高含沙水流作用下水垫塘底板上举力特性试验

针对高含沙水流对水垫塘底板上举力特性的影响,通过模型试验,研究了不同含沙量下底板上举力的分布规律、幅值特性和频谱特性。结果表明:含沙水流作用下的上举力沿程分布规律与清水时相同;各流速下上举力时均值均随含沙量的增大而增大,且基本呈线性函数关系,斜率在0.17～0.22之间;上举力标准差随含沙量的增大先增大后减小,在含沙量为183 kg/m~3时出现峰值;上举力的脉动在0～3 Hz的低频范围内,与清水相比,水流含沙后功率谱的频带宽度增加,高频域内的功率谱密度值有所增加;水流的时间积分尺度随着含沙量的增大呈先增大后减小的趋势。     

吸出高度对水轮机磨蚀影响的试验研究

用增压式水机磨蚀装置模拟水轮机吸出高度变化，在天然黄河水质中进行了磨蚀试验，研究认为，无论是清水还是浑水，靡蚀失重率在某一Ｈｓ时均存在峰值，含沙量增加，峰值增加，峰值对应的Ｈｓ值减小，说明泥沙对磨蚀有促进作用，减轻磨蚀效果的Ｈｓ应在大含沙量失重率峰值两侧一定范围内选取。     

吸出高度对水轮机磨蚀影响的试验研究

用增压式水机磨蚀装置模拟水轮机吸出高度（Ｈｓ）变化，在天然黄河水质中进行了磨蚀试验．研究认为，无论是清水还是浑水，磨蚀失重事在某一Ｈｓ时均存在峰值．含沙量增加．峰值增加．峰值对应的Ｈｓ值减小．说明泥沙对磨蚀有促进作用．减轻磨蚀效果的Ｈｓ应在大含沙量失重率峰值两侧一定范围内选取．     

高含沙水流脉动特性试验研究

以某工程的表孔为依托,建立1∶100单体模型。通过配置不同含沙量的水流,对水垫塘底板含沙水流的脉动压强进行试验。结果表明,在试验范围内,水流条件不同,含沙量对脉动强度的影响不同:水流条件较强时,脉动压强随着含沙量的增大,呈现先减小后又增大的趋势,含沙水流最大脉动压强比清水最多减小24.73%;水流条件较弱时,脉动压强随着含沙量的增大,呈现先增大后减小的趋势,含沙水流最大脉动压强比清水最大增加78.74%。冲击区含沙水流脉动压力分布比清水更接近正态分布,脉动压力能量大部分集中在0.4 Hz以内,功率谱无明显的优势频率,水流主要以低频大尺度漩涡为主。通过对高含沙水流水垫塘底板的脉动压强进行观测,总结分析了不同因素影响下高含沙水流脉动压强特性的变化规律,为相关工程提供参考。     

波浪作用下沙纹上含沙量的时变特征

对规则波、不规则波和波群作用下沙纹峰上悬移质含沙量与波浪形态的关系进行了实验研究.结果表明:在规则波情况下的波峰和波谷时刻,含沙量都出现了相应的峰值,但波谷时刻对应的峰值要大于波峰时刻的峰值;在波群情况下,含沙量对于波浪的响应主要集中在波群周期上,在短波频率上所占分量很小.含沙量的时间平均值随着调制系数的增大而减小,但其波动部分的幅值是随着调制系数的增大而增大;不规则波情况下只在大波经过沙纹峰上的时刻,才有明显的泥沙悬移现象,含沙量主要是响应于波列中波群出现的频率,这表现在含沙量能量谱的峰值对应于波浪包络能量谱的峰值.实验结果也显示了波群和不规则波波高变化导致的泥沙悬移运动的滞后现象.     

基于消力井井深变化下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强试验研究

基于物理模型试验方法研究了不同消力井深度下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强幅值特性及频谱特性。研究结果表明,底板脉压强度与井深并非呈线性关系而是随井深的增加表现为先增加后减小的规律,底板脉压强度与能量耗散密切相关,在消力井深度为1.25 D的基础上继续加深并不能有效提高旋流式竖井的底板脉压强度,从而依靠增加消力井深度来提高竖井消能率是不合理的。脉动压强概率密度较标准正态分布偏左为正偏分布,偏态系数与井深的相关性较弱,峰态系数整体上呈现减小的趋势,但减小幅度随井深的增加有所减小。脉动压强优势频率随井深的增加其主频率带有所拓宽并逐渐向低频转移,脉动能量主要由低频大尺度涡旋决定,井径比ε=1.25时的脉动能量较ε=0.75时与ε=1.75时明显增多,能量耗散较快,建议消力井深度与直径比h/D在1.25左右。     

高含沙水流中的粗颗粒泥沙运动

通过一组仔细安排的试验,研究了高含沙水流中粗颗粒泥沙的运动情况,并与清水作了对比,试验在宽0.3米、高0.2米的矩形断面管路中进行,底部铺厚约0.1米的塑料沙(比重1.29,等容直径0.345厘米)作为粗颗粒,清水或不同含沙量的浑水(具有显著宾汉体特性的膨润土悬浮液)流经这一松散河床。 试验表明:颗粒在浑水中下沉较慢,其沉降规律仍可用一般的C_D与Re_1关系描述,只是这里的Re_1是一个包含宾汉切应力在内的通用雷诺致。由于宾汉切应力的存在,颗粒在浑水中较不容易起动,推导的浑水中颗粒起动条件如式(20)所示。由于较不容易起动,浑水中粗颗粒的推移质输沙率比清水中要小,由于颗粒沉速减小,粗颗粒的悬移质输沙率比清水中要大。综合的结果,在低水力强度区,浑水中的总输沙率要比清水中为小;在高水力强度区,情况刚好相反。浑水中悬移质输沙率的增加有助于沙垄床面向平整发展,试验中观察到沙垄较低、外形较平缓,并在较低水力强度条件下转化为平整床面。相应地,浑水中的沙浪形状阻力也比清水中为小。     

黄土场地地震动力响应及变形分析

基于甘肃平凉大寨乡典型黄土塬地质构造为研究背景,以大型振动台试验方法获得的原始数据为依据,分析了加速度响应特征、频谱和反应谱变化,揭示了该黄土场地地震动反应特性,结合数值仿真模拟方法,对比了该黄土场地在单一地震荷载和累计地震荷载作用下加速度响应特征和位移变化特征。结果表明:黄土场地峰值加速度（ＰＧＡ）和ＰＧＡ放大系数与高程呈正相关性,ＰＧＡ放大系数随地震动强度增大呈递减趋势;随着高程的增大,该黄土场地卓越频率缓慢向低频方向移动,卓越频率与输入地震动强度呈现负相关性;随着覆盖层厚度的增加,加速度反应谱峰值和特征周期先增加后减小,地震动强度增大时,特征周期向长周期方向偏移,幅值成倍增大;多烈度累计荷载作用对黄土场地的ＰＧＡ放大系数影响较小,对水平位移的影响较为明显,抗震设计时应予以考虑。     

高含沙泄洪水流的荷载特性试验研究

高含沙水流特性已有较多研究,但主要针对河道中的高含沙渐变水流开展的,而对高含沙河流高坝枢纽泄洪水流荷载特性的研究较少,本文开展了孔板消能工高含沙水流的时均压力和脉动压力特性研究。试验共研究了含沙量从0至300 kg/m~3,流速从1.78 m/s至3.73 m/s,共28组不同工况。结果表明:高含沙泄洪水流的时均和脉动压力的沿程分布规律与清水相同,但幅值变化规律存在差异,相同流速条件下时均压力幅值随含沙量的增加而增加,而脉动压力幅值受含沙量和流速条件的双重影响,随含沙量的增加呈现出先增加后减小的趋势;脉动压力概率密度分布符合正态;频率分布范围受水流条件影响随流速的增加而增加,其中低频分量随含沙量的增加而增加。根据试验结果,提出了高含沙泄洪水流荷载计算的修正方法,该方法对于高含沙枢纽的工程设计有重要参考价值。     

含沙水流挑流消能对卵石河床冲刷的试验研究

本文通过室内浑水模型试验,探讨了卵石床质河流上泄水建筑物挑流消能对河床的局部冲刷问题。试验结果表明:浑水水流的单宽流量大小、含沙量的多少以及含沙粒径的变化都对冲刷坑深度有一定的影响。本文就浑水冲刷特性问题,与清水挑流消能作了对比,提出了一些初步认识。     

低含沙量异重流运动规律及其对水温分布的影响

当挟沙水流进入清水时,在特定的条件下会潜入底部向前运动,形成浑水异重流。水库水温分层使得水体密度在垂向出现差异,低含沙量浑水形成的异重流与周围水体密度接近,因而在运动过程中会受到垂向温度分层的干扰。浑水异重流是泥沙运动的特殊形式,还可能改变环境水体的温度,是水库调水调沙必须考虑的因素。该文应用水槽试验结合数值模拟,探究了水温分层条件下低含沙量异重流的运动规律及其对水温分布的影响。结果表明,异重流潜入点处形成回流,交界面以下含沙量以均匀梯度增加,前锋运动速度沿程不变;中层异重流不改变水温分布,而底层异重流则会对水温结构造成破坏,使得水温分布由分层型转变为混合型。     

不同泥沙级配浑水灌溉入渗量及减渗作用分析

浑水灌溉是黄河流域普遍存在的现象,浑水中泥沙级配和浓度的大小对土壤入渗过程有很大的影响,不同泥沙级配和浓度的浑水入渗结果有显著差异。通过分析不同泥沙级配浑水灌溉入渗试验数据,并与清水灌溉入渗试验对照得出:不同泥沙级配浑水灌溉累计入渗量与时间的关系和清水相同,均为指数为正的幂函数曲线。相同含沙量、同一入渗历时,泥沙较粗的浑水始终比泥沙较细的浑水累计入渗量大。泥沙颗粒越细的浑水,其相应的累计入渗量越小,减渗量和减渗率越大;而相同累计入渗量条件下,泥沙颗粒越细,相应入渗历时越长。不同泥沙级配浑水相对于清水的时段减渗量和减渗率随时间均先增大后减小,最大值均发生在前50 min,泥沙组成颗粒越细,最大值出现的时间越早,同时刻浑水的减渗作用越强。     

滴灌网式过滤器水头损失试验及分析

滴灌用自清洗网式过滤器是目前国内外应用最广泛的过滤器之一,其水头损失是评价过滤器性能的关键参数.对过滤器的水力性能进行系统研究,分析了80目滤网清水和浑水水头损失的变化规律.通过清水试验,拟合得到了进水流量与水头损失变化的关系式;通过浑水试验,采用单因素分析法对流量相同和含沙量相同条件下的水头损失变化规律进行研究,得到...     

有压输沙管道脉动压强特性试验研究

壁面脉动压强是工程上重要的研究对象,脉动强度直接影响泄洪排沙洞、输水隧洞(管道)等建筑物的稳定性和运行安全。为研究不同含沙浓度对壁面脉动压强特性的影响,以黄河细沙(d50=107μm)为研究对象,在直径80 mm的水平管道中进行模型试验,测量出每种工况下的流量、含沙浓度和脉动压强。采用统计方法对测量数据进行多方面分析,并结合快速傅里叶变换(FFT)方法研究了脉动压强的功率谱密度。试验结果表明,时均压强的沿程幅值和瞬时峰值压强均随含沙浓度增加而增大,相对脉动强度随着含沙浓度增大总趋势是减小的;脉动压强概率密度为脉动压强均值接近于零的正太分布,随着含沙浓度增加分布形态从瘦高型发展成矮胖型,压强振幅变大;脉动压强功率谱密度中低频分量随着含沙浓度变大有明显的增加。     

水体盐度变化对声学测沙的影响试验研究

在河口海岸地区利用声学仪器获取高时空分辨率的水体含沙量时，盐度的时空变化会对不同频率声学仪器的量测结果产生较大影响。为认识水体盐度变化对声学测沙的影响，利用三种频率的声学仪器和两种黏性泥沙开展了一系列室内试验。试验成果显示：含沙量与回声强度之间存在线性关系，随声学频率、泥沙粒径和水体盐度的变化而发生改变；随着水体盐度的逐渐增加，回声强度会迅速增强并逐渐达到饱和值，声学频率越高回声强度越容易达到饱和值。基于试验结果总结了盐度对回声强度的影响规律，建立了盐度影响下回声强度的修正方法，可获得更为合理的含沙量与回声强度之间的线性关系。     

干湿交替环境对海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

为研究不同干湿交替时间比下D36海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的影响,进行了三点弯曲腐蚀疲劳试验。试验同时考虑加载频率f和干湿时间比k两种变化因素。试验结果表明:da/dN的大小随着干湿比k和加载频率f的变化而变化。当处于低应力强度因子幅度(Δk)阶段,随着干湿比k值的增加,da/dN呈现一种先增大后减小的趋势;而当Δk较大时,k值则对扩展速率无明显影响;Δk较小时,对于同一干湿比k,频率越小,裂纹扩展速率越快。更多还原     

交通荷载作用下焦作地区饱和粉质黏土变形特性及影响因素分析

为研究焦作地区长期交通荷载作用下典型饱和粉质黏土变形特性,利用动三轴试验方法对原状粉质黏土进行单样逐级和多样恒定幅值动力加载试验,从应变-振动次数变化曲线、动应力-应变滞回曲线2个方面重点分析了动应力、围压、固结方式以及振动频率对土体变形的影响。结果表明:焦作地区典型粉质黏土动应变随振动次数变化模式主要分为稳定型和破坏型,很少出现临界型;单样逐级加载会使土体强度增大,结构产生破坏所需的动应力幅值升高,平行多样恒定幅值加载中试样破坏前后可能存在一个明显的临界动应力值,动应力超过临界值后,试样变形急剧增长,低振动次数内便产生破坏;围压、固结比增大都会使土体强度升高,产生的可恢复弹性变形减小;振动频率对土体变形的影响可能存在一个临界频率值,在这个值前后土体变形都会增大。研究成果对保证研究区交通设施的安全运营具有重要意义。     

降雨强度对马莲河洪水含沙量的影响

2016年8月15日,马莲河洪德水文站出现了洪峰流量656 m~3/s、沙峰含沙量916 kg/m~3的洪水。为分析该类洪水发生频率及高含沙洪水产生原因,利用实测资料分析了洪德站1958—2016年最大洪峰流量和沙峰含沙量的变化特点,对洪水频率进行了计算,结果显示马莲河"2016·8"高含沙洪水的重现期为2.1 a,沙峰含沙量在年最大含沙量变化范围内。通过对1977—1990年和2006—2016年日降雨量大于30 mm的61场降雨进行分析,分别建立了洪德站洪峰流量与特征降雨强度、沙峰含沙量与最大1 h降雨强度的关系。结果表明:洪峰流量与特征降雨强度成幂函数关系;降雨强度小于18 mm/h时沙峰含沙量与最大1 h降雨强度成线性正比关系,降雨强度大于18 mm/h时沙峰含沙量保持在900 kg/m~3左右。     

基于时变功率谱的非平稳加速度时程合成研究

加速度时程频率非平稳性对结构地震反应影响显著,工程中常用的拟合目标反应谱的时程合成法不能反映频率的非平稳性。为了得到强度和频率非平稳时程,采用多重滤波技术计算记录的时变功率谱,分析时变功率谱模型参数随震级、震中距及频率的变化规律并建立相应的衰减模型;利用衰减模型进行强度和频率非平稳加速度时程合成分析。通过对合成时程和强震记录时程的峰值加速度、强震持时及反应谱的对比分析,论证模型及合成方法的合理性和有效性。     

导叶相对距离对S形轴伸式贯流泵压力脉动特性的影响

为了分析不同导叶相对距离对S形轴伸式贯流泵装置压力脉动特性的影响,采用ANSYS CFX软件对4种不同导叶相对距离的泵装置进行了三维定常与非定常计算,并通过模型试验验证数值模拟计算的可靠性。结果表明:泵装置扬程与效率随导叶相对距离的增大先增加后减小,导叶相对距离对扬程的影响趋势更明显;导叶相对距离对监测点主频频率没有影响而对幅值影响较大;当导叶相对距离增大时,在导叶进口处,主频幅值逐渐减小,断面高压力脉动强度面积逐渐减小,近轮缘侧压力脉动强度变化比近轮毂侧更明显;在导叶出口处,各频幅值先减小后增大,断面高压力脉动强度面积先减小后增大;导叶相对距离为16 mm时,泵装置综合性能最优。