水力机械泥沙磨损的数值模拟

作者对低浓度沙水 (平均固体容积浓度Cv<1%,或含沙量低于 2 0kg/m3 )中运行的水力机械的泥沙磨损进行了数值模拟研究。利用Eulerian -lagrangian混合湍流模型 (这个模型是基于两相中的颗粒源项数值技术 ,即液相采用Eulerian描述 ,而颗粒相采用Lagrangian描述 )对水力机械中湍流速度、压力分布以及颗粒轨迹进行了数值计算。同时给出了水力机械中的颗粒反弹模型和磨损模型。通过对一水轮机导叶磨损率的计算 ,其结果与实际较为吻合     

结构变化对鱼道水力学特性的影响

除了鱼池长宽比、隔板墩头和隔板结构的改变会对鱼道的流速、流态等水力学特性指标产生影响之外,底孔和坡度等对流速和流态的影响也不能忽视。为了研究底孔和坡度对鱼道的流速、流态等水力学特性指标产生的影响,采用标准k-ε湍流模型对不同工况的鱼道进行了数值模拟计算。研究表明:竖缝式鱼道的最大流速一般出现在竖缝附近,并且对于竖缝处的测点,一般是底层流速更大;增加底孔会降低竖缝处的流速,但底孔处流速偏大;放缓坡度一半时,竖缝处平均流速会降低约20%以上,因此就流速而言,放缓坡度会降低鱼道中的流速,从而对鱼类洄游有利。本实验不仅验证了此次数值模拟计算结果的可靠性,也直观地将鱼道流态清晰展示出来。     

水力机械泥沙磨损的数值模拟

作者对低浓度沙水中运行的水力机械的泥沙磨损进行了数值模拟研究。利用Ｅｕｌｅｒｉａｎ－ｌａｇｒａｎｇｉａｎ混合湍流模型对水力机械中湍流速度,压力分布以及颗粒轨迹进行数值计算。同时给出了水力机械中的颗粒反弹模型和磨损模型。通过对一水轮机导叶磨损率的计算,其结果与实际较为吻合。     

变态相似理论应用于鱼道模型试验研究

为使鱼道模型中进口流场与试验鱼类的游泳能力相匹配,在以往变态模型相似性研究的基础上,将变态相似理论应用于鱼道建筑物,使模型变率小于1.利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对3种变率方案下的鱼道建筑物进行数值模拟计算,根据计算结果量化变率对物理模型中水流特性的影响,得...     

考虑库区淤沙影响的溃坝洪水数值模拟

采用有限体积和有限差分相结合的数值方法,建立了一维溃坝水沙数学模型,基于新集水库库区泥沙淤积演算成果,分别对其在蓄水初期进行纯水溃坝计算和淤积一定年限以后进行水沙溃坝计算,合理地模拟了溃坝后断面流量和水位变化过程、河床冲淤变形等结果,并分析了泥沙因素对溃坝洪水波传播的影响.     

胶州湾海域泥沙淤积数值模拟

建立了平面二维泥沙数学模型，对胶州湾海域的潮流场进行了数值模拟，在计算域中选8个潮流验证点，一个潮位验证点，计算结果表明，该模型是可靠的，与实测资料是吻合的，在此基础上对泥沙运动及淤积进行了数值模拟研究，给出了胶州湾海域一年及四季的淤积量。     

悬移质泥沙采集分离器内流场的3维数值模拟

为高效采集水体中低浓度的悬移质泥沙,通过3维数值模拟设计了具有水力旋流器特征的新型悬移质泥沙采样器.采用拉格朗日法多相流分析模型,3维模拟分析了采样器内部压力分布、流体流动情况和悬移质泥沙颗粒的运动轨迹.室内模拟实验结果表明:该泥沙采集分离器对悬移质泥沙(粒径63μm)分离效率高达85％以上,可实现悬移质泥沙的快速在线收集浓缩.泥沙分离效率的实测结果与3维数值模拟分析结果吻合(相差2％～8％).     

黄茅海水域三维水动力数值模拟

基于k-kl紊流模型,联合第三代海浪模式SWAN,建立了波流共同作用下的三维水动力数值模式,并应用到黄茅海水动力数值模拟研究中.考虑到实际河口和海底地形,通过平面和垂向三维坐标变换,在空间完全交错的网格系统上离散化控制方程组,采用内外模式分裂技术求解.数值模拟结果表明:计算值与实测值符合良好,模型较好的复演了黄茅海水域的三维水动力状况,可用于进一步的研究.     

矿井底板突水的数值模拟

本文根据碉石力学和渗流力学理论，用广义的运动稳定性原理，建立了矿井底板突水的数学模型和突水发生的判别准则，并进行了数值模拟。     

水膜技术在弯管处流动特性的数值模拟

在超稠油输送过程中常常涉及到不同倾角的弯管流动问题,弯管内的流场由于受到弯管曲率的影响,较直管的流场复杂。其流场往往存在速度偏转和压力畸变,不仅造成能量的损失,而且对水膜面的稳定形成造成一定的影响。运用CFD软件,分别对水膜面通过45°和90°弯管工况下的流场进行了模拟。经过分析确定,采用水膜输送技术时在该工况下应选择90°弯管来提高管线高程。通过CFD软件进行模拟,可优化运行参数,对实际运行具有一定的理论指导意义。     

冷热水混合器流动传热特性的数值模拟

目前,中央热水工程向大型自动化和人性化方向发展,工程恒温热水混合器应运而生,它是供水系统专门配套的全自动洗浴水温控制设备。运用CFD软件的RNGk-ε湍流模型对冷热水混合器进行三维数值模拟,研究其内部流场和温度场的变化情况,同时分析了入口直径、入口速度、入口热水温度等因素对混合器内的流场分布及混合效果的影响。研究结果反映了混合器内部的复杂流动,为混合器的设计和改进提供了理论依据。     

磷酸盐在沉积物——水界面的吸附特征

磷是重要生源要素之一,作为环境地球化学循环中重要的研究内容,其在沉积物-水界面的交互作用受到了广泛关注。本文从湖泊、河流两个方面综述了磷酸盐在不同沉积物-水界面吸附特征的最新研究进展,介绍了吸附动力学过程和等温吸附曲线的吸附模型拟合情况,最后对沉积物磷吸附模型的研究方向进行了分析。     

黄河中游水沙变化特征分析

黄河具有水少、沙多、水沙关系不协调的特点,其治理的主要难题在于处理径流量和输沙量的关系.近60年来,黄河中游水沙关系加剧恶化.因此,揭示黄河中游水沙变化特征及其影响因素是水沙研究的首要任务.采用滑动平均法、Manner-Kendall检验法对比分析黄河中游4个主要水文站(龙门、花园口、华县、白家川)在1950—2010年的水沙变化趋势.结果表明:黄河中游水沙量呈显著减少趋势,尤其是20世纪70年代以后;气候变化、降雨、水利工程、水土保持措施等是水沙变化的主要驱动因素,人类活动正成为影响水沙变化的最根本因素.     

湖泊底泥氮释放规律模拟研究

采用校园水体底泥进行静水和动水状态下的污染物释放规律研究。得出上覆水中氮营养物在静水释放过程中,水中总氮的平衡浓度与水土比的关系;以及释放速率常数与温度的关系式。在扰动强度较大（GT=1280）、充氧水平较高（46L·d^-1）时底泥向水体释放的总氮浓度升高。结果表明,采用静水模型可以较好地预测底泥中氮营养物释放速率,为选择合适的生态修复方法提供理论依据。     

不同角度分水口流动特性的数值模拟

大型长距离输水工程中,常开设分水口以满足沿途区域用水需求.在较大的分水比情况下,分水管道与主管道的不同连接角度可能会对输水能量损失、水流连续性乃至工程安全方面产生显著影响.对不同管径比及连接角度的管道交叉区进行数值模拟,对比分析各情形下湍动能、流速场及涡旋等流体运动参量,得到了大分水比情况下管道连接角度不宜过大的结论.     

基于水沙数值模拟的某水库典型洪水过程冲淤特性研究

汛期洪水过程中的水沙运动规律及河床变形调整特点,对抽水蓄能电站下库库区防淤及电站安全运行十分重要。利用一维水沙数值模拟技术,开展了某抽水蓄能电站下库典型洪水过程的河床变形研究。介绍了MIKE11水动力模块的计算原理与泥沙输移模块的处理方法,构建了库区模型。根据电站对库水位周期性调节的要求,进行了模型参数调试与验证。利用所建模型进行了20年一遇洪水过程的水沙数值模拟,给出了洪水中水力要素的变化、河床的冲淤发展及淤积的沿程分布。结果表明:库区上游有冲有淤,泥沙淤积重心在拦河坝上游600~1 500 m的范围内;库区泥沙淤积总量约为18.6万t,排沙比约为11%。同时,研究表明可以通过优化电站运行方式提高水库的排沙比。     

给水管网水质模拟研究

目的使用基于水力瞬变模型数值求解水质模型的方法．解决给水管网的水质变化问题．方法通过耦合求解水力瞬变模型和水质模型，用数值模拟管网的水质状况．在计算中适当调整水质时段和水力时段，使模拟结果收敛．结果从余氯衰减模拟结果看，水力瞬变事件通常会加速管网内水质恶化；并且，应用水力瞬变模型也可以模拟稳态下的水质．结论基于水力瞬变模型，应用有限差分法，用数值求解水质模型能够全面准确地反映不同工况下给水管网内的水质变化状况．