模型溢流反弧段紊流过渡区的边界层特性

本文利用高速不力学国家重点实验室的激光流速仪三种不同粗糙度、两种反弧半 溢流反弧段的水流流速进行了测量，对边界层特性进行了分析研究。试验分析认为，水充流态，壁面粗糙度和壁速率对边界层特性有明显的影响。     

粗糙壁面溢流反弧水力特性及紊流边界层的研究

本文对溢流反弧（Ｒ＝１００ｃｍ）不同粗糙度模型水力特性进行了系统试验，探讨了壁面粗糙度对反弧水流流速、压强分布及边界层发展的影响。综分析了流速分布的影响因素，得出反弧水流边界层外部势流流速不受粗糙度影响的结论，给出了边界层内流速指数随粗糙度变化的关系式。试验表明粗糙度对离心力压强影响甚微。给出了反映壁面粗糙度影响的边界层厚度计算式。     

溢流反弧段水流边界层有关概念的探讨

本文对溢流反孤段水流边界层的定义方法进行分析讨论。在分析及弧段流速分布的基础上提出离心力附加边界层厚度和粗糙度附加边界层厚度的概念,研究了壁面曲率和壁面粗糙度对溢流反弧段边界层发展的影响。     

溢流反弧段紊流过渡区紊动特性的试验研究

本文利用高速水力学国家重点实验室的激光测速系统，对两种的弧半径，三种不同粗糙度的溢流反弧段的水流流速进行了量测。对反弧段边界层的紊动特性进行了分析。给出了反弧段沿水流方向的脉动流速均方值和紊动强度√ｕ＾－’２ｘ／Ｕｅ、可以看出，不仅反弧曲率对紊动强度有明显的影响，而且粗糙度使得紊动强度加剧。     

曲率缓变型反弧段水流的时均特性

本文提出一种曲率缓变型反弧曲线设计方法，用激光测速系统研究了该反弧水流的时均特性，得出反弧段水流时均流速分布，壁面压强，壁面切应力及紊流边界层的沿程变化，与单圆弧反弧体型试验成果比较表明，的反弧曲率的连续缓变，使壁面压强分布和空化数变化缓和，消除了曲率突变存在的逆、顺压力梯度；过渡层紊流强度减小２０－３０％；切应力系数有所下降，反弧末端切应力系数Ｃ＇ｆ减小１０％，本文还对反弧水流紊流边界层厚度的变     

溢流坝反弧段紊流边界层空间特性的试验研究

本文利用一维激光测速系统，在实验室模型上，对光滑溢坝反弧段边界层水流特性进行了试验研究，研究表明，溢流坝反弧段内流动存在着微弱的三维结构，流的三维性主要由侧壁边界层及表面棱形波造成。反弧段凹曲壁面上近壁区流速分布仍满足对数律。本文还给出了壁面的切应力，边界层紊动特性及坝面压强等沿程变化的试验结果。     

溢流反弧段的紊流边界层及摩阻特性

本文介绍不同曲率半径和不同粗糙度时反弧段紊流边界层的研究成果，导出反弧段的摩阻计算公式，并计算了反弧段摩阻流速及壁面切应力等，发现在反弧末端，壁面切应力明显增大，对粗糙度变化反应敏感。     

光滑溢流坝面水流边界层特性试验研究

本文利用自制激光测速仪对典型光滑溢流坝面水流进行了较详细的量测,并结合理论推导和有限元法对坝面势流的计算,对坝面边界层的各种流动特性进行了分析研究。文中给出了自坝顶曲线与上游垂直壁面交点处开始的边界层沿整个溢流坝面发展的全面轮廓,并在对粘性底层流速分布量测的基础上给出了切应力沿整个溢流坝面的分布。对于反弧段,本文分析了壁面和曲率两种原因产生的流速梯度既互相影响,又有所区别的现象。     

溢流坝反弧段水流的紊动特性

本文利用一维和二维激光测速系统,对光滑溢流坝面反弧段水流进行了精细的量测.对反弧段边界层的各种紊动特性进行了分析研究.给出了沿反弧段坝面x方向(流向)和y方向(法向)紊流强度和的分布,以及反弧水流边界层紊动切应力的分布规律.可以看出,反弧段水流紊动特性具有明显的特点,与陡坡上的水流不同,边界层内紊动及掺混明显加剧,尤以边界层中部增加最为突出.边界层以外的外流区仍存在着一定的紊动及掺混,且沿程在不断地发展.本文通过对紊动比尺及功率谱的研究发现,反弧段涡旋比尺大大增加,大尺度涡旋的形成对反弧段水流的紊动结构有较大的影响.     

溢流反弧紊流流动数值模拟

本文在极坐标系基础上建立了模拟溢流反弧水流运动特性的数学模型。用K-ε紊流模式使基本方程封闭,以控制体积法对计算区域进行离散,最后编制了大型计算机通用程序,对4种不同反弧半径的紊流流场进行了求解。通过4个算例获得速度分布、边界层厚度、紊动动能变化、紊动能耗散率变化、反弧壁面切应力变化等资料。除紊动资料和反弧壁面切应力资料无实测资料验证外,其余均与实验结果吻合良好。     

Turbulent flow in a machine honed rough pipe for large Reynolds numbers: General roughness scaling laws

An alternate inner wall variable, for flow over a transitional rough pipe surface, is defined as the ratio of normal coordinate measured above the mean roughness level to the wall roughness scale. The Reynolds equations for mean turbulent flow in a transitional rough pipe, in two layers (inner and outer) are considered. The predictions of the mean velocity and friction factor in fully developed turbulent flow in a rough pipe flow, presented here, covers all types of roughness. The data for a particular case of the machine honed Princeton superpipe roughness, analogous to inflectional type roughness of Nikuradse, is presented, as two expressions using our roughness scale. The velocity profile and friction factor, on a transitional rough wall, are shown to be governed by the new log laws, which are explicitly independent of the transitional wall roughness. Further, the inflectional roughness has also been connected with geometric roughness parameters; like, arithmetic mean roughness, mean peak to valley heights roughness, root mean square (rms), roughness based on texture measure; and the friction factor implicit and approximate explicit formulas have also been proposed. In entire transition region between fully smooth and fully rough wall, monotonic roughness of Colebrook (Moody Chart) over estimaton the friction factor when compared with present inlectional roughness.     

The acoustic attenuation and hydraulic roughness in a large section sewer pipe with periodical obstacles.

The acoustic attenuation, relative sound pressure levels and the equivalent Nikuradse wall roughness under variable flow conditions in a 600 mm concrete sewer pipe are experimentally investigated. The values of the acoustic attenuation are obtained in the case of airborne sound propagation in the dry pipe. A range of values of the equivalent wall roughness is artificially generated by deploying a periodical array of engineering bricks. A novel method of rapid evaluation of the acoustic attenuation is proposed. The method relies upon sound reflections from the adjacent manholes. The results demonstrate that the acoustic attenuation depends strongly on the value of the equivalent wall roughness. This work can pave the way to the efficient methodology for the in-situ, physical evaluation of the equivalent hydraulic roughness of new and existing sewer networks.     

引滦入津隧洞糙率两次原型观测成果综述

简介1985年5月昆明水电设计研究院科研所与引滦入津隧洞管理处合作,对引滦入津输水隧洞的水力糙率进行第一次原型观测的情况.观测结果表明,该隧洞的平均综合糙率为0 0120～0 0123.着重介绍2000年3月进行第二次糙率原型观测的情况.观测结果表明:由于15年来管理者对隧洞底板进行了多次全面的维修,使底板部分的糙率有所减小;边墙因受进口明渠侧门洞口和隧洞内维修裂缝时在边墙表面遗留了若干"补疤"造成局部阻水的影响,糙率略有增大,但全洞的平均糙率仍然保持在0 0125水平.由此证实,对于现代的混凝土衬砌输水隧洞或明渠,设计采用糙率n=0 013是完全可行的.     

圆管壁粗糙度对圆管内流态影响研究

基于尼古拉兹圆管实验思想,利用颗粒流程序中的流体计算模块,实现了对圆管壁粗糙度的模拟,进而分析了不同粗糙度对圆管断面流态分布的影响以及在不同压力差作用下平均流速与圆管壁粗糙度之间的关系。研究结果表明:圆管内流体流速受管壁的扰动影响,在横截面上呈U型分布,而非抛物线型分布;圆管壁对管内流体流态的影响范围随管壁粗糙度变化而变化,圆管管壁相对粗糙度越大,管内受扰动流体范围越大,即管内层流范围越小;在管壁粗糙度一定的情况下,圆管断面流量随上下端面压力差的增大而增大;在相同压力差作用下,圆管断面流量随管壁相对粗糙度增大而逐渐减小,颗粒的阻流作用明显;随着管壁粗糙度的增大,圆管上下端面受压力差作用的影响范围也随之增大,使管内流体流态变得更加复杂。     

台山核电厂引水隧洞进出水口阻力特性试验研究

结合台山核电厂输水系统工程,通过物理模型试验研究了引水隧洞不同粗糙度对进、出口段局部水头损失的影响规律。模型采用重力相似设计,比尺1∶18.9。在试验过程中,通过不断加大流量来改变模型水流雷诺数,依次得到不同糙率下的局部阻力系数随雷诺数变化曲线。局部阻力系数随雷诺数的增加而减小,其减小率随雷诺数的增加而下降,当雷诺数大于某临界值时,局部阻力系数逐渐趋于常数,说明水流进入阻力平方区,由此得到稳定后的局部阻力系数值。结果表明:不同粗糙度情况下,隧洞进、出口的局部阻力系数值变化明显,边壁粗糙度较大时,水流边界层受边壁绝对粗糙度影响,水流脉动跳跃离开边壁形成较大的涡流运动,水流能量耗散加强,对水流的阻力随之增大;局部阻力系数不仅与形状有关,还与隧洞的粗糙度有关,粗糙度越大,局部阻力系数越大,对于该项目,粗糙管比光滑管进口段局部阻力系数加大约45%,出口段局部阻力系数加大约56%。研究成果为实际工程输水系统设计提供了依据。     

预应力钢筋混凝土管输水阻力测试分析

作为南水北调天津干线的前期工作,在天津市新地河泵站,对管径1．6m的预应力钢筋混凝土管（PCCP）进行了输水阻力测试,测试流量范围3～7m^3／s,共测试13组数据,据此计算出PCCP的当量粗糙度k值和糙率n值。实测表明,k值不随水头损失hf和雷诺数Re变化。根据测试出的k值,可进一步推算不同管径的糙率n值。测试结果表明,现代混凝土构件的表面糙度与传统相比有了很大变化,PCCP-E型管的k值已接近于管内壁涂敷涂料的k值。     

用分形几何理论研究圆管糙率及其实用意义

在已有紊流阻力定律与试验研究基础上,分析了当量糙率KS在计算紊流沿程阻力损失中的重要作用,以及我国水利工程沿程阻力损失计算和工程应用现状。以圆管内壁糙率为例,用分形几何理论研究了圆管糙率的分形特征,给出了圆管糙率分数维的数学模型和算例。论证了圆管糙率分数维和当量糙率KS的关系,分别讨论了管道纵、横向糙率分数维的计算方法,提供了将前人所建立的紊流阻力定律与试验结果直接用于工程实际的途径。     

壁面粗糙度突变对明渠流速分布的影响

应用激光测速仪在矩形水槽中实测了光滑和粗糙底板以及粗糙度突变情况下的时均流速分布，根据实测资料分析了粗糙度突变以后流速在内区和外区沿程变化情况，得到粗糙度改变后发展过程中的紊流，其流速在黏性底层区比粗糙度改变前和充分发展的紊流小，而在对数律区其流速增长最快。对y／H〉0．2的外区，发展中的紊流与充分发展的紊流在外区流速分布有明显的不同，其不同表现可从尾流强度系数П看出，П值变化从负值到正值，当形成新的均匀流后П值趋于常数。