排沙漏斗三维涡流水流结构

本文首次从数值模拟及模型试验两方面研究了排沙漏斗三维涡流的清水流场水流结构．针对排沙漏斗流场边界的复杂性,作者首先利用三维贴体坐标变换建立了曲线坐标系下的ＮＳ方程及边界条件．选用协变速度分量为独立变量,成功地解决了压力速度耦合问题．其次,利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）对排沙漏斗三维流场进行了测试研究,计算结果与实测流场较为符合．     

排沙漏斗流场特性与排沙机理研究

排沙漏斗是一种截沙率高、耗水率小的二级泥沙处理设施。为了进一步探明排沙漏斗的流场特性和排沙机理,该文采用声学多普勒流速仪(ADV)对排沙漏斗立轴螺旋流进行了三维流场测试,采用雷诺应力模型(RSM)和VOF方法数值模拟了排沙漏斗内清水流场,计算的水流时均流速分布与实测结果吻合良好。通过数值模拟方法得到了全面详细的排沙漏斗流场结构信息,并据此分析了排沙漏斗的排沙机理,提出二次流是排沙漏斗能够顺畅高效排沙的关键。     

排沙漏斗的水力分析计算

排潲漏斗具有独特的水力特性和省排沙的效果，根据试验，原型观测研究及实际设计的经验，分析了排沙斗内的水流特性，提出了排沙漏斗的水力计算方法，探讨其设计的理论依据。     

排沙漏斗水流结构及对输沙过程的影响

经过十多年研究与总结，新疆农业大学相继推出了两种不同型式的排沙漏斗结构形式，分别用于排除来流中的推移质及悬移质泥沙。模型试验及部分原型观测的资料表明，其排沙效果好，且耗水量小。本文首次利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）测试了其中一种结构形式排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性及紊动特性进行了分析和研究。同时还分析了其对输沙过程所产生的影响，为进一步优化此类型排沙漏斗的体型打下了基础     

乌斯图河渠首的排沙漏斗设计

乌斯图河底栏栅式渠首进入引水渠中的泥沙,是采用排沙漏斗进行二次处理的。排沙漏斗不同于其它型式的沉沙池,它具有竖向螺旋水流结构,能连续引水排沙;其排沙流量仅占漏斗设计流量的７％左右,排沙率大于９０％,是节水型的排沙设施,这对于干旱缺水的地区有着现实的意义。本设计考虑了上游引水渠和下游冲沙廊道布置对漏斗水流整体的影响。该工程自１９９２年建成至今,引水排沙效果良好。     

《螺旋流排沙漏斗》新技术的研究与应用

《螺旋流排沙漏斗》是经过多年系列模型试验及原型观测获得成功的。它的第一阶段成果《强螺旋流排沙漏斗》于1990年通过新疆维吾尔族自治区科委组织的国内专家鉴定，成果属国内领先水平。对粒径大于1mm的粗颗粒泥沙排除率可达100％，排沙耗水量平均低于引水量的7％。第二阶段成果《螺旋流排沙漏斗》除具有上述成果的全部性能外，尚可对粒径0．05～1mm的细颗粒泥沙排除率达90％以上，排沙耗水量降至引水量的3％～5％。     

排沙漏斗的水流特性试验研究及其工程应用

根据排沙漏斗模型试验资料,通过对比分析排沙漏斗清、浑水流场特性,初步探明了排沙漏斗的水流结构和输沙机理。同时,排沙漏斗的原型观测和实际应用表明,排沙漏斗的实际工程应用是成功的,与曲线沉沙池和厢形沉沙池等传统工程措施相比,它具有截沙率高、排沙耗水量小、造价低等特点。     

漏斗式全沙排沙工程试验研究及其应用

漏斗式全沙排沙设施是一种排沙耗水量小，截沙率高的泥沙处理技术，并已在工程实际应用中取得了良好的效果。本文通过其清、浑水流场特性分析表明，漏斗室内部水流特性有利于水沙分离和泥沙的排除。     

排沙漏斗切向流速分布规律的研究

经过多年的理论与实践研究，螺旋流排沙的原理与效果已被广大水利工作者所认同，但对其水流结构的研究成果并不多见。本文首先对排沙漏斗水流结构中最重要的部分，即切向流速分布规律进行了理论分析，然后利用激光多普勒测速仪对其进行了测试研究，为全面研究排沙漏斗水流结构提供了重要的参考依据。     

夏特水电站排沙漏斗模型优化

通过对夏特水电站引水排沙设施双排沙漏斗进行水力学模型试验,将原设计方案的漏斗直径、悬板高度、排沙底孔、底孔偏心距和进口涵洞等结构的关键尺寸进行了优化。上游干渠段在通过设计流量112.8 m3/s时,设计的排沙漏斗悬板高度不满足要求,导致干渠中水深过大,原设计方案的边墙高度不能满足过流要求。提出采用降低悬板高度、增大偏心距等方法来满足工程的要求。试验结果表明,在降低悬板高度、改变偏心距之后,干渠中水深明显降低,并且两个排沙漏斗中都易形成稳定的空气涡,提高了排沙率。     

明渠含沙水流的垂线流速分布特性研究

 为了进一步研究明渠中含沙水流的垂线流速分布规律,在水槽系统中对明渠恒定均匀含沙水流进行了系列试验,利用实测流速资料,计算分析了时均流速的垂线分布。结果表明：在宽深比比较小的明渠中对最大流速点修正的对数公式可以很好地符合实测数据;水槽中心位置的卡门常数要比其边壁附近的小;卡门常数随着含沙量的增加而减小。通过对明渠含沙水流垂线流速分布特性的研究,增强了对明渠含沙水流垂线流速分布规律的认识。     

明渠均匀流的摩阻流速及流速分布

在水槽系统上对明渠恒定均匀流进行了系列实验，利用实测流速资料，对明渠均匀流摩阻流速的各种方法（雷诺应力法、对数流速分布法、阻力平衡法等）的计算结果进行了对比，并分析了流速分布。结果表明：（1）利用阻力平衡法计算摩阻流速时应考虑边壁影响；（2）包含尾流函数的对数-尾流公式比单一对数公式可以更好的符合实测数据。用单一对数公式描述垂线流速分布时，应采用较小的Karman常数；（3）现有大量明渠均匀流实测资料中，用常用的Karman常数（x=0．4）时单一对数公式仍可以较好的表示全水深流速分布是因为采用了较大的摩阻流速。     

碎石土斜坡优先流渗流特征试验

为研究碎石土斜坡在雨水作用下的渗流特性,以2种不同级配的碎石土为坡体模型材料,利用自行设计的模型槽开展雨水作用下优先流渗流特征的试验研究。试验模拟降雨入渗及地下水变化,在碎石土斜坡内部生成浅层孔隙及深层管道网络,采用染色示踪技术结合图像处理分析碎石土斜坡内部大孔隙流、管流以及漏斗流的渗流特征及成因。试验结果表明,采用室内试验方法模拟降雨及地下水变化,对于展现坡体内部与外界水分动态交换过程,研究优先流非均匀流动特性是一种非常有效的手段。     

常曲率U型弯道水流紊动特性试验研究

采用三维声学多普勒流速仪,对水流三维流速进行了采集,对弯道水流的脉动进行了统计分析,研究了典型断面的紊动强度、紊动切应力、紊动能的分布。试验结果能够很好的揭示弯道水流的三维特性及分布规律。研究成果为进一步研究水流的紊动结构及泥沙的运动机理提供了参考资料。     

脉动水压力沿缝隙传播的试验研究

利用自行设计的专门实验设备,对脉动压力在缝隙中的传播规律进行了实验研究。结果表明,1) 缝隙内水体流动系受进口边界条件控制的流动;2) 缝隙末端开口时,缝隙中脉动压力振幅沿程减小;3) 缝隙末端封闭时,缝隙内脉动压力振幅沿程增加;4) 缝隙中的脉动压力在传播过程中均出现倍频放大现象。     

泄洪闸溢流堰面流挑坎布置研究

低水头泄洪闸溢流堰挑坎出口挑角和坎高对其下游出流面流流态影响较大。在两个泄洪闸工程面流消能试验成果分析的基础上,对其溢流堰挑坎挑角和坎高对面流流态的影响进行了分析。研究表明,若挑坎坎高a较小时,可适当增大挑坎挑角θ值,以增大挑坎面流运行的泄洪流量和下游水深的范围;低水头泄洪闸面流消能的溢流堰挑坎挑角一般可采用10°~15°,当挑坎挑角增大至15°时,可较明显增大挑坎形成面流而不产生回复底流的下游水深的范围,扩大了面流运行的水深区间,有利于工程的安全运行。     

圆管螺旋流输沙特性试验研究

螺旋流的流速分布有着与普通平直流不同的特点 ;运用圆管螺旋流的特性可以在管道中实现高浓度 ,远距离的泥沙输送。本文在试验的基础上对螺旋管流中的流速分布、泥沙的起动、起旋以及输沙等特性进行了研究 ,同时进行了理论分析 ,探讨了螺旋流高浓度输沙的可能性。     

唐山新华闸自动控制系统的研究

为实现闸门控制和用水计量自动化，研制开发了唐山新华闸自动控制系 统。该系统通过在新华闸管理所建立中央控制室，配置工业控制计算机，采用可编程控制器 对闸门进行实时监控，保证闸前水位满足工业取水要求，并通过流量计自动对工业用水进行 遥测。在取水口则装有无线发射装置，将监测数据送回中央控制室。该系统目前已投入现场 运行，效果较好。     

高速淹没冲击射流的压强特性

在试验室中研究了高速淹没射流对挡板的冲击压强特性。射流出流速度为10．36m／s～53．86m／s、厚度为3cm。测得最大时均冲击压强沿射流流程的变化规律以及挡板上的时均冲击压强的分布特性及扩散宽度。试验结果表明：在高流速范围内,挡板上的最大时均无量纲冲击压强与无量纲射流流程的平方根之间存在良好的直线关系。当射流流程大于80倍出流厚度时,淹没射流产生的冲击压强可以忽略。挡板上的时均压强分布存在较好的自模性,近似符合高斯分布。最后给出了挡板冲击区宽度的定量描述。