模型几何变态对弯道悬移质泥沙冲淤变形影响试验研究

选择变率e=1,2,4,6,8,10的系列弯道概化模型,采用相似的水沙条件进行动床模型试验,根据各变率模型试验成果与正态模型对比,研究模型几何变态对弯道悬移质泥沙运动引起的冲淤变形的影响,并分析其影响因素,为河工模型的试验研究和生产实践提供借鉴.研究结果表明,悬移质泥沙运动相似性与模型变率成反比,与宽深比和弯道曲率半径成正比;当模型变率不大于4、宽深比不小于6.3时,河床变形与正态模型基本相似,反之,则相似性较差;就满足弯曲河道悬移质泥沙冲淤变形相似性而言,模型几何变率不大于4为宜;在同变率条件下,河床变形的偏离程度,弯道段大于顺直段,弯道凸岸模拟采用动凸岸比定凸岸河床变形更为相似.     

推移质动床模型变率的选择与比降变态的研究

根据模型沙起动相似和水流阻力相似要求,推导出推移质动床模型变率应满足的条件,当模型实际采用的变率不能满足要求时,或因选沙不当不能满足水流阻力相似条件时,可采用比降变态方法调整模型水流,在推导出调整后的比降比尺计算式的基础上,分比降变陡和变缓两种情形进行了说明。     

河工模型变态问题研究进展

对河工模型几种变态问题及其对水流运动、泥沙运动和河床变形的影响进行了回顾与评述 .几何变态对顺直河段、弯曲河段和分汊河段的水流运动影响程度是有差别的 .几何变态对推移质和悬移质泥沙运动的影响也不一致 .应根据实际情况选择合适的几何变率 .时间变态对水流运动和河床变形的影响十分复杂 ,时间变率应受到严格控制 .     

潮汐河口汊道治理的数值模拟

河口地区受径流和潮流共同作用,水流运动十分复杂.河口汊道治理中,应把分汊河道与相邻水域作为一个整体进行研究.概化河口汊道地形,采用数学模型对整治、疏浚及整治与疏浚相结合方式工程前后的水流运动进行模拟计算.计算结果表明,丁坝群可有效提高治理汊道内的主槽流速,但分流比减小;疏浚可增加汊道水深,增加分流比,但流速增加不明显;整治与疏浚相结合的方式既能增加汊道水深又能提高主槽流速,而对分流比影响较小,可作为河口汊道治理的一种优选方式.     

变态模型研究现状与展望

变态模型作为研究动床问题的一种方法是众多学者探讨的重要课题,对几何变态对水流和泥沙运动的影响、时间变态问题以及变率限制问题等方面进行了简要阐述,为进一步研究变态模型提供参考。     

分汊河段船闸扩建对已有建筑物运行影响及改善技术研究

航运的发展促使内河航运枢纽中的船闸扩建工程日益增多,在已建枢纽基础上进行船闸扩建势必会改变现有工程河段的边界条件和水动力特征,从而对已有建筑物运行产生影响。结合富春江船闸扩建工程,采用整体物理模型试验,研究了分汊河段扩建船闸对已有建筑物的影响及相关改善技术。结果表明:富春江船闸位于峡谷分汊河段,扩建船闸及导航墙的兴建,导致汊道分流比发生明显改变,左汊主河道分流量增加、水位壅高,对发电、行洪产生不利影响;为减小扩建船闸的影响,需在右汊船闸隔流墙与江心洲之间开挖一条行洪渠道,以尽量维持河道原有分流比,但行洪渠道紧邻下游口门区,受渠道内集中水流影响,口门区通航水流条件不满足要求,船闸通航条件与发电、行洪相互制约;提出了在汊道进口设置节制闸控制分流的创新技术,通过节制闸调节两汊分流比,能够解决船闸通航与枢纽建筑物运行之间的相互影响问题。     

应用数学模型研究物理模型试验的变态率

物理模型试验仍然是各种水利工程决策与优化时的主要研究手段,但要定量确定物理模型试验变态率的影响仍有一定的难度。本文采用三维数学模型计算了不同变率工况下 Wang和 Ribberink的直槽试验和 Odagaard的 180°弯道水槽试验中的水流运动。比较了不同变率条件下沿流向、垂向和横向上的流速差异,以及弯道试验中二次流形态在不同变率下的情况。最终量化了变态率对物理模型试验结果的影响。计算表明,对于流向速度,变率对试验结果的影响较小,而对垂向和横向速度,影响很大。直道与弯道有较大差异,同目前物理模型试验采用的变态率范围基本一致。     

河工模型变率问题研究综述

 对模型变态的必要性、模型变态对水流泥沙运动的影响、变率允许值的确定方案等方面的前人研究成果作了综述。最后对有关变态问题进行了讨论，对今后研究工作作了展望。     

和畅洲段分流比及河槽容积与航道条件关系研究

为了提高对长江下游和畅州汊道演变规律的认识,以该河段大量实测资料为依据,从分流比、河槽容积以及航道条件的相关关系出发,分析了其河势的演变及航道存在的主要问题。研究表明,在和畅洲右汊分流比小于30%、0 m以下河槽容积小于0.8亿m3时,航道条件总体趋于恶化。对和畅洲水道河势控制和航道整治思路进行了初步的探讨,建议采取的工程措施包括,适当加大右汊分流比、增强右汊水流动力条件、稳定并提高右汊现有河道容积。     

变态船模试验中的有关问题

当水流模型与船模分别为正态和变态时,均存在有关相似性问题。文中对变态水流模型上应用变态船模的有关问题进行了分析和讨论。     

温排水模型试验中变态率对流场和 温度场的影响

通过设计一系列温排水模型试验,研究不同模型几何变态率对典型环境流条件下流场和温度场的影响。结果表明：变态率ε的增大（ε≤3）对典型流场的纵向流速以及水流特征点分布均有所影响,但都没有改变原有工况（ε=1）的流态特征和分布结构。随着变态率ε增大（ε≤3）,温排水向上游发生偏转,表面温度场温升包络面积逐渐变大,主流区垂向温度分布规律基本没有发生变化,但垂向温度梯度加大,热水层厚度趋向变薄。     

空腔回流区水沙特性的计算分析

建立了回流区水深平均平面二维水流泥沙数学模型，提出了平衡输水模式下回流区泥沙淤积计算方法；工江科学院空腔回尼沙淤积水槽试验数据，验证了回流区泥沙淤各计算方法的可行性和精度；通过数模计算分析，一方面加深了空腔回流区环流结构及含沙量分布的机理认识，另一方面研究了模型主炫对回流区水沙特性的影响。     

山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大，且河床粗糙，阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糖率相似的要求，此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺，模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型，实验结果表明，比降变态的方法可以使模型糙率和阻力满足相似要求。     

韩江三角洲河网航道整治水动力数学模型

对韩江三角洲河网区河道进行概化,采用Preissmann有限差分格式和松弛迭代法建立韩江三角洲河网水动力数学模型,并利用2005年的实测水文资料对韩江三角洲河网的水面线、分流比进行验证,最后对2个整治工程方案的整治效果进行模拟计算和方案比选。结果表明:水位计算值与实测值误差一般小于0.05m;分流比计算值与实测值误差小于1%;在整治流量条件下,各河道水位变化很小,分流比增加值最大为2.35%;在洪水条件下,水位壅高值最大为0.07 m,分流比增加值最大为2.06%。     

潮汐河口泥沙物理模型设计方法

潮汐河口水流系一典型的非恒定往复流，水沙运动、泥沙模型的设计远较河流模型复杂，许多问题尚无定论。本文论述了潮汐河口各类泥沙模型的相似律，指出了各类泥沙模型选沙的主要原则和时间变态的处理方法。     

赣江入鄱阳湖尾闾东西河分流比变化规律分析

赣江尾闾在南昌段的裘家洲、扬子洲首次分为东、西河,其分流比变化特性直接影响到下游河道的稳定、防洪、航运、水生态水环境等方面的安全问题。影响分流比的因素众多,主要选取了过流条件和入湖水位两个因素,采用资料分析和模型试验的方法,分析了赣江东、西河分流比变化规律及其影响特征。对1998年以来裘家洲分流口东、西汊的断面演变状况进行了对比分析,结果表明:西汊在不同水位条件下的过水面积增大是西河分流比增大的主要因素;西河入湖水力比降降低幅度较东河要小,东河甚至出现了倒比降,这些均是影响分流比的重要因素。为此,进行了试验研究,试验结果表明:东河入湖水位对分流比的影响相较于西河而言更为显著,水位的变化幅度与分流比的变化呈线性相关关系,而且随着流量的减少,对分流比的影响更为敏感;西河分流比的变化与流量呈线性关系,东河分流比与流量则呈幂函数关系。     

WALL EFFECTS ON FLOWS PAST TWO TANDEM CYLINDERS OF DIFFERENT DIAMETERS

Flows past two tandem cylinders of different diameters placed centrally in a channel with fixed centre-to-centre spacing 6D and diameter ratio are simulated based on the Lattice Boltzmann Method(LBM).In all the simulations,the diameter of the smaller cylinder is chosen as the characteristic length.The Reynolds number based on the average inflow velocity is 20-120 and studies are over the range of blockage ratio 2-8.In both Small-Big Arrangement(SBA)and Big-Small Arrangement(BSA),the effects of the channel width and Reynolds number on the flow structures and force coefficients are studied.Results show that the flows in BSA are more regular than those in SBA for the same flow fields.In BSA with and,the force coefficients all fluctuate with constant amplitudes and a coupled frequency,the coupled frequency becomes small as the blockage ratio decreases and by an exact test we give out the relation of the blockage ratio and Strouhal number.As the blockage ratio decreases to 2,there exist pitchfork bifurcations in both SBA and BSA,and results show that the critical Reynolds numbers of pitchfork bifurcations for SBA and BSA are both between 60 and 80.In SBA with,the flow structure has a static asymmetric mode.It is found that the channel width has also an effect on the critical spacing where the flow changes from single body mode into co-shedding mode.By an accurate survey on flows past two cylinders with equal diameters placed inside a channel with the width,the relation between channel width and the critical spacing is given and results show that the critical spacing increases as the channel width increases.