长兴岛非均匀粉沙原状土起动流速特性研究

为确定长兴岛非均匀沙起动临界条件,对河流断面设计和岸坡稳定分析提供数据支撑。基于均匀沙起动的基本原理,采用最大起动等效粒径,推导出非均匀沙起动公式的微观构架,利用原状土起动流速试验,以泥沙的少量起动为起动标准,确定了泥沙起动的断面平均起动流速及公式中常量系数。并与已有公式做了比较,分析了差别及产生的原因。     

水槽中的非均匀沙起动流速研究

基于泥沙起动的已有研究成果,采用起动流速统一表达式回归分析了多份试验资料,探讨了起动流速公式中起动系数的取值范围.考虑到非均匀沙之间的荫蔽作用对泥沙起动规律的影响,在泥沙粒径计算公式中引入荫蔽参数,分析了不同水槽试验资料中荫蔽参数的取值.对水槽试验非均匀沙起动流速的计算值与实测值资料的比较研究表明,起动系数一般为4.1～5.3;初始松散床面泥沙时荫蔽参数较小,可取0.2,但能否应用于山区天然河流中还有待进一步研究.     

粘性土起动流速影响因素试验研究

由于粘性土颗粒间粘结力的作用,使得其具有较强的抗冲性和较高的起动流速,这对河势的演变造成一定的影响。为此,通过粘性土起动试验,分析了淤积固结过程中粘性土的物理参量变化情况,建立了干密度、粘粒含量(粒径)与起动流速之间的关系。结果表明,粘性土的粘聚力随含水率的增大而减小,相同含水率条件下,粘粒含量越高粘聚力越大;起动流速随干密度、粘粒含量的增大而增大,粘性土起动流速受中值粒径的影响,实质上与粘粒含量对起动流速的作用相同。在此基础上分析了粘性土起动流速影响因素,提出了起动流速经验公式。研究结果为进一步分析粘性土层对河势演变的影响奠定了基础。     

柴河水库淤积泥沙物理特性分析

泥沙淤积是制约水库长期利用的关键问题之一,柴河水库自运行以来淤积物逐年增加,对此,采用声波钻机对库区典型断面展开现场取样,对取出的淤积泥沙样品开展土工试验。结果表明,库区表层淤积物干重度、粗沙含量沿程递减;泥沙干重度与粗颗粒泥沙含量随淤积厚度的增加而增大;库区淤积物干重度随泥沙粒径增大而增大;粒径为0.075~0.250mm之间的单颗粒泥沙沉速范围为6.281~30.026mm/s。计算单颗粒泥沙沉速时,泥沙粒径0.200mm时宜采用张瑞瑾公式,粒径接近0.100mm时宜采用艾益龄公式。研究成果可为水库淤积分析计算、泥沙运动数值模拟及物理模拟研究提供参考。     

一种随机性的推移质输沙率公式研究

基于颗粒受力平衡推导了推移质起动条件,根据近壁水流应力分布特性,提出了水流有效切应力区的概念,结合推移质在平衡输沙情况下的运动规律,得到了理论更为完善的随机性推移质输沙率公式,并对公式进行了起动条件敏感性分析,发现低水流强度下的输沙率计算对起动条件较为敏感,因而合适的推移质起动强度是控制输沙率计算精度的关键。利用经典推移质输沙率实测数据及野外实测资料对公式进行了检验,结果表明,该公式与实测数据吻合良好,验证了公式的合理性和适用性。     

山溪性卵石河道水力特性的试验研究

为研究山溪性卵石河道中摩阻流速、切应力随流量等水力特性的变化规律,设置5组流量、3组坡度、3组泥沙级配共45组水槽试验进行研究。结果表明,摩阻流速、边壁平均切应力、底部平均切应力均随流量增加而增加;摩阻流速变化速率与坡度呈正比,与粒径呈反比;3组坡度下,底部平均切应力随粒径增大分别增加了7.76%、5.57%、4.24%;3组粒径下,边壁平均切应力变化速率随坡度增加分别加快了9.76%、8.68%、7.50%。结合试验实测数据,回归分析得到底部与边壁平均切应力的经验公式,公式修正后相关系数分别为0.851 6、0.941 6。说明变量间存在较强相关性,且公式具有一定准确性,可为研究山溪性卵石河道的水流阻力、泥沙输运等提供理论支持和计算参考。     

泥沙自然堆积孔隙率计算的试验研究

泥沙孔隙率是泥沙研究的一个重要物理量,确定泥沙孔隙率与粒径的定量表达式具有重要意义。通过室内试验,采用排水体积法测量不同粒径组泥沙、均匀沙、混合沙的自然堆积孔隙率,验证了细颗粒泥沙比粗颗粒泥沙孔隙率大的一般性结论,并通过试验结果分析与拟合,给出了均匀沙自然堆积孔隙率的经验公式。同时,运用圆球模拟泥沙颗粒的方法求得均匀沙的理论孔隙率,当均匀沙的中值粒径小于4.5mm时,圆球理论孔隙率与实测孔隙率的相对误差小于3%,得到的理论孔隙率较可靠。     

基于FLUENT的便携式泥沙起动测量装置模拟效率与精度

现场测量粘性细颗粒泥沙临界起动条件方法众多,便携式泥沙起动测量装置以其轻便快捷的优点越来越受到关注。利用成熟的商业流体计算软件FLUENT分别建立二维、三维数值模型,从模型维度、湍流模型、膨胀层网格3个方面对便携式泥沙起动测量装置的模拟效率与精度进行研究。结果表明,二维简化模型与三维模型的计算结果吻合较好,但二维模型的计算效率比三维模型高的多;RNGκ-ε、Realizableκ-ε湍流模型模拟所得底部床面产生的水流剪切力基本相同;膨胀层网格可在提高数值模型计算结果精度的同时减少模型总网格数量,提高模型计算效率。该结果可为泥沙起动装置设计和数值模拟研究提供参考。     

考虑围压衰减时管涌动态模型研究及数值计算

管涌破坏发展的动态过程是个复杂而随机的过程.颗粒在形成管涌起动前与周围颗粒的作用力存在随时间衰减的过程,管涌形成前后由于约束的变化及渗透力作用下颗粒位移的徐变是围压衰减的根本原因.对处于渗流场中的泥沙颗粒间的作用及与流体的相互作用机理和规律进行了分析,提出了泥沙起动形成管涌的必要条件,并通过有限元法的数值计算模拟了管涌破坏发展的动态过程.     

小型高温热管研究及应用

文章提出小型高温热管的概念，并对小型高温热管进行了起动及传热性能的研究。在起动过程中，根据Kn数、平均自由程；Clausius-Clapeyron方程及钠的饱和蒸汽压力与饱和温度的经验关系式得出了能方便求解分子流动转变温度的公式，由此式计算的转变温度同试验值极为接受。在进入正常工作状态后，小型高温热管呈现出高度的等温性；用Cotter理论对一根小型钾热管的传热温差进行了验算，计算值同实验吻合良好。     

基于统计理论的推移质输沙率公式研究

从泥沙交换的随机现象出发,运用泥沙运动统计理论的有关概念,取无量纲单步运动距离和单步运动时间为水流强度参数的函数,推导出了基于统计理论的推移质输沙率公式的基本结构,运用差分进化的变异法对该基本公式的三种不同形式进行了拟合求参和统计分析,优选出了更加合理的拟合公式,并与其他常用推移质输沙率公式进行了比较分析。结果表明,本文建立的推移质输沙率公式物理概念清楚、结构合理,精度高于其他公式。     

Radiative flow of micropolar nanofluid accounting thermophoresis and Brownian moment

This article describes the Brownian motion and thermophoresis aspects in nonlinear flow of micropolar nanoliquid. Stretching surface with linear velocity creates the flow. Energy expression is modeled subject to consideration of thermal radiation phenomenon. Effect of Newtonian heating is considered. The utilization of transformation procedure yields nonlinear differential systems which are computed through homotopic approach. The important features of several variables like material parameter, conjugate parameter, Prandtl number, Brownian motion parameter, radiation parameter, thermophoresis parameter and Lewis number on velocity, micro-rotation velocity, temperature, nanoparticles concentration, surface drag force and heat and mass transfer rates are discussed through graphs and tables. The presented analysis reveals that the heat and mass transfer rates are enhanced for higher values of radiation and Brownian motion parameters. Present computations are consistent with those of existing studies in limiting sense.     

含沙量对分离鳃的水沙分离影响试验

为研究含沙量对分离鳃水沙分离效果的影响,通过对分离鳃与普通管进行9组不同含沙量的静水沉降试验,运用粘性颗粒的沉降特性分析了含沙量与沉速的关系。结果表明,含沙量对泥沙沉速影响很大,含沙量越大,泥沙下沉相同距离时所需的沉降时间越长,泥沙的沉速越小;在同一含沙量下分离鳃的沉速始终大于普通管沉速,当含沙量为10~80 kg/m3时,分离鳃沉速更大,水沙分离效果最佳。     

不同阻尼比下俯仰运动轨迹对半主动扑翼捕能特性的影响

基于不同俯仰运动轨迹俯仰角的有效值和平均值相同的原则,运用数值计算的方法研究俯仰运动轨迹和阻尼比变化对半主动扑翼捕能特性的影响。结果表明俯仰运动轨迹对半主动扑翼捕能性能的影响与系统阻尼比相关,当阻尼比分别为2和4时,采用正弦俯仰轨迹的半主动扑翼在捕能功率和捕能效率方面均优于采用其他轨迹的扑翼,对比梯形轨迹扑翼,阻尼比为2的正弦俯仰轨迹扑翼效率增加7.96%。而当阻尼比为1时,采用三角俯仰运动轨迹扑翼具有最大的捕能效率。通过对不同半主动扑翼的流场分析发现,运动轨迹和阻尼比可改变扑翼前缘涡的涡流强度和涡流脱落形成时间,从而影响扑翼的捕能性能。     

Influence of relative motion of magnetic field on time‐dependent MHD natural convection flow

The effects of relative motion of magnetic field on unsteady magnetohydrodynamic free convection flow with ramped motion and temperature‐dependent heat source/sink have been analyzed. The motion of the inner cylinder is ramped while the motion of the outer cylinder is fixed. The momentum and energy equations are solved using the well‐known Laplace transform. The time‐domain solution is obtained using the Riemann‐sum approximation method. The influence of the governing parameters on fluid velocity, fluid temperature, volume flow rate, and rate of heat transfer are discussed with the help of line graphs. It is found that Hartmann number has a retarding effect on fluid velocity, skin friction at the outer surface of the inner cylinder, and mass flow rate when the magnetic field is fixed with the fluid and when the velocity of the magnetic field is less than the velocity of the moving cylinder. Whereas, the reverse effect is noticed when the magnetic field is fixed with the moving cylinder.     

Thermal performance of Ag–water nanofluid flow over a curved surface due to chemical reaction using Buongiorno's model

An analysis of heat and mass transfer is carried out under the influence of chemical reaction, friction heating, and heat generation/absorption over a curved surface. The impacts of random motion attributes of nanoparticles and thermophoresis are also applied in the expressions of energy and concentration. With the help of assigned transformations, the nonlinear partial differential equations are changed to dimensionless nonlinear ordinary differential equations. Then, the numerical solution is obtained using fourth‐fifth order Runge‐Kutta‐Fehlberg method via the shooting technique. The impacts of relevant parameters on velocity, temperature, and concentration are depicted through graphs and tables. The results illustrate that the lowest concentration distribution of nanofluid is related to the higher value of chemical reaction parameter. Moreover, it is found that thermophoresis and Brownian motion parameters have a propensity to increase the temperature profile while curvature parameter decreases the velocity profile. Also, velocity and temperature fields show a similar behavior for the increasing values of volume fraction of the nanoparticles, while a reverse trend is observed in the concentration profile under the same condition. To authenticate the results of the current study, the obtained data were compared with previously published data.