矩形明渠流速分布规律及流量自动化量测方法

通过对明渠流速的水槽试验研究,建立了矩形断面明渠沿垂线流速的抛物线分布公式和横向平均流速的乘幂函数分布公式,给出了相关系数的确定方法.采用实际渠道流速资料进行验证,结果表明所提出的明渠流速分布律与实际分布一致,对应测点流速相对误差较小,可以满足明渠流速分布及流量计算精度要求.     

窄深矩形断面明渠流速分布的研究

建立了一个三维紊流数学模型,对实际灌区中的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟.计算结果与实测结果符合得较好,表明数学模型及参数是合理可靠的. 运用该模型,对2种底坡、2种糙率以及3种宽深比组合情况下的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟,得出了窄深矩形断面明渠垂线流速分布律和垂线平均流速横向分布律,并应用实测资料验证了上述流速分布律. 结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布律,但在明渠外区流速分布则符合抛物线分布,垂线平均流速沿横向的分布接近于幂函数分布,给出的断面流速分布经验公式具有很好的精度.     

梯形断面明渠流速分布的研究

为研究梯形断面明渠的流速分布律,应用经过实测资料验证的三维紊流数学模型,对12种不同底坡、不同糙率以及不同宽深比组合情况下的梯形断面明渠水流流速分布进行了数值仿真.结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布,但在明渠外区流速分布更符合乘幂函数分布,等效线平均流速沿横向的分布接近于乘幂函数分布.通过最小二乘拟合,得到了梯形断面明渠垂线流速分布律和等效线平均流速横向分布律.按流速分布律计算的流速值与实测值吻合较好,表明所给出的断面流速分布律是合理可靠的,可应用于梯形断面明渠流量的精确测量.     

明渠断面流速与边壁切应力相关的试验研究

根据Ｐｒａｎｄｔｌ理论关于对数流速分布的假定,利用间接测量法测量了相同流量不同水深情况下明渠底部的切应力分布．结果显示,在明渠边壁糙率突然减少的两边流速分布和边壁切应力均有最大值．根据作者的试验结果,给出了槽底平均切应力τ０与明渠流弗汝德数Ｆｒ的相关关系,可供参考．     

明渠断面流速与边壁切应力相关的试验研究

根据Ｐｒａｎｄｔｌ理论关于对数流速分布的假定,利用间接测量法测量了相同流量不同水深情况下明渠底部的切应力分布。结果显示,在明渠边壁糙率突然减少的两边流速分布和边壁切应力均有最大值。根据作者的试验结果,给出了槽底平均切应力τ０与明渠流弗汝德数Ｆｒ相关关系,可供参考。     

窄深式矩形明渠紊流流速分布规律研究

针对目前明渠流速分布计算中所存在的问题,考虑窄深式矩形渠道流速分布受侧壁影响大,选取能反映侧壁处竖向流速分布规律的抛物线形式,根据三维雷诺方程,建立了矩形渠道的紊流数学物理模型,推导出了水流受侧壁影响下的全断面流速分布公式和平均流速横向分布公式。通过矩形水槽实验,验证表明,在y/h>0.2时,侧壁处的测点误差都在5%左右,渠道中心区域误差在3%以内;但在y/h<0.2误差比较大,最大误差达10%。与以往紊流公式相比,精度更高,物理意义更加明确,表明本文公式能较好地反映紊流流速分布特性,具有较高的理论意义和实用价值。     

天然河道断面流速分布计算

采用Ｋｎｉｇｈｔ等推导的计算断面流速分布的解析解,得出天然河道断面流速分布计算的公式。该模型计及了滩槽间的动量交换、边界阻力及断面上二次流的影响。天然河道的不规则断面形状用若干段折线表示。计算结果与前人的实验资料比较表明,该模型能够较好地给出断面流速分布。     

明渠均匀流垂线流速分布规律研究

针对现有明渠均匀流对数流速分布公式和指数流速分布公式存在的问题,根据明渠均匀流切应力与速度梯度的关系,推导出了一个新的流速分布公式.该公式在渠底和水面都与理论分析、实际情况相符.新的流速分布公式较现有对数流速分布公式和指数流速分布公式在理论上更加完善,更加合理.实验资料验证表明,新公式可以较好地反映实际流速分布规律.     

基于掺长模型非淹没刚性植被水流流速垂向分布的数值解

对非淹没刚性植被的水流流速垂向分布进行了研究,基于恒定均匀流假定,通过单元体的受力分析得到考虑刚性、非淹没植被作用后水体单元流动的控制方程,充分考虑了植被群对混掺长度、植被拖曳力系数、达西—魏斯巴哈摩擦系数的影响,得到了基于混合长度概念的求解非淹没刚性植被水流流速垂向分布的新模型。该模型物理概念清晰,形式简单,可直接计算出摩阻流速。结合本文和Rowinski 等的室内水槽实验资料,采用该模型对非淹没刚性植被流速垂向分布进行了数值模拟,结果表明本文给出新的掺长模型是合理有效的。     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式．通过对该地区主要于支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式．大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值．在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法．根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度．     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式.通过对该地区主要干支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式.大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值.在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法.根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度.     

置换通风中送风口的位置对地面速度场分布的影响

采用RNGk—e模型模拟在置换通风中送风口位置和高度的不同对地面附近速度场分布的影响。     

导流明渠流速与底宽及流量的非线性关系

建立了用于模拟导流明渠流场的平面二维水流数学模型,采用局部连续非规则网格划分计算区域,有限体积法求解水深积分方程,显式MacCormack预测-校正格式步进计算.利用物理模型的测量数据对数学模型进行验证,数值模拟结果与测量数据吻合较好,表明建立的数学模型能合理地模拟明渠内的水流.通过模拟一系列底宽导流明渠内的流场,得到了底宽一定时明渠最大流速随流量的变化关系,以及流量一定时明渠最大流速随底宽变化的斜率,进而得到了斜率与流量之间的非线性关系,研究成果可为导流明渠的设计提供依据.     

LDV用于搅拌槽流场测量的实验研究

对三维激光多普勒测速系统(3D-LDV)和测量原理进行了介绍,同时利用该设备对搅拌槽内的流场进行了湍流测量和流场分析,给出了搅拌槽内的时均速度场分布、脉动速度、湍流动能和雷诺应力等实验结果,为搅拌槽的设计和放大提供了很有价值的实验依据.     

石梁对渠道水流特性影响的试验研究

石梁作为一种生态工法,具有自然、生态、环保、施工简便等优点。通过水力学模型试验,研究石梁对渠道水流特性的影响。试验结果表明：1）石梁的布置方式对流速分布、水深和水流表面流态影响显著;2）在渠底布置石梁有利于塑造多样化的水流条件,为生物的生存、栖息和繁衍提供适宜的生境条件;3）相对于纵向石梁,横向石梁更有利于形成多样化的水流条件,但其壅水效果也更为显著。在实际应用中,应综合考虑生态要求及上游回水条件后,决定石梁的具体布置方式。     

Experimental study on upward bubble velocity and pierce length distributions in a water model of copper converter

The upward bubble velocity and the pierce length distributions in a sectional water model of the copper converter in Guixi Smelter in Jiangxi, China, were measured using a two-contact electro-resistivity probe. In the case of using a single tuyere, the bubble velocity distribution along longitudinal direction was similar to that derived from Guassian function. Beyond the center of the longitudinal range, the bubble pierce length exhibited a sudden increase. The upward bubble velocity at a specified location could go up to meters per second. Its probability at a fixed location obeys a lognormal function; the bubble pierce length there varies bellow a few centimeters. In the case of using multi-tuyeres, the upward bubble velocity was roughly uniform right above the tuyeres and showed a slow decrease beyond this region. The bubble pierce length within both of these two regions was roughly uniform. Its average value in the former region, however, was found to be somewhat lower than that in the later.