生态丁坝在齐口裂腹鱼产卵场修复中的应用

通过水深平均二维水动力学模型,模拟不同流量下生态丁坝附近水流沿纵向和横向的水深、流速等分布规律,绘制L形及正交情况下生态丁坝其周围流场特征,研究生态丁坝对齐口裂腹鱼产卵场水力生境的影响范围;根据齐口裂腹鱼适宜性曲线,得到一定流量下研究河段的Weighted Usable Area (WUA)值。研究成果表明：长度与稳定河宽之比介于0.25至0.33之间,而坝头与坝长之比介于0.20至0.25范围之内的L形及正交生态丁坝,交错放置于河道中,可以营造出合适的水流流态,使其满足齐口裂腹鱼产卵的水力特性,增加WUA值;修复后的产卵场水力生境与天然产卵场的水力生境相似度高。     

3种非淹没双体丁坝作用尺度划分准则及比较

为了研究丁坝群对河流系统的作用,通过对不同间距下非淹没双体丁坝流场的比较分析,提出基于大尺度涡不相重叠、基于双丁坝断面流速分布相似和基于下游丁坝断面流速分布恢复的3种非淹没双体丁坝作用尺度划分准则,并对3种准则的优缺点及适用范围进行分析.在此基础上,分别运用3种划分准则对同一工况下非淹没双体丁坝的间距阈值进行计算,计算结果与恢复段长度的经验值进行对比,结果表明基于双丁坝断面流速分布相似和基于下游丁坝断面流速分布恢复准则的计算结果相近且均在经验范围之内,基于大尺度涡不相重叠准则的计算结果偏小,但计算简单,可结合丁坝回流区长度计算公式用于对丁坝群作用尺度进行初步估算.     

来流湍流度对圆柱绕流特性的影响

采用大涡模拟方法,在雷诺数为1.4?05时,研究来流湍流度对圆柱绕流特性的影响规律。研究表明：湍流度会使得自由剪切层间的相互作用更加剧烈,使得流场的三维特性更为强烈;同时加强了尾流区湍流能量的相互传递,减少能量的耗散,从而延长了回流区长度。随着回流长度的增加,圆柱背风面的平均风压系数得以增大,最终导致圆柱阻力系数随之减小。在尾流湍流得到增强的同时,尾流区会形成多尺度的湍流,从而促使漩涡形成区形成大涡量的漩涡,导致尾流区的漩涡呈现多频率的脱落。     

三维紊流模型在丁坝中的应用

对淹没丁坝水流三维计算进行了研究和探讨,采用标准k-ε模型结合璧面函数的方法,模拟分析了丁坝淹没情况下丁坝附近的流场、紊动能及耗散率的分布,并把计算结果与实验资料进行了对比分析,计算值和实验值符合较好.此外,模型较好地模拟出了丁坝顶端的分离流、坝后回流及回流区横断面上的二次流.     

明渠交汇口三维水力特性大涡模拟研究

为了解决明渠水流交汇口河道冲刷、泥沙沉淤、污染物滞留等问题,必须探明其水力特性的分布规律.采用气液两相流混合模型,对不同汇流比下90°明渠交汇口三维水力特性进行数值模拟研究.分别选取大涡模拟模型(LES)和RNGk-ε模型封闭两相流时均方程,速度与压力耦合方程组求解时使用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,模拟自由水面采用VOF(Volume of Fluid)法.将汇流比为0.25时两种模型计算的纵向截面水面线与实验结果相比较,得出大涡模型结合VOF法能更好地捕捉交汇口水面的波动情况;将大涡模型计算的不同垂直线上的速度分布与实验结果相比较,两者吻合良好.通过比较两种模型计算的特征横断面上的流线图,得出大涡模型能更好地捕获水流瞬时流动特性,动态再现二次流动结构,且大涡模型能够更好地模拟交汇口附近水力特性分布规律.     

导流板的布置方式及其导流效果

运用数值模拟和物理试验相结合的方法对导流板的最佳布置方式和导流效果进行研究.流函数-涡量数值模型计算结果与试验结果进行了对比,两者符合良好.运用平面二维模型和立面二维模型模拟导流板的流速场,并通过比较导流板前的流速增大幅度、板后流速的减小幅度及板后的回流漩涡区长度来确定导流板导流效果的优劣,进而确定导流板的最佳布置方式及尺寸.数值模拟计算的结果表明:多组次倾斜放置的导流板群所起的导流护岸作用明显.     

多级丁坝影响下弯道水流运动三维数值模拟研究

多级丁坝在航道整治工程中应用广泛,为了研究其水流结构,在U形弯道内布设多级丁坝进行系列水槽试验,采用粒子图像测速（PIV）仪和超声波水位计测量了多级丁坝附近的流速及水位,同时利用商用软件Fluent,基于有限体积法,采用RNG k-ε湍流模型,对丁坝附近水流的流态进行三维数值模拟,并将水槽试验结果与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明,两者吻合较好。模拟结果表明：相同过流面积下,丁坝级数增加,丁坝下游回流范围增大,坝头处高流速区流速值减小;在水流近底处和中截面处,紊动能k最大值随着丁坝级数的增加逐渐减小,在自由水面处则先增大后减小。     

基于正交设计的浮体结构流动特性分析

采用正交设计以及CFD仿真,对在流动水域中不同浮体长度和水力因素下的水流流动特性的影响进行了分析.结果表明,浮体长度以及水力因素对浮体所受动水压力、水流特征流速以及回流区长度都存在显著影响:特征流速以及回流区长度受单宽流量的影响更敏感,而浮体结构参数对浮体表面所受动水压力影响显著.同时给出浮体长度以及水力因素与流动特性的对应关系,为了解浮体结构在动水运行过程中的流动特性变化规律以及浮体稳定性设计提供参考.     

“研究生论坛”稿件-植被化复式河道流速分布模型的参数敏感性研究

选取国内外常用的复式河道垂向平均流速横向分布模型( SKM),采用局部分析法,研究植被作用下SKM模型中常用的3个重要参数(植被拖曳力系数、涡粘性系数以及二次流系数) 对复式河道垂向平均流速横向分布和断面过流能力的影响。结果表明主槽区参数对模拟结果的敏感性要大于滩地区参数,主槽区参数对断面流速的敏感性要小于对断面过流能力的敏感性,滩地区参数刚好相反,对于植被作用下的SKM模型来说,无论对断面流速还是断面过流能力的模拟,二次流系数的影响都不可忽视,相对于滩地区,主槽区的参数选取对模拟结果的准确性更为重要。     

丁坝附近局部流场的数值模拟

以流函数涡度方程为控制方程建立数学模型 ,模拟了不同流量级下不同长度正交丁坝附近的局部流场 ,并将模拟结果与室内流场实验结果进行了比较和分析 ,两者吻合较好 .