明渠曲线渐变段体型求解新方法研究

明渠渐变段体型对渐变段中的水流形态有很大影响。为了解决明渠渐变段与下游水流的扩散衔接问题,消除明渠渐变段下游菱形冲击波的影响,根据冲击波特性和辐射水流基本关系,采用冲击波简化积分式,并考虑到渐变段水流与下游衔接,按刘韩生曲线边墙窄缝挑坎计算方法算出明渠曲线渐变段边墙体型,且该方法能够计算渐变段中的水面线。试验表明明渠曲线渐变段中水流平顺稳定且水面渐变升高。渐变段后水流正常,为均匀流,无菱形冲击波的影响,故能够解决水流扩散衔接的问题,该方法可以运用到明渠曲线渐变段边墙体型设计中。     

唐家山堰塞湖泄流后新河道行洪能力计算分析

根据唐家山堰塞湖泄流渠设计条件，分析比较了堰流公式、渠道水面线法和MIKE-11模型等流量计算方法，认为渠道非均匀流水面线法精度较高。采用渠道水面线法，计算了堰塞坝天然过水通道、泄流渠设计方案、实际施工方案的过流能力，并对水流冲刷所导致泄流渠缓坡段缩短、底高程降低、底宽变窄等影响泄流能力的因素进行了分析。对于泄流后形成的新河道，也进行了行洪能力计算分析。     

阶梯式溢洪道的数值模拟研究

为了充分研究阶梯溢洪道对水流的影响,采用标准k~ε模型模拟紊流,利用VOF法追踪自由水面,分别对某阶梯式溢洪道在设计洪水位和校核洪水位下进行了三维流场数值模拟,并将沿程水面高程、底板压力及断面流速分布的计算结果与模型试验数据进行对比验证,两者吻合良好,数值模拟能够快速提供更加细腻、完整的流场信息。计算发现,最大负压值位于首个台阶立面处,从而为溢洪道的优化设计提供可靠的依据。更多还原     

三维明渠流动数值模型

本文对经典的SIMPLE方法进行了改进,在模拟具有自由表面的湍流问题时,摒弃了对自由表面常作的“刚盖”假定。通过求解k-ε模式闭合的三维雷诺方程及自由表面运动方程,得到了渠道槽沟区水流速度、涡粘性系数、湍流切应力、湍动能的分布规律和自由水面位置的变化规律,计算结果与实测值十分吻合。     

溢洪道水流特性分析

溢洪道的控制段之后常设置收缩段，并且溢洪道的水流一般为急流，因此，在收缩段内特产生陡冲击波，使溢洪道内水流的流态复杂化。收缩段的水流特征应采用冲击波理论分析计算，只有正常陡槽段的水力计算才可采用能量公式。分析表明，由于收缩段和正常泄槽段的相对水位不同，特产生不同的水面衔接形式。大多数情况下，收缩段的陡冲击波控制滋洪道陡槽的过流能力与边墙高度。     

高水头明流泄洪洞三维数值模拟

导流洞改建为龙抬头式泄洪洞是一种常见的改建形式,其局部水流流态十分复杂。研究一种高水头龙抬头式明流泄洪洞,采用RNG k~ε模型和标准壁面函数模拟紊流,利用几何重构的VOF模型追踪自由水面;对某龙抬头式泄洪洞在设计洪水位闸门全开情况下进行了三维流场数值模拟。将沿程水面高程、底板压力及掺气空腔长度的计算结果与模型试验数据进行对比验证,两者吻合良好,从而为工程设计提供参考。     

缓冲击波简化理论在收缩渠道中的应用研究

根据前人对渠道中急流冲击波的研究理论成果,分析了对称直线收缩渠段内水流的水力特性,讨论了直线渠道收缩衔接段的设计思路。在已知来流条件Fr1=3～7和渠道边墙收缩偏转角α=1°～8°的情况下,利用刘韩生简化缓冲击波理论和Ippen陡冲击波理论分别对对称直线收缩渠道进行了水力参数计算。通过对比可知,两理论计算结果基本一致,说明在小边墙偏转角的情况下刘韩生简化缓冲击波理论可用于渠道的水力参数计算和初步设计。     

梯形渠道临界水深显式公式

在处理自由水面水流的水利工程中,常涉及临界水深的计算。该计算涉及两种非常重要的水流情况,即超临界和亚临界。临界水深的主要工程应用是控制和测量水流。临界水深也可以用于回水曲线的特征长度。计算梯形渠道临界水深的最直接方法是用繁琐试算的代数解法。本文提出了一个计算梯形渠道临界水深的显式公式(采用国际单位制),无需试算。将该公式试用于一梯形渠道,得出了很好的结果。1　临界水深理论渠道中的临界水流必须满足下面的方程(斯特里特和威利埃,1981年):αQ2TcgAc3=1(1)式中　Q——流量;Ac——临界状态的过水面积;Tc——临界状态…     

二维数值计算对某河道治理段水面线计算的复核研究

针对一维逐段试算能量方程在推求河道水面线时在适用条件和计算方法上存在的局限,以及计算结果上存在的误差问题,现以某河道为例,采用二维水动力数值模型,对两种洪水频率工况下河道段水面线高程进行模拟计算,将得到的计算结果与一维能量方程计算结果进行比较分析,并对能量方程逐段试算法计算结果进行复核和评价,为河道防洪工程方案设计和优...     

黄河干流白银市水川段水面线计算方法对比分析

为克服能量方程逐段试算方法在河道水面线计算上存在的不足与局限,本文以黄河干流白银市水川段为例,采用二维水动力数值计算模型,对4种洪水频率工况下黄河干流白银市段的水面线高程进行计算,并将二维数值计算结果与能量方程计算结果进行复核和评价。经计算可知两种计算方法在计算结果上存在偏差,能量方程在河道水面线计算上是一种近似成果,而二维数值计算能够更加真实反映河道的实际情况,因此在水面线计算时推荐二维数值计算方法。     

管流与明渠层流的总流机械能方程及机械能损失计算

管流与明渠流同属流体力学中的内流,其总流机械能方程在水力学中称为总流能量方程。现有水力学中的总流能量方程是以理想不可压缩液体的伯努利方程为基础得到的,无法得到总流机械能损失的表达式。该文作者曾直接从黏性不可压缩流体运动的控制方程出发分别得到了管流及明渠流的总流机械能方程,解决了以上问题。考虑到层流条件下明渠流自由表面的变形特点,该文在前述工作基础上,将管流及明渠流在层流条件下的总流机械能方程进行了统一,同时还分别计算了管流(圆管、不同长短半轴比的椭圆管、不同宽高比的矩形管和不同内外径比圆环管)及明渠流(不同宽深比的矩形明渠)在层流条件下的总流机械能损失系数。结果表明:在同一雷诺数条件下,圆管层流的总流机械能损失系数比椭圆管层流、矩形管层流、圆环管层流及较大宽深比的矩形明渠层流的机械能损失系数要小。     

渠网非恒定流图论原理

基于明渠非恒定流普里斯曼的隐式差分方法,采用矩阵线性变换建立了渠道进出口流量与水深的线性方程。提出了新的渠网非恒定流图论原理,包括适应渠网非恒定流特征的节支关联矩阵A的构建方法及性质分析,基于A的节点连续性矩阵方程和节点水深矩阵方程等。应用矩阵分析方法,推导出渠网非恒定流的节点分析法数学模型,最后给出应用实例。     

AN INTEGRAL EQUATION DESCRIBING RIDING WAVES IN SHALLOW WATER OF FINITE DEPTH

1 .　INTRODUCTIONSmall scalewavessuperposedonlarge scalewavesarecalled“ridingwaves” .Small scalewavesonoceansurfacehasaroused greatinterestwiththegreatimprovementofprecisionofmeasuringinstrumentsusedinthefieldofremotesensing .Thisstudyaimsatunderstandingthemotionofthelarge scalewavesandtheenergyexchangebetweenairandseathroughsomeinformationofsmall scalewaves .Henyeyetal .[2 ] derivedthemotione quationtothefirstorderofridingwavesbyusingacanonicalHamiltonianformulationandassumingsmallwave…     

LARGE EDDY SIMULATION OF FREE SURFACE TURBULENT CHANNEL FLOW WITH HEAT TRANSFER

1. INTRODUCTIONFreesurface turbulent flow exists widely in engineering. Due to difficulties in measurement and simulation, very little has been understood about the structures and transport mechanism of turbulence near the freesurface. Komori and Ueda…     

WAVE EQUATION MODEL FOR SHIP WAVES IN BOUNDED SHALLOW WATER

1.　 INTRODUCTIONIn the recentyears,waves in coastal shallow water,generated by marine traffic and in-tensified by port expansion,interaction with structures and reflection of land boundaries,has become a crucial factor affecting waterenvironmentsand engineering operation.In com-parison with the wind waves and ocean swells,waves inside harbor exhibitanomalous waveheight in certain areas.The dominantship waves are hardly dissipated in the harbor due tothe interaction with shorelines,and may…     

河道汛期行洪冲污研究

海河水质呈恶化趋势，尤其是汛期排入的雨污水是海河有机污染的主要来源，利用汛期洪水冲污是改善河道水质的手段之一。依据连续性方程、动量方程、自由表面方程、状态方程和水质输运方程，采用有限差分法，建立海河河道水质模型，模拟海河汛期行洪后，污染物的输移扩散及降解转化过程，研究泄流量与冲污的关系。通过计算海河河道汛期行洪时氨氮、高锰酸盐指数浓度随时间变化情况表明，在不同泄流量下，污染物输移扩散及降解转化速率不同，流量大时，能更快的把污染物送入海河口。     

中间渠道内非恒定流数值模拟

利用平面二维非恒定流数值模型，来研究中间渠道内非恒定流问题，该模型基于任意三角形计算网络，采用隐式求解自由表面的剖开算子法，离散求解控制方程，有效地处理了非线性混合算子和计算自由表面的困难，避免人工滤波措施，提高了计算精度和计算稳定性，并在三峡通航工程方案比较中得到应用。计算结果表明，该模型能较好地反映中间渠道内水流特征，与分析模拟船闸不同运行方式下渠道内水流波动特性，达到优化运行方案，改善渠道内航行条件的目的。     

不同断面形式的灌渠过水流量分析

运用水力学中水渠流量计算方法,对7种不同断面类型的水渠进行数值模拟.比较相同的过水流量下各水渠的优点,得出在相同的过水流量条件下,U型水渠具有占地面积少的优点.数值模拟结果发现不同断面形式的水渠过水量与水位深度呈相关性.使用SPSS统计分析软件推算各类水渠的过水量与水位深度的拟合函数方程,其中梯形断面水渠与U形断面水渠的水流量与水位深度呈一次函数的线性相关,而其它断面水渠呈二次函数的曲线相关.     

突然扩散水跃方程的改进与比较

为研究突然扩散水跃方程的特性,根据动量守恒原理,在回流区平均水深作为代表水深的假设下,推导了突然扩散水跃的一般方程。在改进了回流区平均水深具体表达式的基础上,得到了突然扩散水跃的新方程,并给出了有关参数的确定方法。将已有的和改进的突然扩散水跃方程求得的共轭水深比与试验结果进行了比较,结果表明:不同突扩比时改进后的方程求得的共轭水深比与试验结果的平均相对误差和最大相对误差最小,计算精度最高;且改进后的方程具有显式解,计算方便。因此,改进后的方程可用于突然扩散水跃共轭水深的水力设计。