梯形断面明渠流速分布的研究

为研究梯形断面明渠的流速分布律,应用经过实测资料验证的三维紊流数学模型,对12种不同底坡、不同糙率以及不同宽深比组合情况下的梯形断面明渠水流流速分布进行了数值仿真.结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布,但在明渠外区流速分布更符合乘幂函数分布,等效线平均流速沿横向的分布接近于乘幂函数分布.通过最小二乘拟合,得到了梯形断面明渠垂线流速分布律和等效线平均流速横向分布律.按流速分布律计算的流速值与实测值吻合较好,表明所给出的断面流速分布律是合理可靠的,可应用于梯形断面明渠流量的精确测量.     

矩形明渠流速分布规律及流量自动化量测方法

通过对明渠流速的水槽试验研究,建立了矩形断面明渠沿垂线流速的抛物线分布公式和横向平均流速的乘幂函数分布公式,给出了相关系数的确定方法.采用实际渠道流速资料进行验证,结果表明所提出的明渠流速分布律与实际分布一致,对应测点流速相对误差较小,可以满足明渠流速分布及流量计算精度要求.     

明渠非恒定流控制方程的求解与应用

本文从物质不灭定律出发导出了明渠非恒定流的连续性方程．把动量变化率和作用于质量的力联系起来，导出了明渠非恒定流的动量方程．对这些很难求解的联立拟线性方程，文中作了一些探讨，在某些条件下，给出了方程的解，并在实测中加以应用．     

复式断面明渠的速度比和流量比

采用量纲分析方法得到了复式断面渠道中主槽和滩地间表观切应力的基本形式,基于Wormleaton等的实测资料,运用回归分析的方法得出了表观切应力中动量传输系数的计算式.动量传输系数中考虑了滩地与主槽水深比hr、宽度比br等因素的作用,进而采用力的平衡原理,导出了主槽与滩地的流速比与流量比的计算公式,该公式反映了动量传输系数以及主槽的糙率nc和滩地糙率nf等对流速、流量的影响.计算结果与实验室内的试验值以及天然河道的实测值吻合良好.     

基于贝叶斯网络理论与仿生技术的翼形量水槽优化

翼形量水槽的工作原理决定其工作必然导致一定的水头损失,保证量水槽自由出流的渠道比降随水头损失增大而增大,本文希望通过仿生优化减小翼形量水槽工作水头损失,扩大其在平原灌区渠道的适用范围。本文探索性的利用鸟类翅膀飞行减阻特性选取3种鸟翼作为仿生原型,截取仿生翼形曲线10条,按10个攻角水平应用处理得到78条仿生翼形量水槽外轮廓线,选取3个收缩比开展3种流量工况的仿真试验,采用极差分析法评价仿生翼形量水槽外轮廓线二因素的显著性水平和优水平,较新颖的运用贝叶斯网络图模型推理分析方法解决仿生翼形曲线和攻角优组合的不确定性问题,通过模型试验验证应用可行性。结果表明：翼形曲线是影响优化的主要因素,赛鸽翼（1）为优曲线、－10°为优攻角;攻角－5°与翼形曲线赛鸽翼（1）联合作用效果最佳,将翼形曲线赛鸽翼（1）按攻角－5°应用处理的仿赛鸽翼截面曲线作为优选仿生翼形量水槽外轮廓线;新型仿赛鸽翼截面曲线型量水槽各工况临界淹没出流状态：测流精度很高（测流平均误差约1.28%）、壅水高度平均降低7.46%、水头损失平均降低5.81%、最大临界淹没度可达0.933、上游佛汝德数均小于0.4（可形成平稳缓流）、最小工作比降可达1/4960。综上,利用仿生技术优化翼形量水槽可行,新型仿赛鸽翼截面曲线型量水槽综合量水性能很好,可用于灌区小比降渠道精细量水。     

明渠交汇区水位变化特性试验研究

交汇河流在自然界中普遍存在,水流相互作用突出,水位流量关系变化复杂。本文基于物理模型试验探讨了天然河流交汇区水位变化特性,分析了不同干支流来水条件下的水位沿程变化、交汇区典型断面水位流量关系、交汇区泥沙起动流速变化等特性。结果表明,交汇区水位变化的强弱与干支流流量等密切相关,交汇区泥沙起动流速随里程变化与单一河道有明显差异。     

矩形断面明渠流速分布特性的试验研究

通过对明渠流速的水槽试验研究,建立了矩形断面明渠沿垂线流速的抛物线分布公式和横向平均流速的乘幂函数分布公式,同时给出了相关系数的确定方法.采用不同渠道流速资料进行验证,表明所提出的明渠流速分布律与实际分布一致,对应测点流速相对误差较小,可以满足明渠流速分布及流量计算精度要求.     

在横向气流作用下螺旋管管阵流弹不稳定性的分析

采用平面圆环近似地模拟螺旋管结构，根据描述弯管自由振动的解析表达式对夹角为１３５°两端固支的螺旋管阵扇形结构进行自由振动分析，可半解析地确定各阶频率及解析的振型，再以实验为基础获得在横向气流作用下该螺旋管阵扇形结构的流体力系数，对这一特定的管阵结构的临界流速进行预测，计算结果和实验结果相比较，两者相当一致。     

窄深矩形断面明渠流速分布的研究

建立了一个三维紊流数学模型,对实际灌区中的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟.计算结果与实测结果符合得较好,表明数学模型及参数是合理可靠的. 运用该模型,对2种底坡、2种糙率以及3种宽深比组合情况下的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟,得出了窄深矩形断面明渠垂线流速分布律和垂线平均流速横向分布律,并应用实测资料验证了上述流速分布律. 结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布律,但在明渠外区流速分布则符合抛物线分布,垂线平均流速沿横向的分布接近于幂函数分布,给出的断面流速分布经验公式具有很好的精度.     

摄像机结合图像处理技术实现明渠流速测量

本文用普通数码摄像机结合计算机图像处理技术,实现了对明渠恒定流水面流速的测量,并将测量结果与通过流量测定、计算获得的断面平均流速进行了比较,验证了方法的可行性.     

刚性双层植物河道水流垂向流速分布试验研究

天然河道中植物高低不等,为了研究在淹没条件下含刚性双层植物河道的水流流速垂向分布规律,试验在矩形平底水槽中,采用PVC圆柱棒对刚性植物进行模拟,用三维多普勒超声测速仪(ADV)对流速进行测量,分析在两种不同高度植物存在的情况下流速的变化规律。试验结果表明:(1)高棒之后区域的流速分布曲线存在4个拐点,分布曲线分为5个部分,各部分水流特性各不相同。(2)短棒之后的区域的流速分布曲线存在3个拐点,分布曲线分为4个部分。这两个区域的流速分布曲线的形状在短棒之上、高棒之下的部分有所不同,其他部分大体相似。(3)短棒之下的水流速度大小不尽相同,但在高棒之上的水流流速分布逐渐收敛于一条对数曲线上,高棒之上的水流流速分布符合无植物水流水面附近的流速分布情况。     

明渠水力设计的随机方法

本文用概率的方法对明渠的水力设计进行研究。利用设计流量保证率的概念,对多种常用断面的明渠,给出了简便可行的水力计算方法,改进了传统的确定性设计。文中阐明了该法的理论根据,导出了计算公式,并给出了计算步骤和算例。     

应用曼宁公式进行明渠水力计算的误差分析

应用曼宁公式进行流量计算时,当宽深比＞100时,水力半径可以用断面平均水深代替.通过分析不同断面形状的明渠均匀流流量计算产生的误差,提出了用断面平均水深代替水力半径进行计算的适用条件.     

卵砾石床面时均流速分布的试验研究

单一明渠水流由于边壁和自由水面的影响,主流区内时均流速沿垂线方向的分布存在多种形式。本试验借用声速多普勒流速仪(Sontec-ADV),测试了不同卵砾石床沙组合条件下的床面时均流速结构。试验表明:垂线流速分布主要受床面糙度R/Ks和水流流态的双重影响,佛汝德数和相对糙度在一定程度上决定了其归属于单一对数分布还是S形曲线分布,而S型曲线的转捩位置Z/H值与相对糙度R/Ks具有较好的相关性。     

明渠恒定渐变流的随机水力计算

随机水力学是水力学研究的一个新方向。本文对明渠恒定渐变流的随机水力计算进行了研究。对前人的随机模拟方法作了改进,并进一步与风险率联系起来,为工程设计服务。     

二维数值水槽波浪生成过程及波浪形态分析

为了弥补物理模型试验投资大、模型相似性差等缺点，利用数学模型进行流体力学研究越来越普遍。基于物理水槽造波原理，在FLUENT流体软件中通过设定造波板边界的运动来模拟实际造波板的运动过程，实现了二维规则波的数值模拟，并给出了波高随造波板运动周期、振幅及坐标的变化规律。对波浪形态的分析表明，利用本文研究的数值模拟方法所生成的波浪符合实际造波形态。通过改变边界条件，用该方法也可以实现二维不规则波和随机波的数值模拟。     

有低矮植被覆盖的河道水流特性试验研究

通过室内水槽模型试验,探讨了有低矮植被生长的河道糙率变化、时均流速的垂线分布以及紊动强度的垂向变化规律.把植被区的垂向流速分布从河床表面到自由液面按有无植被的影响划分为3个区域,试验结果表明:时均流速垂线分布单调递增,增大到大于平均流速的某个值后达到稳定,之后流速分布为半对数分布;纵向、横向及垂向3个方向紊动强度最大值均出现在植被层顶部,且相同测点处存在T(x)>T(y)>T(z)的关系.经过试验分析认为:河道种植植被应选择远远处于淹没状态的较低矮的品种,且种植密度不宜太稠密,可起到固滩护岸、又不至于降低河道的泄洪能力的效果.     

Hydraulic calculation of gravity transportation pipeline system for backfill slurry

Taking cemented coal gangue pipeline transportation system in Suncun Coal Mine, Xinwen Mining Group, Shandong Province, China, as an example, the hydraulic calculation approaches and process about gravity pipeline transportation of backfill slurry were investigated. The results show that the backfill capability of the backfill system should be higher than 74.4 m^3/h according to the mining production and backfill times in the mine; the minimum velocity （critical velocity） and practical working velocity of the backfill slurry are 1.44 and 3.82 m/s, respectively. Various formulae give the maximum ratio of total length to vertical height of pipeline （L/H ratio） of the backfill system of 5.4, and then the reliability and capability of the system can be evaluated.