管道输沙中滑动底床的试验研究

管路输沙试验中观察到管路底部出现滑动底床的现象。当滑动底床的运动速度趋于零时即为管道输送固体颗粒(不含粘性)的临界淤积点。本文对作用于滑动底床上的力进行了严格的理论分析,并在此基础上得出了管路输送固体颗粒临界淤积点处的流速与压降的确定方法。与实验结果相比较,发现由本方法确定的临界淤积点处的流速与压降与实测值吻合很好。     

水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性

用当量直径为12mm的碎冰，管径为49．7mm的水平管路在低流速范围进行了冰—水两相流的输送实验，主要对伴有悬浮床的冰—水两相流动特性进行了实验和理论研究。对比实验采用比重与冰相近的聚苯乙烯颗粒—水两相流。研究结果表明，冰颗粒之间的粘性作用是引起冰—水两相流压降变化和非牛顿流体特性显示的重要因素，而且针对伴有悬浮床的冰—水两相流的非牛顿流体特性，提出了计算其输送压降的新方法。     

粗颗粒物料管道水力输送不淤临界流速计算

近30年来,固体物料的管道水力输送技术应用越来越广泛。在管道水力输送系统设计中,不淤临界流速是首先需要确定的重要参数,对确保管道安全输送具有重要意义。对于细颗粒物料,已有比较成熟的计算方法,但对粗颗粒物料,不同的计算式差异较大,给参数确定带来困难。在对已有的管道不淤临界流速计算进行比较分析基础上,探讨了颗粒浓度、粒径、密度以及管道直径等因素对不淤临界流速的影响,并分析了计算式结构的差异。整理不同学者针对粗颗粒输送的试验数据,重点分析了不淤临界流速随颗粒粒径加大的变化规律。基于量纲分析法,提出了粗颗粒在管道输送中不淤临界流速计算式,其计算结果与试验数据相对误差在10%以下,基本满足不淤临界流速计算的工程要求。     

基于圆管螺旋流的物料仓水力输送试验研究

圆管螺旋流水力输送物料仓系统将管道水力输送技术和螺旋流输固机理相结合,减少了水质污染、管道易堵塞磨损和耗能高等缺点。通过物理模型试验,研究了多种水流、边界因子对物料仓输送速度的影响。结果表明：系统中局部起旋管导流条安放角为45°时物料仓的输送速度最高,随着流量的增大输送速度增大,而随着物料密度的增大,物料仓的输送速度呈现减小的趋势。研究结果揭示了水流流量、物料仓密度对物料仓输送速度的影响程度,为圆管螺旋流水力输送物料仓系统的优化设计提供一定参考。     

垂直管固体物料水力输送浓度的研究

在前人实验研究的基础上,通过实验与理论分析,研究了垂直管水力提升中的固体颗粒浓度特征。在分析颗粒受力及颗粒运动规律的基础上,利用扩散方程推导了垂直管水力提升颗粒浓度分布的计算公式,并通过实验进行了初步验证。另外,通过实验分析了颗粒群体滑移速度与提升速度的关系,纠正了颗粒群的滑移速度为颗粒群的沉速,输送浓度一定小于当地浓度的认识,认为输送浓度、当地浓度与提升速度有关。     

粗颗粒管道水力输送试验研究

粗颗粒由于沉降太快,不容易输送。通过试验发现,其在管道中存在四种运动形式,其中,连续式推移可以实现连续输送,且能耗不大,是其最佳输送形式。在分析比较已有研究结果基础上,提出了管道中粗颗粒水力输送的最佳输送速度的影响因素,并利用试验结果,基于量纲分析法得到了粗颗粒输送临界速度的计算公式。该公式的平均误差在15%以下,可以用作粗颗粒管道水力输送临界速度计算的依据。     

垂直管道内油-水两相环状流的流动特征

该文通过实验研究了垂直上升和垂直下降管道内油水两相混合液的流动特征。实验段管道的内径为25 mm,垂直段长度为1500 mm。为了得到油水两相环状流流型,分别在垂直管道的入口和出口处安装有收缩和扩张管道。实验中的油相为白油(97 mPa·s,860 kg/m3),水为普通生活用水(1 mPa·s,998 kg/m3),含油率范围为0–100%,混合速度为0.28 m/s–4.65 m/s。研究中,分别采用压力传感器、高速摄像机和快关阀对管道中两相流动的压降、流型和含油率等特征进行了测量和记录,并采用两流体理论模型对流动中的摩擦压降进行预测。研究结果显示:流动中形成的水包裹油的广义环状流型,可以很好的降低摩擦压降,并可以将摩擦压降分为壁面摩擦和界面摩擦两部分,采用两流体理论对压降梯度进行预测,误差小于20%;由于油水两相间的密度差和截面相分布特征,使两相之间存在速度滑移,可以看出垂直上升和下降管道内的油相的相速度值均高于水相,在含油率为60%–80%时其差值达到最大。     

长距离输送浆体管道最大敷设角度的试验研究

为了确定长距离输送浆体管道的最大敷设角度,根据浆体中固体颗粒的固有特性和浆体的流变特性,研究了不同密度和粒度的浆体中固体颗粒的休止角,及其在同一浓度下的安息角和滑移角,并将研究结果与大型环管试验测得的最大敷设角度进行比较。结果表明:休止角、安息角和滑移角与长距离输送浆体管道的最大敷设角度存在一定的关系;采用浆体的滑移角作为长距离输送浆体管道的敷设角度具有合理性,既能保证长距离输送浆体管道的输送能力,又能保证长距离输送浆体管道正常、安全、可靠、平稳的运行;在长距离输送浆体管道停机再启动时,也不会发生浆体堵塞管道的事故。     

泥浆管道输送特性的CFD模拟

为防止挖泥船施工中泥浆泵能耗高、输送阻力大和排泥管道淤堵,以水平管道中泥浆流动过程为研究对象,采用以颗粒动力学为基础的欧拉双流体模型,对水平管道中泥浆输送的固液两相流进行了CFD数值模拟,并与Durand模型的计算值和文献中的试验数据进行了对比。结果表明:数值模拟得到的计算结果与实测值表现出良好的一致性;在管道内充分发展段,管道截面的垂直中心线上颗粒浓度呈不对称分布,并且不对称度随着颗粒浓度增大或泥浆流速变大而降低;粗颗粒在管道底部由于受到升力作用,因此其浓度曲线在管道底部近壁处出现反折;CFD模型得到的压降计算值较Durand模型更接近实测值。     

数字图像处理技术在固—液两相流实验中的应用

本文开发研制了一种能直观描述固体颗粒在流场中的运动轨迹和速度矢量分布的人机交互数字图像处理系统软件，并把它用于固－液两相流的实验研究。     

高深度恒定固液两相流动机理探析：Ⅰ.理论

高浓度固两相流与低浓度固液两相流在运动机理上有本质朱同，传统依靠对低浓度固固液两相流中获得的结果进行修正以适应高深度因液两相流的做法缺乏理论基础。因此，本文基于动理论（ｊｉｎｅｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙ）对高浓度３固两相流动动机理进行探讨，提出简化应用模式，该理论可以更好地同时适应于低深度和高浓度情形。     

秦巴山区造林整地方式的探讨

本文结合汉中市镇巴县降雨及耕地状况对秦巴山区的造林整地方式进行探讨。讨论了鱼鳞坑，水平沟，水平阶的适宜范围及设计方式，提倡进行水平阶整地。     

过路涵洞设计中的泥石流模拟计算

本文针对过路涵洞设计对泥石流进行了模拟计算。首先在美国联邦高速公路局现有河流模拟与桥渡冲刷流(BRI-STARS)的基础上，增加了泥石流的模拟计算功能，并根据实测泥石流资料对模型进行了验证。然后采用修改后的模型，对位于美国科罗拉多州斯奴马西峡谷段的第SH－82号高速公路扩建工程中的泥石流涵洞，进行了不同设计方案的泥石流模拟计算，给出了可靠的涵洞与渠道水力设计参数。模拟计算结果的分析表明，对于输送泥石流的过路涵洞，若采用传统的水力学计算方法，将会导致设计涵洞尺寸的严重不足。修改后的BRI－STARS模型可以作为过路涵洞设计中泥石流模拟的有效工具，可用于同类条件下过路涵洞设计的水力计算。     

水利工程定期冲洗式沉沙池泄空冲洗计算

水利工程定期冲洗沉沙池 ,一般为双室或多室交替运行 ,当其中某池室的沉沙容积淤满 ,出池含沙量达不到设计标准时 ,应停止该室沉沙运行 ,及时冲洗。泄空冲洗是定期冲洗式沉沙池的一种特殊冲洗方式。一般情况下 ,沉沙池停止淤积运行之初 ,池内尚存有一定数量的水体 ,如及时开启冲沙闸泄空 ,可利用这部分水体挟带池内尚未充分浓缩固结的泥沙出池。大禹渡等沉沙池泄空冲洗原型观测和模型试验排沙效果表明 ,沉沙池泄空冲洗不仅冲洗效果好 ,而且可节省冲洗水量。验证结果表明 ,由水沙平衡条件给出的式 (5 )和式 (6 )分别用于计算与本文类似条件的沉沙池泄空冲洗排沙量及冲洗历时是合理的。泄空冲洗计算关键是合理选择平均排沙含量Scp 及可泄空排出的淤积泥沙干密度γ′s。     

陆面水量～水质～生态耦合系统模型研究

本文在实践的基础上，提出了“多箱模型方法”（Multi－Box－Modeling）以建立陆面水量－水质－生态耦合系统模型。该方法是基于单元模型思想，利用计算机强大运算功能，采用多单元耦合，水量、水质、生态系统子模型耦合来建立模型。其特点是，在空间上是不同“计算单元”（箱体）的耦合；在考虑因素上又是水量、水质、生态量化指标的耦合。经实例验证，该模型可靠，计算方法简单，能应用于生产实际。     

堤防溃决的流动分析及冲刷坑计算

以平面二维浅水方程和不平衡输沙理论作为建模基础 ,采用高分辨率有限元格式捕捉溃坝涌波的传播 ,建立了堤坝瞬间溃决后水流运动和河床冲刷的二维数学模型。计算了不同溃口宽度、不同流量和不同粒径土体组成条件下的堤坝瞬时溃决的水流演进和冲坑发展 ,为钢木土石组合坝的结构受力及稳定性分析提供水动力学条件。     

二维溃坝波传播和绕流特性的高精度数值模拟

本文建立了二维浅水方程的高分辨率差分模型，即将浅水方程作空间差分分裂，分别沿x、y方向应用组合型的通量限制二阶TVD格式，采用Van Leer的MUSCL型限量函数，用以解决二维溃坝的计算问题.首先分别与一维理论解和其它二维结果的比较，表明本文的方法非常成功.然后对全溃和部分溃情况下的溃坝波传播和绕流问题进行了数值研究，给出了精细的数值结果，揭示了其复杂的运动特性.     

不同应力路径下粉煤灰本构模型研究

研究粉煤灰在不同等应力增量比路径下的应力-应变-体变特性，提出考虑土的应变软化、剪胀(剪缩)性和应力路径影响的非线性弹性模型. 通过与试验及有限元计算成果对比，验证了模型的适用性     

地下水饱和区中油——水两相流饱和度的试验研究

本文介绍了在一维砂槽模型中模拟柴油－水两相流在不同粒径玻璃砂多孔介质中运动的试验研究。研究结果表明，柴油－水两相流中，残余油饱和度与介质粒径成正比，而残余水饱和度与介质粒径成反比；由于界面张力的存在，油－水界面间存在过渡区，对于粒径大于０．５ｍｍ的多孔介质，在对过渡区上边缘呈现明显的突变界面和持征。研究中尝试对柴油－水两相流动用ＣＣＤ摄像机摄像，并通过图像分析的方法得到了油－水两相流的饱和度分布，     

人工神经网络与遗传算法在多泥沙洪水预报中的应用

由于水沙作用机制和演进规律的复杂性，以及河道形态变化等因素，多泥沙洪水预报一直是洪水预报的难点，对高含沙洪水快速、准确的预报是多年来国内外专家十分关注的课题。作者采用具有高度非线性识别能力的人工神经网络与遗传算法相结合的方法，探讨了建立智能预报模型的基本方法，进一步对如何提高预报精度的问题进行了研究，并结合黄河洪水预报实例检验了神经网络模型的可行性。检验结果表明，该方法能够较好地识别多泥沙洪水的演进规律，对水位、流量和含沙量都能进行合理预报。