有压直角弯管水流流动特性数值模拟研究

采用湍流模型对直角有压弯管管流的流速特性进行了三维数值模拟,分析了直角有压弯管在不同入口流速情况下水流的流动特性。研究表明:该模拟方法为进一步研究直角有压弯管流速特性影响提供了条件,并对预防水利工程弯管设计中造成不必要的损失提供了参考。     

有压直角弯管水流流动特性试验研究

以有压直角弯管内的水流为研究对象,通过理论分析、物理模型试验相结合的研究手段,对弯管内的水流流速特性进行研究,揭示了45°弯管处水流流速的分布规律.观测到了不同入口流速工况下流速的变化规律.物理试验提供的测量数据为数值模拟方法的选择和验证建立基础,为进一步研究入口流速大小对直角有压弯管流速特性影响提供条件,并且对预防水利工程弯管设计中造成不必要的损失提供了重要参考.     

明渠岸边横向取水口水力特性的试验研究

对明渠岸边横向直角取水口的水力特性进行了试验研究。在试验室的水槽中，通过三维超声波流速仪(ADV)测得了取水口的流速数据，试验中针对不同的分流流速比，测取了主水槽的表底层分流宽度、进水口门流速场以及紊动能k和雷诺应力的分布。试验结果显示在取水口附近的水流结构具有明显的三维特性。取水口断面的流速分布与正常的明渠流速分布不同，其断面的最大流速常常在底层。     

冲口门水闸过渡段挡墙设计对结构静力及渗流场影响研究

基于南朗镇冲口门水闸过渡段挡墙结构的设计优化,采用UG建模与数值仿真计算的方法,分析了不同拐角设计方案下结构静力与渗流场特征。流量愈大,挡墙拉应力愈大,流量梯次增长48 m³/s下,折线、直角与圆弧拐角方案中拉应力分别平均可增长8.7%、9.6%、4.8%;拐角直角、圆弧式挡墙拉应力为最高与最低;直角与折线拐角方案中土压力在高流量工况下具有较高水平,而圆弧拐角方案下土压力分布水平低于前两者。挡墙拐角处变形高于两侧,拐角区域分布有大变形,3种拐角方案中最大位移值差异较小;直角拐角方案受流量促进影响下位移增幅最大,而圆弧拐角增长最慢。研究得到渗流场中折线拐角方案流速水平及波幅均为最高,圆弧拐角方案流速适中,且其波幅最低。综合静力与渗流场影响特征,圆弧拐角挡墙方案更适配冲口门水闸过渡段。研究成果可为水工结构设计优化多维度评价提供参考。     

含沉水植物河道水流流速特性研究

在梯形平底水槽中,用塑料草模拟了沉水植物对水流的影响。结果表明:(1)流速不同、相对植物高度不同的情况下,植物对流速的影响是不同的;(2)含沉水植物的水流垂向流速分布曲线存在一条流速分界线,在其上部流速变大,下部流速变小,流速分界线在植物冠层以上,在相对水深h/H=0.3附近;(3)两株植物叶片之间是否有交叉重叠对水流的阻碍作用是有区别的;有交叉重叠时会额外增加水流阻力;在流速分界线以下,叶片有交叉重叠时流速减小幅度较大。     

含沉水植物河道水流流速特性研究

在梯形平底水槽中,用塑料草模拟了沉水植物对水流的影响。结果表明：（1）流速不同、相对植物高度不同的情况下,植物对流速的影响是不同的;（2）含沉水植物的水流垂向流速分布曲线存在一条流速分界线,在其上部流速变大,下部流速变小,流速分界线在植物冠层以上,在相对水深h／H=0．3附近;（3）两株植物叶片之间是否有交叉重叠对水流的阻碍作用是有区别的;有交叉重叠时会额外增加水流阻力;在流速分界线以下,叶片有交叉重叠时流速减小幅度较大。     

不同附体布置下的三体船波浪中运动数值模拟研究

三体船船型通常由一个主船体和两个附体所组成,附体的不同布置位置对船舶整体耐波性有显著影响.该文采用三维直角网格计算流体力学程序(CNT-CGCFD),研究了不同附体布置方案下的三体船在规则波中的垂荡与纵摇运动.其中自由液面采用THINC/SW方法进行捕捉,物体表面及运动边界采用IBM方法进行模拟.该文的数值模拟结果与实...     

同流中不同流速比对多孔热浮射流的影响

利用雷诺应力模型对同向流动环境中3孔热水浮射流进行数值模拟,得出了不同流速比下的速度场,温度场,并对结果进行了对比分析。探讨了不同流速比时各股射流之间的相互影响,最后得出3种流速比下的射流轨迹线。     

进水流速对自清洗网式过滤器排污系统内部流场影响数值分析

为研究自清洗网式过滤器排污系统内部流场随不同进水流速的变化规律,依据GAMBIT软件建立了排污系统自动吸附装置的物理模型,利用FLUENT软件对自清洗网式过滤器排污系统自动吸附装置内部流场进行数值模拟,分别得到了不同流速条件下自动吸附装置内部压力、流速和湍动能变化规律。模拟结果显示,随着吸沙组件入口流速的增大,过滤器排污系统自动吸附装置内部压力、流速及湍动能也随之增大,该变化规律与试验所作出的分析结果定性一致。将模拟结果与实测结果进行对比分析,利用均方差E_(RMS)检验模拟结果与实测结果的离散程度,得到E_(RMS)=0.001 56,验证了模拟结果的可靠性,说明本模拟具有较好的预测性。根据模拟结果,当排污流量较大时,可有效提高过滤器自清洗效果,缩短过滤周期,但会导致过滤器产生较大水头损失。研究结果为相关专业设计人员提供参考。     

基于FLOW-3D的明渠壅水断面流速特征研究

随着传感器技术的发展,渠道流量测量技术有了新的突破,目前渠道流速大多是根据点流速进行计算,但在渠道内因阻滞作用的影响,同一断面上的水流速度分布会随着水深的不同而不同。为探讨不同水深边界情况下,明渠剖面流速分布特性。文章截取某梯形渠道100 m渠段,利用FLOW-3D进行建模,模拟了不同的下游壅水情况。通过对不同水深情况下剖面流速分布的研究,采用固定流速系数的方法进行分析,给出了在壅水高度小于20 cm的情况下,可以达到测量精度(误差不超过±10%)的水流速度系数。通过模拟计算,拟合出了水流速度系数随水深变化的曲线,对流速系数进行修正后可使测流误差小于1.40%。     

基于CFD的管道漏损模拟检测与评估研究

为研究管道漏损对供水管道中水力要素变化的影响,基于计算流体动力学（CFD）方法模拟分析了有、无漏损点和不同漏损点尺寸下供水管道内部水流流动及流场变化过程。以1^#管道模拟结果为例,t=4 s时,无漏损管道拟设漏损点附近流速为0.16 m/s,压力为0.015 kPa;漏损管道漏损点附近流速峰值为0.32 m/s,压力峰值为0.068 kPa。管道整体结果表明1,管道无泄漏时,拟设漏损点附近管段内压力和流速波动较小;因泄漏,漏损管道漏损点附近管段内压力和流速出现峰值,且由沿程变化曲线可得,漏损点下游管段内压力和流速大小明显低于无漏损管道。不同模拟条件下漏损点所在管道内流速和压力具有相似的数值变化规律,但压力比流速变化更剧烈。漏损点尺寸大小与管道内流速和压力的数值变化成反比。本研究对供水管道漏损监测方案制定及监测设备布局优化具有重要的参考价值。     

球阀阻力系数的数值模拟及流场分析

论文针对自行设计的调节型球阀，以标准k—ε模型为依据，利用GAMBIT软件生成流道模型，并利用FLUENT软件对设在管道中的球阀进行了流场数值模拟，研究了在不同开度及流速下的流道内的流态以及球阀阻力系数。数值模拟研究发现当球阀开度为20°左右时阀门前后形成漩涡流态，随着开度逐渐增大到70°左右时，紊流流态逐渐消失。同时流速对阻力系数也有一定的影响，随着流速的增大，阻力系数趋近于定值。     

不同流速对鲫鱼推进效率影响的数值研究

鱼类趋流性的试验和鱼类游动的数值模拟是当前研究的两个热点,大多数鱼类不仅有趋流特性而且还能高效节能的向前推进,开展鱼类趋流性与推进效率关系的研究既能完善鱼类推进机理理论,也能在鱼道设计时提高其过鱼效率。本文以鲫鱼在不同恒定流速中的实测游泳数据为依据,利用计算流体力学软件flow-3d对鱼类波状摆动进行数值模拟,建立鲫鱼游动的数值计算模型,研究在不同流速下鲫鱼完成一个运动周期后所对应的推进效率。结果表明,随着流速的增大鱼的推进效率呈现出先增大后减小的变化趋势,当流速条件为0.5 m/s时对应的鱼类推进效率值最大,也是推进效率随流速变化的转折点。该研究获得了鲫鱼在顶流运动状态下鱼类推进效率与流速条件之间的相关关系。     

植被覆盖下坡面流的水流特性实验研究

为研究柔性植被和刚性植被覆盖下坡面流的水流特性,用水槽模拟坡面,PVC塑料薄膜模拟植被,通过调节水槽的坡度和柔性、刚性植被覆盖度对坡面流的水流流态、流速、水流深度进行了研究。经过多组实验得出了大量植被覆盖下的坡面流水力特性数据,并通过数据分析,总结了在不同植被覆盖、不同坡度条件下坡面流流速的变化规律。最后得出,通过减小坡面流流速、增加水流水深、控制水流流态、选择刚性植被覆盖坡面,可减少对坡面土壤的水力侵蚀。实验结果对控制流域非点源污染和选择水土流失防治措施有参考作用。     

化子泵站弯道最大流速变化规律数值模拟研究

为保障拟建慈江化子泵站下游弯道凸岸重点建筑安全,采用经实测资料验证后的数学模型,对化子泵站下游河段的流态及流速分布情况进行了数值模拟研究。通过数值模拟得到了不同水位、流量、机组运行方式组合条件下,化子泵站运行时下游弯道处水动力特性变化规律,给出了不同组合条件下下游弯道处最大流速及出现位置,分析了最大流速与泵站出流流量、运行方式、下游水位之间的关系。     

不同水头与流量条件下堤防梯形决口水流特性数值模拟

本文对有矩形障碍物的溃坝算例进行模拟验证,将FLOW-3D计算的速度场结果与FLUENT、Wang的结果进行对比,三者结果基本一致,验证了Flow-3D软件用于堤防决口三维数值模拟的可行性.采用某实际河道堤防简化建模,建立了在决口口门形状、尺寸一定的条件下,上游不同水头、不同流量工况下的堤防决口三维数值模拟.分析结果表明:不同水头、不同流量作用下决口较大的流速平面分布主要分布在决口上游进口左侧发生水跌处.因此,在进行决口封堵时,应注意预先做好决口上游侧的裹头处理,防止在封堵的过程中因流速过大导致溃口口门扩宽;在选取封堵材料时,也可根据溃口处流速分布来选择相应的封堵料粒径.     

基于数值模拟的平原河流弯道生态治理研究

建立基于有限体积法的平面二维水动力模型对海河流域鲁北平原典型河流弯道进行数值模拟,模拟研究不同流量和不同河床形态条件下河流弯道水流流速,并根据流速与河床冲淤关系分析不同工况下河床、河道边坡的冲淤变化,选出适宜河流弯道生态治理的河床形态,即在原始自然河床基础上进行拓宽、保持自然状态的河床形态。该河床形态的弯道流速梯度小,可以减缓两岸流速分布的不均匀性,水流动力轴线趋于河道中心线;水流流速分布趋于平缓,水面横比降小,弯顶下游低流速区域小,可以减少泥沙淤积。结合土壤生物工程技术,根据弯道水流模拟分析结果,提出平原区典型河流弯道生态治理的布设方案:弯道处河床只添加生态丁坝,或在主河槽处添加高度为15 cm及以下的潜坝。治理方案模拟结果表明添加生态丁坝可以较好地改善弯道水流流场。     

南水北调金湖站抽调水对宝应湖围网养殖区水动力的影响分析

为研究南水北调金湖站抽调水对宝应湖围网养殖区水动力的影响,通过利用MIKE21软件构建金湖站站下水域二维水动力模型,设立了设计工况、正常运行工况及多种对比工况,分析站下水域在不同抽水规模、不同初始水位条件下的流速变化情况。通过分析模拟结果可得,抽水引起围网区出现瞬时流速峰值。其中,靠近泵站的围网区口门处流速峰值最大,且抽水规模越大,初始水位越低,围网区瞬时流速峰值越大;通过模拟优化后的泵站运行方案,得出分段开机抽水可有效削弱围网区流速激增的现象。     

管形对含不凝气体蒸汽流动与凝结换热特性的影响

该文通过数值模拟,研究了不同形状的换热管内含空气的水蒸汽在不同当量直径和流速下的换热和流动情况。模拟结果表明:在不同当量直径下和流速下,正方形换热管的凝结换热系数始终最大;在大管径和低流速,正三角形换热管内的换热系数低于圆形换热管,随着管当量直径的减小和流速的增大,正三角形换热管的换热系数在管长超过一定值后反而高于圆形换热管;随着当量直径增大,正多边形角区对换热的影响越明显;当量直径不变,随着流速增大,正多边形角区对换热的影响距离越长,影响程度越小;当量直径较小时,在不同流体流速下,正方形换热管内的压降最低。     

随机质点瞬时加速度谱的构建方法探讨

基于随机过程理论、应用统计学、随机信号分析理论,通过试验实时量测了5种不同流量条件下,顶冲角度分别为83.87°、54.82°、21.71°、2.24°时,不同断面水深对应的60余组瞬时流速信号,构建了随机质点瞬时流速概率模型,并以此推出了随机质点瞬时加速度谱概率模型及随机波列模拟方法。结果表明:基于赖斯白噪声理论的波动模拟新方法构建随机质点瞬时流速概率模型精准可靠,推求的随机质点瞬时加速度谱真实有效。