塔什米里克弯道式引水枢纽平面二维水沙数值模拟

针对新疆盖孜河塔什米里克弯道式引水枢纽工程上下游泥沙淤积及冲沙过程中大量推移质泥沙磨蚀建筑物的问题,运用CCHE2D软件构建了塔什米里克引水枢纽工程平面二维水沙运动模型,据此研究了泥沙输移情况及其颗粒分布规律,并对模型进行了验证。模拟结果表明,河床推移质自上而下输移过程粒径分布呈上粗下细的分布规律、推移质单宽输沙率与上游来流量呈正相关性;同时针对引水口的泥沙淤积问题,计算并提出"间歇冲沙"的闸门优化运行方式,有效降低了河床泥沙淤积量,为解决类似引水枢纽工程泥沙问题提供了参考。     

通用河网二维水沙数值模拟

合理的水沙数值模式可为水流运动、河床演变的分析提供依据。基于通用河网二维水流的计算模式,将流域二维河网划分为单一河道、树状河道、环状河道和十字形河道等河网二维基本计算单元,采用二维浅水方程和悬移质输沙基本理论建立节点水位和悬沙控制方程,通过不规则稀疏矩阵的求解获得所有节点上的水位、流速及含沙量,实现全流域的二维水沙耦合计算。通过长江下游澄通河段的验证,在汊道处的计算能很好地体现流场间的相互作用,该模型能满足精度要求。     

水电站近坝区水沙输移二维数值模拟

以萨拉康水利工程为例,采用平面二维水沙模型对近坝区域的水沙运动进行计算研究,分析了敞泄排沙条件下上引航道、泄洪闸、厂房等区域的泥沙淤积分布。结果表明,萨拉康水利枢纽工程运行30年后,泄洪闸前的泥沙淤积不会影响闸门安全运行;上引航道口门区主要受主流回流的影响,产生回流淤积;厂房段的拦沙坎与冲沙底孔可有效保护厂房进水口。     

基于改进VIC模型的岔巴沟流域水沙耦合模拟研究

针对流域水沙模拟问题,在可变下渗能力(VIC)模型的产流单元和河道汇流中分别耦合物理概念的产沙和汇沙结构,构建了能够模拟水沙时空变化的分布式水沙耦合模型,并应用于黄土高原岔巴沟流域1987~2006年10场洪水的模拟和验证。结果表明,水沙耦合模型具有较好的精度,对流域输沙量模拟的平均绝对值误差为22.2%,对输沙率过程模拟的确定性系数达到0.61,同时耦合模型能够模拟流域产沙汇沙的空间分布特征,具有较大的应用潜力。     

三峡库区黄花城河段泥沙淤积情况的二维数值模拟

为准确反映三峡库区真实的泥沙淤积情况,以已有二维平面水沙模型为基础,考虑絮凝及床面泥沙固结后密度变化等因素,改进细沙冲淤判别标准,推导出泥沙运动及河床演变方程,将改进后的模型应用于三峡水库典型淤沙河段黄花城河段的泥沙冲淤变化模拟中,模型计算值与实测值对比结果表明,模型模拟精度较好,改进的泥沙模型可较真实地反映库区细沙的输移特性。在此基础上,利用该改进模型预测水库运行未来20年(2013~2032年)黄花城河段的演变趋势,发现主要淤积部位在左汊,且重点淤积部位逐渐向左汊出口转移,右汊淤积发展相对缓慢,该河段仍保持淤积状态,但整体淤积速率有所放缓。研究成果对于准确预判三峡库区的泥沙淤积状况意义重大。     

不同进口位置下分离鳃的水沙流场数值模拟

为研究进口位置对分离鳃内水沙流场的影响,运用CFX软件并采用混合物模型和RNG κ-ε模型,对不同进口位置分离鳃的速度场及浓度场进行动水条件下的数值模拟.结果 表明,相对于进口1、2、4,进口3分离鳃内部环境较为稳定,形成的畀重流更明显;动水环境中,过滤出的清水循环位于远离进口的区域,在底部进口的分离鳃中,清水层位于分...     

蒸汽喷射器内二维流场的数值模拟研究

通过求解二维N-S方程．对以水蒸气为工质的喷射器内复杂的流场进行数值模拟。分析比较了四种不同的湍流模型，Chen-Kim修正的k-ε模型用于数值模拟，分析了工作参数及喷射器结构对喷射器内部的流场及出口激波的形成的影响，得出了喷射器设计的优化方案。     

梭锥管混浊流体分离装置转角优化数值模拟研究

基于PIV实测的梭锥管内水沙两相流场的流速资料,对拟采用的数学模型及其参数进行了试算和比较,选出符合梭锥管内水沙两相流动的数学模型及其参数。建立了10种不同转角的梭锥管模型,模拟计算了泥沙平均粒径为0.045mm、含沙浓度为5kg/m3时各梭锥管内部的泥沙浓度和速度场,对比分析了不同转角下梭锥管内的速度场和浓度分布特性。结果表明,经过相同时间分离并沉降至梭锥管底部的泥沙平均体积分数值随转角的增大先增后减,在40°α45°范围内达到峰值,水沙分离效率最高;靠近清水溢流口附近的泥沙浓度随转角的增大先减后增,在40°α45°范围内达到最小值,即在该角度范围内,随水流上升的泥沙量最少,溢出水流的含沙量最低。     

平面二维明渠非恒定流的数学模型

基于边界拟合坐标技术生成正交曲线网格,利用ADI法构建了在计算区域内对二维浅水方程求解的通用数学模型,加入迭代思想,提高了模型计算精度.将该模型用于长江南通河段进行算例验证结果表明,该模型能较好地模拟实际工程中水流的基本规律.     

二维山脊对风力机尾迹影响数值模拟

为了研究风力机在二维山脊的排布,采用CFD商用软件对二维山脊进行了数值模拟,发现压缩效应的存在使来流风速在山脊顶端速度增大,而山脊下游流动紊乱,不适合放置风力机。在二维山脊顶端放置一台风力机,对山脊和风力机进行数值模拟显示,压缩效应的存在使山脊顶端风力机所受扭矩增大。在二维山脊顶端放置一台风力机,同时按照文章得出的最佳距离在其上游放置一台风力机进行数值模拟,分析了上游风力机对二维山脊和山脊顶端风力机的影响。     

黄河下游洪水演进预报水沙数学模型可靠性检验

采用以花园口至孙口河段为基础建立的黄河下游河道洪水演进预报水沙数学模型，在一次有组织的测试中直接将模拟范围下延至利津(即花园口至利津河段)，进行了1994年8月洪水现场检验计算，模型仍能成功模拟黄河全下游河道洪水的水沙传播、水位变化及河床冲淤变形过程，由此可见，模型中有关参数表达式在黄河下游水沙运动模拟中具有一定的通用性和稳定性，不需要通过试算作任何调整，模型预测结果可靠性强。     

降雨时空变化对泾河流域水沙的影响

降雨时空分布是影响流域径流和泥沙输送的主要因素,阐明流域内径流、泥沙随降雨时空分布的变化规律,对流域洪水预报和水土流失防治具有重要的指导意义.为此,通过设置6种降雨时空分布情景,基于SWAT构建泾河流域日尺度的水文模型,分析了降雨对径流泥沙过程的影响.结果 表明,改变降雨中心对径流到达峰值的时间影响最大,仅在上游降雨可...     

初始浑水含沙量对沉淀池中流速分布的影响

为研究初始浑水含沙量对河水滴灌重力沉沙过滤池中沉淀池内流速分布规律的影响,对5种不同初始浑水含沙量下沉淀池内的水沙两相流流场进行了数值模拟。通过对比分析不同初始浑水含沙量下流速沿水流方向和沿水深方向的分布规律,可知不同初始浑水含沙量下浑水流速沿水流方向变化规律与水深方向不同;但初始浑水含沙量越大,流速沿水流和水深方向增加或减小的幅度也就越大,越容易在沉淀池尾部形成较大回流,从而导致水流将部分泥沙带出沉淀池,使沉淀池的水沙分离效率降低。     

龙川江流域上游地区河流泥沙输移变化及影响因素

为了解龙川江流域上游地区河流泥沙输移变化特征及影响因素,基于金沙江一级支流龙川江上游地区1970~2012年的逐月输沙量、径流量和降雨量等数据,采用均差累积曲线、Yamamot检验和小波神经网络耦合模型等方法,探讨了该区输沙量变化特征及其影响因素。结果表明,龙川江上游输沙量年内分配极其不均匀,主要集中在5~11月,尤其是7~9月集中了全年输沙量的近70%;40多年来,研究区河流输沙量变化可以分为三个阶段,1970~1984年为减少阶段,1985~2002年为增加阶段,2003~2012年为减少阶段;气候变化是龙川江流域上游年均输沙量变化的主要控制因素,而人类活动的贡献率相对较小,但越来越显著。研究结果为该区水电建设等提供了理论依据。     

高含沙水流对中小水库的影响及水库减淤措施

针对我国西北地区高含沙水流的形成原因以及库内水沙运动的特点,对高含沙地区中小水库淤积现状及水库淤积形态进行了分析,提出了减少中小水库淤积的基本措施,即加强流域水土保持治理是防止淤积的根本办法、设排沙底洞是减淤的辅助措施、汛期采用异重流排沙是减淤的关键。     

河流重金属污染物迁移转化的数值模拟

在重金属模型研究成果的基础上建立了一维河流重金属迁移转化模型。描述了重金属随水流的迁移过程以及在不同相态之间的转化关系,并运用泥沙工程学原理给出了重金属随泥沙沉降、再悬浮的半经验表达式。结合镉污染事故实测资料,对模型进行了参数率定和验证。计算结果表明,模拟结果较准确,能反映重金属随水流运动和变化的过程。     

基于固液两相流的离心泵内部流场数值分析

为了初步研究泥沙颗粒直径对离心泵性能及内部流场的影响,本研究采用particles粒子模型对某离心泵进行全流道数值模拟实验。重点分析了在相同泥沙颗粒体积分数和不同来流泥沙颗粒直径下叶片表面的泥沙颗粒的体积分数分布、泥沙颗粒速度分布的情况。结果表明:由于固体的存在使得流动不稳定,同一离心泵在固液两相流介质下运行较单相流介质会不同程度使泵扬程和效率下降,在相同工况下,随着泥沙颗粒直径的增加,叶片表面泥沙颗粒体积分数上升,且有向压力面偏移的趋势,叶片表面泥沙颗粒速度也逐渐增大;导致叶片进水边、叶片吸力面出水边磨损较为严重。该研究可为以含沙水为工作介质的离心泵设计提供一定的参考。     

多泥沙河流水电站水轮机转轮内部流动数值模拟

针对多泥沙水电站水轮机转轮的泥沙磨损问题,以HLA351-LJ-275水轮机为模型,对水轮机在设计工况下,运用N-S方程和标准κ-ε湍流模型,利用CFX求解器进行仿真流动模拟。水轮机转轮进口沿叶高20%、50%、80%流面的压力、泥沙速度及泥沙体积分数分布的数值结果表明,水轮机转轮叶片工作面压力大于背面且最小压力高于气化压力。泥沙速度在叶片进水边和出水口位置普遍较高。水轮机转轮叶片工作面的泥沙体积分数大于背面,叶片工作面的泥沙体积分数在叶片出水口普遍较高,叶片背面的泥沙体积分数在叶片进水边普遍较高。研究结果对多泥沙河流水轮机转轮叶片的泥沙磨损评估及维修具有指导意义。