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.     

明渠紊流脉动流速结构的PIV试验研究

明渠紊流的脉动流速结构对动量传递和能量耗散具有重要影响,基于光滑床面和加糙床面明渠紊流PIV流场测试资料,探讨了近壁区脉动流速的概率分布,分析了紊流事件概率的垂线分布特征,研究了雷诺应力和紊动能的象限分布及其与紊流事件概率的关系。结果表明：床面加糙会改变近壁脉动流速的概率分布和组织结构,加糙后纵向脉动流速概率分布变得尖陡且呈高狭峰,垂向脉动流速概率分布逐渐坦化并接近正态分布;光滑床面近壁区呈现清晰的高、低速条带结构,加糙后条带结构逐渐变得不规则甚至完全消失。床面加糙不会改变第2、4象限紊流事件的主导地位,但会改变其概率分布特征,加糙后第2象限紊流事件概率在全水深范围内总体增大,第4象限紊流事件概率仅在内区明显增大,床面加糙对第2象限紊流事件概率的影响范围大于第4象限,加糙后第2象限紊流事件的主导地位相对增强,第2、4象限紊流事件概率差异减小,紊流各向异性减弱。无论对于光滑床面还是加糙床面明渠紊流,第2、4象限的雷诺应力及紊动能总体大于第1、3象限,尤以第2象限最大,该象限紊动能可占总紊动能的39.3%;床面加糙后,第2、4象限的雷诺应力及紊动能绝对值均增大,雷诺应力在内区增幅尤为明显,紊动能在内、外区增幅较为接近;同时,第2、4象限的紊流事件概率、雷诺应力和紊动能变化具有较强的关联性。     

明渠均匀流垂线流速分布规律研究

针对现有明渠均匀流对数流速分布公式和指数流速分布公式存在的问题,根据明渠均匀流切应力与速度梯度的关系,推导出了一个新的流速分布公式.该公式在渠底和水面都与理论分析、实际情况相符.新的流速分布公式较现有对数流速分布公式和指数流速分布公式在理论上更加完善,更加合理.实验资料验证表明,新公式可以较好地反映实际流速分布规律.     

实用圆管紊流流速分布的实验研究

以实验的方法,分析研究了实用工业圆管紊流时的流速分布。对不同的流体在多种管径下用不同的方法进行实验,验证了文献[1]、[2]中理论流速分布公式的正确性,所得结论为实用工业圆管的流量测量提供了实验基础。     

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.     

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.     

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.     

滩槽水流流速横向分布的研究

研究了滩槽水流流速横向分布，对滩槽掺混区的横向涡粘性系数进行了计算，并给出其表达式，由此求解水深平均的水流运动方程，得到垂线平均流速横向分布公式，经验证，此公式与实测资料基本符合。     

用圆管中最大流速测量流量的实验研究

根据已知圆管紊流流速分布的近似模地,研究了使用管道轴线处的最大流速测量流量的方法。通过实验验证了这种方法的正确性和可行性,并得到了相关的实验公式。该方法具有简单、准确、节能等特点,有较好的应用前景。     

矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失

明渠流中机械能损失的确定是水力学乃至工程流体力学中的重要内容.以构建的明渠恒定流新的总流能量方程及矩形断面明渠三维层流运动的理论解为基础,通过理论分析与三维数值计算,就矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失系数随雷诺数及宽深比的变化进行了深化研究,得到如下成果:1)在层流条件下,机械能损失系数一般均与雷诺数和宽深比有关,只有对宽深比大于6.5的宽浅明渠,其相应流动的机械能损失系数才仅与雷诺数有关,且在雷诺数相同的条件下,一般矩形断面明渠流的机械能损失系数要大于宽浅明渠流的机械能损失系数;2)在紊流条件下,机械能损失系数也一般均随雷诺数与宽深比而变,但对给定的宽深比,存在相应的特征雷诺数,当流动的实际雷诺数大于该特征雷诺数后,机械能损失系数则不再随宽深比而变化,且在宽深比一定的条件下,雷诺数越小,其机械能损失系数的修正值越大.     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式.通过对该地区主要干支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式.大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值.在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法.根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度.     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式．通过对该地区主要于支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式．大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值．在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法．根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度．     

立方抛物线形渠道水力最优断面的计算

根据明渠均匀流理论,推求了立方抛物线形渠道正常水深与流量关系的计算公式及其水力最优断面所满足的条件.与其他形式断面渠道的比较结果表明,立方抛物线形断面渠道也是一种水力较优的输水渠道.     

变压器油搅拌设备的设计计算

在变压器油处理系统中,搅拌器是比较关键的设备。变压器油在其中被加热并通过搅拌器搅拌,与吸附剂充分混合,使变压器油中的有害杂质吸附在吸附剂中,再通过过滤设备过滤,从而得到纯净的变压器油。本文论述了变压器油处理搅拌设备的设计方法。     

燃烧器内轴对称涡旋湍流流动的数学模拟

采用κ-ε双方程模型模拟了冷态燃气在轴对称渐扩燃烧器内的流动状态；分析了不同旋流强度对速度分布、回流区形状大小的影响以及旋流强度与出口速度之间的相互关系，给出了有旋流和无旋流下燃烧器内的流场分布，并讨论了旋流强度对稳定火焰和燃气混合的影响；给出了燃烧器出口速度随旋流强度的变化趋势。     

壁面湍流质量注入减阻效应的数值研究

为解释边界层质量注入减少摩擦阻力机理,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程,基于最近发展的的Wilcox k-ω湍流模式,对二维壁湍流质量注入进行了数值研究。计算得到的局部摩擦阻力系数与试验结果比较,表明该模式在该情况下具有较高的精度。在其他参数保持不变的条件下,分有无质量注入2种情况,确认了质量注入会增加边界层厚度的膨胀效应,促进了边界层内湍流的发展程度,解释了减阻效应。通过速度剖面分布、湍动能及涡粘系数的分布比较,有助于加深人们对该流动现象的认识。