变态模型水流相似的精度及误差分析

本文从流体力学基本方程出发，按相似理论分析得到方程中各种力的比尺，从理论上分析了河工变态模型的质量守恒、流线与涡旋中心以及各种力的相似程度，并定量给出了偏离量(误差)，可利用这些结果可对物理模型试验成果进行合理修正。同时指出只用量纲分析法是不可能得到精度与误差量的判别。     

变态河工模型中的水流阻力相似分析

通过钱塘江河口闻家堰河段水文测验资料,得到了该河段的水流阻力损失的构成、各种阻力损失的大小以及该河段的河床糙率系数,同时对变态河工模型中的糙率相似问题进行了深入探讨.理论分析和模型验证结果表明,河工模型在几何相似满足的前提下,只需满足河床糙率相似,即可基本满足模型中水流阻力的相似问题.     

泥沙河工模型时间变态的影响及其误差校正途径

泥沙河工模型采用轻质模型沙时,往往存在水流运动时间比尺与河床冲淤时间比尺不一致的矛盾.目前的做法多为偏离前者而遵循后者,即采取时间比尺的变态,以尽可能保持河床冲淤的相似性,并缩短试验历时.但时间变态结果.对长距离河段的非恒定水沙过程的模拟,将在一定程度上导致沿程流速、水位、狭沙能力和河床冲淤量的偏离.本文首先对时间变态问题及其影响进行了概略性分析,进而通过水流连续方程和运动方程的数值求解,对时间变态所引起的诸水力因素和河床冲淤沿程偏离的性质及偏离的程度进行了定性和定量的分析计算,最后研究了校正这类偏差的途径和方法.     

河工模型相似设计及特殊处理技术

本文从河工模型相似原理出发，由水流对床面产生的拖曳力τ和床面泥沙可动指标ρ′ｇｄ之比，导出适用于底沙的冲积类河工变态模型的变率ｅ，是由模型砂密度来决定的关系式：λρ′＝ｅ２，进而确定了冲积河流的模型设计的变率ｅ＝λＬ／λｈ和λρ′＝（ρｓｐ－１）／（ρｓｍ－１）之间的关系式来进行底沙模型设计。另外对一些特殊模型设计的处理技术作了较详细的介绍，对河工模型设计和试验研究者具有参考意义。     

河工模型试验模拟技术探讨

在河工变态模型试验中,几何变态造成水流的流速场和动力场不完全相似,具体反映在糙宰相似、起动切应力与起动流速不协调及时间变态等问题上。从动力调整的新视角来分析,在变态模型试验中,可将模型旋转改变比降,调整糙率,解决阻力相似和起动流速与起动切应力的不协调问题;动床模型时间变态会使模型中最基本的水力因素的相似性产生严重偏离,目前使用的任何校正措施都难以奏效。分析发现使用动力调整技术,可以改变模型水流的挟沙能力,进而影响冲淤变形时间比尺。提出了解决时间变态问题的一个新途径。     

河工模型阻力相似的研究

本文以长江葛洲坝工程宜昌工地的坝区泥沙模型为例,研究了模型水面线相似、糙率、阻力沿横向分布等的相似问题以及模型是否处于阻力平方区间题等。通过研究,认为阻力相似是河工模型的重要相似条件,但是较大比尺的正态模型一般并不处于阻力平方区,不能达到理论上严格的阻力相似要求。在此情况下,通过验证试验,只要做到模型与原型基本相似,水面线的偏离处于要求范围内,流速沿断面的分布基本上与原型一致,这样就可以保证试验成果的可靠性。     

河工模型变态问题研究进展

对河工模型几种变态问题及其对水流运动、泥沙运动和河床变形的影响进行了回顾与评述 .几何变态对顺直河段、弯曲河段和分汊河段的水流运动影响程度是有差别的 .几何变态对推移质和悬移质泥沙运动的影响也不一致 .应根据实际情况选择合适的几何变率 .时间变态对水流运动和河床变形的影响十分复杂 ,时间变率应受到严格控制 .     

温排水变态模型的水平扩散相似问题

温排水变态模型扩散系数与模型变率之间存在着密切联系,了解、明确温排水变态模型的扩散相似影响,对温排水试验模型设计、几何变态率选择以及提高模型模拟精度具有重要意义。本文总结分析了前人关于污染物水平扩散系数计算方法以及扩散相似问题等相关研究成果,据此提出了宽浅型水域污染物水平扩散系数通用计算模式。在此基础上,基于可控温、湿度条件下温排水输移扩散水槽试验与数学模型反演计算分析相结合的方法,开展了散热相似条件下不同变态率模型温排水输移扩散影响对比研究,对不同变率条件下流场、温度场主要特征参数及水平扩散项参数取值进行了深入的分析,提出了宽浅型水域变态模型水平扩散系数与模型变率间的计算关系式。经原型实测资料验证,该关系式在宽浅水域具有良好的适宜性,可用于温排水及其它污染物输移扩散变态模型与原型间水平扩散系数的转换计算。研究结果为今后宽浅型水域中温排水或其他污染物输移扩散数模计算、物理模型试验参数选择奠定了良好的基础。     

水锤涌浪联合试验的变态模型相似律

该文详细推导了在同一个物理模型中同时模拟调压室涌浪和压力钢管中的水锤时应满足的变态模型相似律，结果应用于电站模型试验中。     

大变态非恒定流河工模型的加糙技术

大变态非恒定河流工模型，由于模型变率大且模拟洪水过程，加糙时应特别注意行蓄洪区库容相似、河道槽蓄相似、雷诺数变幅大、模拟糙率大等问题，梅花形十字板加糙技术，由于其形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点，满足大变态非恒定流河工模型对加糙的特殊要求，较好地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题。     

水工减压模型试验理论的探讨

分析了传统减压试验理论中存在的矛盾,认为以饱和蒸汽压强定义的空化系数及其原、模型空化系数相等的要求,实际上是在重力流动的相似模拟系统中,又按压强相似定律定义了一个相对压强相似的附加条件。阐明了若按空化系数相等规则控制,而忽视模型水温的影响,除导致原型与模型之间在空化程度、气水流综合密度、全局流动等的不相似结果外,还会给空化模型试验的相似效果和可比性带来较大影响。这是在同一模拟系统中重力相似定律与压强相似定律之间的矛盾体现,不能全部归结为模型缩尺效应。     

提高水力机械模型效率试验精度方法探讨

在总结中国水利水电科学研究院水力机械模型试验台提高水轮机某些试验精度方法的基础上,根据对测试误差的来源分析,从完善测试设备原位标定系统和方法、减小标定误差及减小随机误差等3个方面提出了提高试验精度的措施方法。     

河流自然模型试验时效的研究

在概述河流自然模型试验定义和前人众多试验研究的基础上,讨论了试验时间的确定对河流自然模型试验的意义。结合对概化水槽试验的分析,论述了河流自然模型试验时效的定义、实质及其影响因素,初步得出试验时效与河床组成、河谷比降以及流量的关系,并提出时效的判定指标。通过相似理论以及河段裁弯概化模型试验与天然河流的对比,对其合理性进行了初步验证。最后,引入“空代时”假说,分析了该假说在时效验证中的可行性。     

推移质动床模型变率的选择与比降变态的研究

根据模型沙起动相似和水流阻力相似要求,推导出推移质动床模型变率应满足的条件,当模型实际采用的变率不能满足要求时,或因选沙不当不能满足水流阻力相似条件时,可采用比降变态方法调整模型水流,在推导出调整后的比降比尺计算式的基础上,分比降变陡和变缓两种情形进行了说明。     

水工监测传感器指标使用误区的探讨

本文旨在讨论目前岩土工程中使用的传感器技术指标及其含义，希望通过探讨以弄清楚这些指标的含义及指标对评价传感器的意义。由于传感器是用于测量工程物理量的，因此，引人目前在国际上通用的测量与误差的概念，以国家现有的测量术语的定义为准来描述传感器的指标。     

波浪变态模型试验相似关系探讨

对于波浪折射、绕射和反射的影响都较显著的情形,考虑到按传统的波浪变态模型相似关系将模型中的试验数据换算到原型后的偏差较大,论文尝试采用将正态模型时间比尺应用到变态模型中并反推出变态模型波长比尺的方法提出了一种不同的波浪运动相似关系即λL=λl.λthkh。通过工程实例计算表明,该相似关系条件下的变态模型计算结果与原型数值计算结果的偏差要明显小于传统的波浪折射和绕射相似的情况。     

新型离心机串联模型试验方法及其初步应用研究

为解决以往离心机试验中将大型地质物理模型过渡缩尺时无法与离心加速度相匹配的问题,在综合分析以往离心试验技术的基础上,结合现有离心试验技术的不足,提出新型离心机串联模型试验技术。该技术通过两次量纲变换,即在模型设计阶段,原型地质体经过第一次量纲变换至常规模型试验尺度(m倍),然后经过第二次量纲变换换算至离心模型试验尺度(n倍),将模型缩小至原来的1/mn。第一次变换将模型进行较大尺度的缩减,因此第二次将其变换至离心试验尺度时将具有较大的灵活度,能够适应承载能力较小的离心机模拟高程较大的地质体的工作特征。此技术实现了将天然地质模型缩尺至离心机试验箱内,并结合弱化岩土力学强度的方法,从而解决大尺度地质结构模型模拟中存在的缩尺困难的问题。结合我国西南某水电站边坡开展了初步验证,结果表明,串联试验理论能较好地满足大型离心机模型试验的要求,可再现大型地质体变形破坏的整个过程,该技术较好地解决了蓄水过程中边坡的变形模拟问题。     

调压井模型试验变态比尺的研究

本文对有压井定流调压系统，其中包括调压井，进水隧洞，压力管道三部分的变态模型设计进行了系统的研究，提出了模型比尺的相关性概念，研究表明，仅从涌波方程推导相似条件往往产生顾此失彼问题，文中还提出了变态模型比尺的参数表示法，通过该方法可实现变态模型比尺的优化选择，研究还指出，当调压井的比尺小于１／２５时，整个系统完全正模型是难以实现的，得出的结论表明，不仅可以，而且应该变态模型比尺同时满足涌波方程，水     

几何变态模型中悬沙输移相似性研究

物理模型中研究泥沙输移与河床冲淤变化等有关问题时，为保证模型物理现象与原型相似，模型设计需遵循一定的相似准则，几何变态模型，由于紊动在纵向对流和垂向扩散的相似性难以统一，至今悬沙沉速比尺的设计尚存在一定矛盾，本文从悬沙运动扩散方程的解析解出发，分析了模型几何变态对淤和量和淤积部位相似性的影响，提出了估计模型与原型的偏离性和偏离程度的方法，最后，在导出了二维扩散方程近似解的基础上，提出了合理地设计悬沙沉速比尺的方法。