消涡梁对立轴旋涡三维水流结构的影响研究

进水口前立轴漩涡会对水工建筑物产生不同程度的危害,需采取工程措施消除漩涡。采用三维数值模拟,基于RNGκ-ε紊流模型和VOF模型,成功模拟出稳定的立轴漩涡,并研究了不同尺寸的消涡梁对吸气漩涡水流结构的影响。模拟结果表明:消涡梁的设置改变了漩涡发生区域的切向速度、径向速度和轴向速度,减小表层水体的涡量,阻断底部螺旋流的向上发展,可以有效消除漩涡并改善进水口前水流流态;消涡梁上方各向流速随消涡梁增大而减小,在底部出水孔处各向流速没有显著变化,消涡梁下方切向流速呈现随消涡梁增大而增大的趋势。为保证消涡效果,并避免局部切向流速过大,建议消涡梁尺寸取漩涡直径的2倍。     

前池及进水池对泵站运行的影响和改进措施

前池及进水池是泵站最主要的进水过流部件,泵站来水通过前池及进水池的调节之后最终进入水泵,因此两池对入泵水流的调整直接影响到水泵的效率及整个泵站的运行效果。本文分析了不同形式的前池及进水池对池内水流流态的影响并提出了改进流态的措施,为泵站工程的进水设计提供参考。     

框架型与沉箱型人工鱼礁绕流特性的数值模拟

为对框架型(正六面柱形罩式边长为2 m、高4 m)和沉箱型(方形空心开口式3 m×3 m)人工鱼礁模型绕流特性进行分析,采用Computational Fluid Dynamics(CFD)方法研究了礁体周围的流线分布变化及上升流和背涡流的流态变化情况。结果表明:在礁体内部,框架型礁体的涡旋在底部出现,沉箱型礁体的涡旋在底部及中部出现,且沉箱型礁体涡旋范围大于框架型礁体;框架型背涡区压强空间分布较为均匀,而沉箱型外侧左右两端有0.5倍礁宽的压强变化,背涡区压强空间分布不均匀;沉箱型礁体在0.5～1.0倍高度上升流区域流速增大。研究表明,相同工况下综合比较框架型产生的流场效应更优,能更好地发挥鱼礁的集鱼效果。     

框架型与沉箱型人工鱼礁绕流特性的数值模拟

为对框架型(正六面柱形罩式边长为2 m、高4 m)和沉箱型(方形空心开口式3 m×3 m)人工鱼礁模型绕流特性进行分析,采用Computational Fluid Dynamics(CFD)方法研究了礁体周围的流线分布变化及上升流和背涡流的流态变化情况。结果表明:在礁体内部,框架型礁体的涡旋在底部出现,沉箱型礁体的涡旋在底部及中部出现,且沉箱型礁体涡旋范围大于框架型礁体;框架型背涡区压强空间分布较为均匀,而沉箱型外侧左右两端有0.5倍礁宽的压强变化,背涡区压强空间分布不均匀;沉箱型礁体在0.5～1.0倍高度上升流区域流速增大。研究表明,相同工况下综合比较框架型产生的流场效应更优,能更好地发挥鱼礁的集鱼效果。     

氧化沟弯道的污泥沉积分析与水力计算

针对氧化沟弯道水流流态复杂的特点,分析了弯道横向环流和水流流速在弯道的重新分布对污泥沉积的影响,借助ANSYS FLOTRAN模块对设置偏置导流墙前、后的水流流速分布情况进行了模拟比较,探讨了偏置导流墙减少污泥沉积的机理,并研究了氧化沟弯道局部阻力和边墙超高的计算方法,从而为导流墙的设计提供参考。     

城镇排水泵站进水流道水力优化设计试验研究

基于物理模型试验方法，对某城镇分流制强排系统雨水泵站进水流道的水力特性进行研究，并提出了改善不良流态及消除有害漩涡的整流方案。结果表明，原设计方案进水流道内有大面积回流和漩涡，可能会影响水泵的正常运行；采用不同的整流措施进行优化发现，布设单一消力墩、防涡梁这两类整流措施优化效果有局限性，消力墩+防涡梁组合式整流措施能对进水流道内的不良流态进行全面改善，有效防止漩涡和吸入空气等现象发生。     

深水测试管柱-隔水管耦合涡激疲劳分析

在深水钻完井测试作业过程中,由于海流作用隔水管易发生涡激振动引起疲劳损伤,由隔水管涡激振动引起测试管柱疲劳损伤问题不容忽略。针对深水高压气井测试作业特点,考虑测试管柱和隔水管之间相互作用,建立测试管柱-隔水管耦合涡激振动模型,提出测试管柱-隔水管涡激疲劳分析方法。结合南海某深水高压气井,研究测试管柱-隔水管耦合系统涡激振动机理、疲劳损伤规律及影响因素。研究结果表明:测试管柱-隔水管耦合系统高流速下更易于发生多模态涡激振动,疲劳损伤沿水深方向呈现波动变化,顶部和下挠性接头附近疲劳损伤最为严重,其中测试管柱疲劳损伤约为0.2~0.25倍隔水管疲劳损伤,适当增大隔水管顶张力和测试管柱提升力可有效改善测试管柱-隔水管耦合系统涡激疲劳性能。     

上海污水治理二期工程南线A#泵站前池水力模型试验研究

结合上海污水治理二期工程南线Ａ＃泵站的水力模型试验，对泵站前池流态及流速分布进行了分析研究。提出了原设计方案中存在的问题，在实验结果的基础上提出了相应的改正措施，并对其进行了实验验证。     

高层建筑排水立管消能问题探讨

华星时代广场工程排水立管每隔6层设有消能装置,使用中在消能装置的上一层出现卫生间污水堵塞外溢现象。本文通过对排水立管内水流的流态的分析,以《建筑给水排水设计规范》对排水立管排水能力取值的依据,分析了在规范规定值内,排水立管内的水流流速低于终限流速,而在水流流速达到终限流速值的时候对应的终限长度也仅有3 m左右,与标准图集每隔6层设一处消能装置的距离相差较远。从而提出高层建筑排水立管上无需设置消能装置的建议。     

基于分离涡方法的超高层建筑风荷载研究

本文以CAARC标准高层建筑模型作为研究对象,采用standard k-ε、RNG、Realizable、大涡模拟及分离涡模型,由新的湍流脉动流场产生方法DSRFG模拟风场的湍流边界条件,在定常与非定常风场下分别计算分析建筑周围的风压分布规律,探讨了不同湍流模型对超高层建筑风场及风压分布的影响。将模拟计算结果与风洞试验数据进行对比,验证了计算结果的可靠性。结果表明:RANS模型能够模拟出结构周围流场的一般特性,但对流场的湍流特性模拟效果不佳。大涡模拟模型与分离涡模型能够较好地模拟出流场的湍流分布及结构背风处涡旋的分离脱落情况。在脉动风压系数的分布中,分离涡模型相比大涡模拟模型计算精度更高。