速度组合下双射流流场的直射流轴心速度衰减和旋转射流旋转速度衰减规律，速度矢量图，量化分析了射流结构对流场结构的影响。计算结果表明，在喷嘴压降一定时，存在三种轴心速度衰减曲线，当旋转射流轴向速度高于门限速度的情况下，射流衰减速度最慢。另外，直射流与旋转射流轴心衰减曲线存在很大差异，要提高双射流能量利用，内外喷嘴的流量分配至关重要。     

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     

热膜测速技术在挑射水流中的应用及高坝消能机理的研究

为探讨挑射水流在冲坑内的基本特征与消能机理，首次利用热膜测速技术量测定床冲坑中淹没射流的沿程时均流速和脉动流速分布，并同时量测沿坑底的压强场，给出入射区、冲击区和壁射流区３个子区的流速和压强的变化规律；计算坝面摩阻消能，空中扩散消能和冲坑水垫中紊动剪切消能３部分的消能效率。     

热膜测速技术在挑射水流运动特性及高坝消能机理研究中的应用

本文为探讨挑射水流在冲坑内的基本特征与消能机理，首次利用热膜测速技术量测定床冲坑中淹没射流的沿程时均流速和脉动流速分布，并同时量测沿坑底的压强场，给出入射区、冲击区和壁射流区三个子区的流速和压强的变化规律；计算坝面摩阻消能、空中扩散消能和冲坑水垫中紊动剪切消能三部分的消能效率。     

跌坎深度对扩散式泄槽底流消能水力特性影响试验研究

对于高水头泄水建筑物而言,为了降低出口单宽流量,减轻下游消能压力,通常在出口设置扩散式泄槽。突扩式底流消力池增设跌坎,可避免水流直接冲击消力池底板,降低底板力学指标。通过水工模型试验,基于一定的边墙突扩宽度,研究突扩式消力池在不同跌坎深度下底板临底流速、时均压强、脉动压强的变化。成果表明:跌坎深度为5 cm时,消力池内水流流态介于临界水跃向远驱式水跃过渡区间,临底流速最大,时均压强最小;跌坎深度增加至10 cm时,消力池能够形成稳定的淹没水跃,临底流速明显减小,时均压强明显升高;跌坎深度进一步增加至15 cm时,消力池内淹没程度继续增加,临底流速继续减小,时均压强继续增加,但变幅均不大。     

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.     

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。     

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。     

NUMERICAL SIMULATION OF LAMINAR SQUARE IMPINGING JET FLOWS

A theoretical study has been undertaken to determine the flow characteristics associated with a three-dimensional laminar impinging jet issuing from a square pipe nozzle. Interesting flow structures around the jet are detected. The numerical result reveals the existence of four streamwise velocity off-center peaks near the impingement plate, which is different from the rectangular jet impingement. The mechanism of the formation of the off-center velocity peaks and the parameters affecting the flow-field characteristics are discussed by comparison of the computed results with different nozzle-to-plate spacings and Reynolds numbers.     

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.     

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。     

泄洪雾化的粒子系统模拟及三维可视化

本文在泄洪雾化水流基本运动模式控制下，提出了基于粒子系统的泄流运动及雾化降雨的三维模拟与可视化方法，并且基于地理信息系统(GIS)技术建立了坝区地形及建筑物数字模型，实现了泄流水舌挑射运动、沿程掺气扩散、跌水碰溅以及雾化降雨场景的逼真模拟，为工程人员提供了一个可视化的设计与决策环境，并可为进一步研究“虚拟泄洪”提供理论基础。     

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     

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。     

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.