同轴三维射流特性研究

在k～ε双方程紊流模型的基础上，结合混合有限分析交错网格法，对同轴三维非浮力射流进行了数值模拟，得到了三维同轴射流的流动特性和浓度分布特性。将计算所得结果与前人的试验资料进行对比，两者的流动特性吻合较好；计算给出的浓度在横断面上的分布图以及在不同流速比下的变化规律与解析解的结果基本一致，进一步验证了数值模型的可靠性，表明建立的紊流数学模型及计算方法是有效的。     

浅水型同流污水排放近区稀释特性

用三维湍流模式结合混合有限分析法对浅水型同流情况下污水排放的近区稀释特性进行了数值计算，与Ｐａｒｒ和ＭｃＧｕｉｒｋ的试验资料进行了对比，两者吻合较好，进而给出了温度和速度的沿程变化规律以及浮力射流的分叉现象。     

横流中扩散器长度对浮力射流的影响

本文利用混合有限分析法及交错网格的思想，对横流中有限长线源型浮力射流进行数值计算，成功模拟了端涡现象及其发展过程，并分析了扩散器长度对湍浮力射流的影响。     

弯道流水域热浮力排放扩散器参数优化物理模型试验研究

弯道河流水域排放口布置常选择在弯道凹岸侧,以充分利用弯道环流加快稀释,然而弯道环流条件下排放口近区稀释特性与均匀流条件下存在较大差异,相关研究较少。本文在大比例尺物理模型试验中模拟复杂地形和弯道流动条件下扩散器热浮力排放近区稀释规律,采用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术进行断面浓度测量,分析了弯道环流对近区浮射流稀释扩散的影响,对扩散器出流仰角、出流水平方位角和离岸距离等进行了优化,在此基础上提出了适用于弯道水域地形条件热浮力排放的近水平非等高多喷口离岸向排放型式。研究结果对于类似弯道水域热浮力排放扩散器优化研究具有参考意义。     

流动环境中平面负浮力排放的数值模拟

建立流动环境中平面负浮力倾斜射流的二维k-ε湍流模型，采用D M Shahrahani和J D Ditmars(1976)的试验资料进行检验，并且对平面负浮力倾斜射流流动特性进行了数值预报。给出了射流的分区及分区的界限，同时亦给出了涡心断面的物理量的分布及典型断面上湍动能平衡图。     

动水环境中有限宽窄缝湍射流的水力特性研究

本文采用粒子图像测速(PIV)系统，在分析了水中粒子跟随性的基础上，对动水环境中多种喷口长度和流速比情况下的有限宽窄缝湍射流近区流场进行测试，并结合数值模拟结果分析讨论了动水环境中有限宽窄缝湍射流的近场三维流动特性。在实验观测的流速比范围内，射流势流核长度随着流速比的增加而增大并逐渐趋近于平面自由湍射流的势流核长度，雷诺数对射流的发展轨迹影响很小，射流发展主要由流速比控制。同时，给出了射流背流面逆流区长度与流速比、喷口形状因子之间的关系。     

横流中三维线源型浮力射流特性的研究

本文利用混合有限分析法及交错网格，对横流中有限长线源型浮力射流进行数值计算，成功模拟了端涡现象及其发展过程，并分析了扩散器长度及浮力对湍浮力射流的影响。     

静止分层环境中圆形浮力射流全场特性的数值模拟

本文利用混合有限分析与交错网格的思想，结合文献（３）中提出的数学模型和本文给出的有效边界条件，对静止分层环境中浮力射流全场进行了数值模拟，预报结果与试验资料的良好吻合，表明本文的数学模型及混合有限分析法可正确地模拟分层环境中圆形浮力射流全场的形成过程及其水力和特性。     

在流动水体中周边射流的稀释

本文提出用带活动盖板的喷口形式防止海水与泥沙入侵甚至破坏水下放流系统,并增加污水出口初始稀释度。应用自相似假说分析得到了这种喷口形成的水平周边射流的最大速度衰减率为r~(-1.5),由此根据运动叠加原理推导了在流动水体中近区污水场形状和稀释度的计算公式。同时从紊动混合的机理出发推导了污水场后续扩散与稀释的计算公式。实验证明水平周边射流比垂直自由射流初始稀释度大很多,且污水出露点大为远移。     

横流中有限长线源型倾斜正浮力射流特性的数值研究

本文利用混合有限分析法及交错网格的思想,对横流中有限长线源型倾斜正浮力射流进行了数值计算,成功模拟了端涡现象及其发展过程,比较了倾角为60°倾斜浮力射流与垂直浮力射流轨迹线上的温度和稀释度,还得出了浮力射流是否发生贴壁现象的界限值。     

STABILITY AND MIXING CHARACTER FOR BUOYANT JETS IN QUIESCENT SHALLOW WATER

BRIEFINTRODUCTIONOFTHEPAPER:Inthe firstpart,thecharactersforthe3Dthermalbuoy antjetsintheflowingenvironmentareanalyzed experimentally.UsingtheMicroADVandtem peraturemeasuringsystem,thevelocityfieldand temperaturefieldoftheheatedbuoyantjetsatdif ferentcross to jetvelocityratiosaremeasured.Thetestdatarevealedthecharacteristicsofthose meanflowparametersandturbulentflowparame tersaregaveout.Furthermore,theexperimental runsarenumericallysimulatedusingthebuoyancy extendedkεturbulencemo…     

湍浮力射流形成区内特性的预报

应用作者所提出的数学模型和计算方法,对浮力射流形成区内的特性进行了预报。得出了形成区内中线流速、温度和湍动能的沿程变化,以及射流核的长度和掺入速度。也得出了流速、温度和湍动能在断面上的分布。并分析和讨论了出口条件及环境分层对这些特性的影响。     

斜向进水消力井水力特性模拟研究

水利水电工程中的泄水建筑物出口往往正冲河道,圆形消力井可以很好地适应山区峡谷地形条件的变化,使下泄水流平顺归河。针对一定纵坡条件下,尾水出口与泄槽轴线呈非对称正交的圆形消力井内复杂的水力特性问题,采用有限域数值模拟计算的方法对比验证并补充了物理模型试验成果,进一步开展了沿空间射流方向的相关水力要素机理分析。研究表明:消力井内水流流态依次呈平面横向紊动扩散自由射流、主流动力自相似淹没射流和冲击射流、近壁面附着扩散旋滚水跃3个临界雷诺数分区演变过程;沿程最大流速变化符合试验半经验公式拟合规律且近似呈平面扩散分布;水体压强结构特征可分解为水平轴对称及竖直变幅下的叠加分布。     

动水环境单喷口浮射流稀释扩散效果数学模型研究

本文结合上海市污水治理二期工程稀释扩散规律物理模型试验，通过建立并求解积分控制方程的方法，对动水环境下单喷口浮射流的近区稀释扩散特性进行了研究，拟合出长江口白龙港水域的掺混系数、绕流阻力系数以及施密特数，并建立了计算污水单喷口出流近区稀释扩散特性的数学模型，可为实际工程扩散器的设计提供依据。     

横流中有限宽窄缝射流的旋涡结构

本文应用PIV流动显示技术详细测量了有限宽度窄缝射流从底部射入横流的流场结构。在此基础上采用湍流数学模型及相应的混合有限分析方法，得到横流中有限宽窄缝射流的时均及瞬态流场、涡量场，以此来分析流场、涡量场特性，揭示各种具有拟序结构性质的复杂涡系的产生、发展及演化过程。实验观察到射流迎、背流剪切涡层卷起形成类开尔文涡列。本文还探讨了横流绕流分离旋涡的生成机理及其转向。另外，观测到射流喷口上游的马蹄涡系以及射流逆流区下游尾迹区旋涡的层状结构形式。通过拓扑分析的方法，给出了横流中有限宽窄缝射流旋涡近区流场的拓扑性质。     

静止浅水环境中铅垂紊动射流的试验研究

对静止均匀浅水域中的铅垂紊动射流进行了试验研究，得到了水面的隆起高度与射流出口单位能量和相对水深的函数关系，验证了隆起高度满足高斯分布，具有自相似性，并给出了统一表达式；借助于三维测速仪，得到了射流中心平面流场，结果表明射流中线流速的衰减比自由射流为快，随着射流出口流量的增加，射流出口处涡量亦增大。     

多孔射流扩散器在宽浅型江河中排放特性研究

多孔射流扩散器排放城市污水是充分利用天然水体环境容量和自净能力的有效途径，本文以水槽试验资料为基础，分析了流动水体中多孔射流扩散器排污下游流场和浓度场的主要影响参数，根据多孔射流与环境水体的掺混稀释特性，采用虚拟扰动源的处理方法，给出了描述扩散器排放下游流速与浓度的分布公式，该公布公式的计算结果与实测值吻合较好。     

不规则波作用下垂向圆管射流的试验研究

利用三维超声波测速仪(ADV)对不规则波作用下垂向圆管射流的流场进行了测量.通过与静水条件下圆管射流流场的比较,发现在不规则波作用下射流轴线速度明显减小、射流范围相应增大、周围水体对射流的稀释能力也明显增强;随着波浪强度的增大,射流紊动强度有所加强,而峰值位置则逐渐前移.本文采用因次分析方法对试验数据进行了分析,通过引入长度尺度lm将波浪作用下的射流划分成三个区域:z/lm≤0.1为射流主导段;0.11为波浪主导段.通过对试验数据的曲线拟合,建立了各个区域段内射流轴线流速和射流宽度的经验公式.     

Numerical and experimental study of Boussinesq wall horizontal turbulent jet of fresh water in a static homogeneous environment of salt water

This paper investigates a numerical and experimental study about buoyant wall turbulent jet in a static homogeneous environment. A light fluid of fresh water is injected horizontally and tangentially to a plane wall into homogenous salt water ambient. This later is given with different values of salinity and the initial fractional density is small, so the applicability of the Boussinesq approximation is valid. Since the domain temperature is assumed to be constant, the density of the mixture is a function of the salt concentration only. Mathematical model is based on the finite volume method and reports on an application of standard k- ? turbulence model for steady flow with densimetric Froude numbers of 1-75 and Reynolds numbers of 2 000-6 000. The basic features of the model are the conservation of mass, momentum and concentration. The boundaries of jet body, the radius and cling length are determined. It is found that the jet spreading and behavior depend on the ratio between initial buoyancy flux and momentum, i.e., initial Froude number, and on the influence of wall boundary which corresponds to Coanda effect. Laboratory experiments were conducted with photographic observations of jet trajectories and numerical results are described and compared with the experiments. A good agreement with numerical and experimental results has been achieved.