淹没水跃Fr数对消能率影响数值模拟研究

淹没水跃具有一定的淹没度和紊动性,同时还具有变化复杂的自由液面,在水利工程中主要发挥着消能的作用.通过对淹没水跃流态与实际消能率的深入研究发现,低Fr数淹没水跃的实际消能率与名义消能率差距较大,而且经验公式计算的消能率值是偏大的,低Fr数水跃常见于平原地区的水利工程中,因此在对其消能设施设计时应引起足够的重视.     

淹没水跃的数值模拟

本文通过求解时均N－S方程κ－ε紊流模型，数值模拟了淹没水跃由静止到最终稳定的全过程。采用隐式非正交同位网格有限体积法离散控制方程组，利用动网格技术跟踪自由表面，并由Orlanski开边界条件得到无反射的出口边界。文中给出了淹没水跃在不同时刻自由表面形状、内部流场结构和流速矢量的变化情况，并与试验资料进行了比较。结果表明，本文方法能够准确有效地描述淹没水跃这类复杂自由表面流动的紊动特性。     

淹没水跃的逆向流速

本文描述了对溢流建筑物下游产生的淹没水跃进行的试验研究。当下游明渠的尾水深度超过亚临界水深时，即产生淹没水跃。这种情况很常见，特别是在低溢流结构中。淹没水跃产生的涡流具有巨大的逆向自由表面流速，这种现象经常使粗心游客受伤害，因此又被称为“淹没机器”。通过理论推导和试验论证，我们定量分析了在各种水力上的危险高流速。     

水垫塘淹没射流的数值模拟

本文分析了水垫塘内的淹没射流因受固体边界的约束,其流动特性不同于淹没自由射流,而具有各向异性的特点,论述了应用数值模拟的方法研究该问题的重要意义。应用紊流代数应力模型计算了简单边界条件下淹没碰壁射流的扩散规律及紊动特性,对计算结果与试验实测资料作了比较。     

淹没水跃激起闸门振动浅析

闸门振动是水利水电工程中较为普遍的现象。文章对闸门下游淹没水跃作用在闸门上的脉动压力试验研究成果作了简要综述，并结合某工程，对淹没水跃引起闸门振动作了浅析     

淹没水跃导墙上脉动压力的幅频特性

本文用实验方法研究淹没水跃条件下导水墙面上脉动压力的幅频特性，根据实验结果，文中给出了各测压点脉动压力的均方根值表，脉动压力分布曲线，最大脉动压力的预期值及其变化范围，并将其与其它工程资料比较，除此之外，文中还给出了脉动压力的主频率表，不同频率区间对脉动压力贡献的百分比，还讨论了面板不同部位的主要压力脉动源及脉动压力的因素。     

淹没水跃诱发平板闸门振动机理

闸门振动是水利工程中甚为普遍的现象，通过对闸下淹没出流的实验分析，认为闸门振动是由跃区表层大尺度旋涡引起的。     

淹没紊动射流三维流场特性的数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型对有限空间的单孔、双孔紊动射流的流场进行了三维数值模拟研究。研究结果表明:无论入流条件如何变化,经无量纲处理后的轴线流速分布曲线几乎都落在同一条无量纲速度分布曲线上,说明流动存在相似性。双孔射流时,流场存在分区结构,在不同的喷嘴间距下,射流的卷吸程度不同,S/D越大,射流之间的卷吸掺混作用越弱。     

水垫塘多层淹没射流数值模拟及消能研究

本文对纵向多层淹没射流水垫塘流态进行了数值模拟，将能量方程耦合于ＳＩＭＰＬＥ算法中使计算结果与实测值更为接近．文中分析、比较了单层和多层射流入塘后的水流结构及消能机理．研究表明，由于多层射流的能量耗散加快且分布均匀化和“动水垫”效应，使其在充分发挥水垫消能作用，提高消能率和降低塘底动水荷载及冲剧等方面明显优于单层射流．     

闸门底缘倾角对淹没水跃的影响

采用标准k-ε紊流模型和VOF模型对过闸水流的淹没水跃现象进行了模拟,从沿程水面线、流速分布及壁面压力等方面分析了平面闸门下游倾角对淹没水跃的影响,结果表明:随着闸门下游倾角的增大,水跃发生的位置逐渐向上游转移;在确保闸门自身结构稳定的情况下,闸门下游倾角取30°~45°较为合理。     

闸后水跃水流的数值模拟

本文采用Ｋε紊流模式和体积率（ＶＯＦ）跟踪自由水面的方法，模拟了闸后水跃的水流结构，并与试验进行了比较，计算结果与试验资料基本吻合．通过体积率函数更新流场空间点的密度分布，描述、显示了水跃区的掺气现象和水面波动状态．     

低佛劳德数掺气坎空腔回水问题研究

为解决低佛劳德数缓坡泄洪洞掺气坎空腔易发生水流回溯,影响进气的问题,结合大渡河大岗山水电站泄洪洞,采用k-ε紊流模型对连续式掺气坎、连续式掺气坎加局部陡坡以及U型掺气坎加局部陡坡三种体型的掺气坎进行了数值模拟和物理模型试验,结果表明设置U型掺气坎可以有效地抑制水流回溯,稳定掺气空腔,消除空腔内积水,增大气水交界面积,提高掺气效率,而且具有体型简单等优点。     

水下淹没建筑物局部流场数值模拟及河床冲刷分析

采用二维沿水宽平均的水流数学模型对河流中淹没建筑物附近的流场进行了数值模拟。通过将水流在河底的剪应力与相同条件下Shields曲线对应的泥沙临界起动拖曳力做对比,判定河床冲刷与否。文中计算了当淹没建筑物对河道断面压缩比例不同时的流场,给出淹没建筑物下游局部漩涡范围、局部冲刷范围及根据临界剪应力判断的最大冲深部位。结果表明:计算得出的结论合乎规律;当淹没建筑物压缩河道比例小于50%时,在建筑物下游形成一个小范围的漩涡,不是河床冲刷的主因;随着压缩比逐渐增大,建筑物下游漩涡区也增大,由一个涡变化为两个涡,转变为河床冲刷的主要原因。     

水工钢闸门可靠度分析

在结构可靠度理论的基础上 ,根据水工钢闸门的运行特点 ,对其主要随机变量的分布规律和统计量进行初步研究 .在论证用三维有限元计算闸门强度控制点的基础上 ,利用应力系数法引出控制点的极限状态方程 ;用常用的可靠度计算方法求出闸门的可靠指标 ,并计算出相应的安全系数 ,对闸门的安全度进行初步估计     

二维非定常水跃湍流现象的数值模拟

通过求解时均N-S方程及K-ε湍流模型,数值模拟了典型水跃湍流由静止到最终稳定的全过程,采用VOF模型跟踪自由表面的变化.本文给出了水跃现象在不同时刻自由表面的变化情况,主要对水跃过程中自由表面的形状、内部流场结构、速度矢量场及压力场分布进行了分析.结果表明,VOF模型能够有效地描述水跃这类复杂自由表面流道的湍流特性,...     

入海河口闸下淤积机理及模拟技术研究进展

从闸下淤积的机理、物理模型试验和数值模拟技术3个方面,概述了对闸下淤积问题的研究进展.针对目前闸下淤积研究中存在的问题,着重介绍了采用概化物理模型试验研究建闸河口闸下淤积的研究成果,提出了建闸河口闸下淤积物理模型模拟的改进方法,在不能取得理想模型沙的条件下,闸下淤积特性试验应以满足闸下河道内淤积泥沙输移特征来确定模型的动力边界条件,并指出下一步要加强潮汐条件下浑水异重流、浮泥运动对闸下淤积的影响研究.     

透空潜坝附近水流特性的数值模拟

透空式潜坝是一种兼顾生态和环境的新型整治建筑物。为深入了解透空潜坝附近水流特性,基于N-S方程和不可压缩气液两相流理论建立三维数值水槽,对梯形透空式潜坝附近水流特性进行数值模拟,研究了透空率、水深和流速对潜坝附近流场、紊动能和涡量等水流特性的影响规律。结果表明:相同水流条件下,随着透空率的增大,坝后回流流速减小,坝后根部紊动强度逐渐增大,而坝后1~4倍坝高范围内紊动强度逐渐减小,涡量先增大后减小。透空率不变情况下,在相同断面平均流速条件下随着水深增大,透水率逐渐减小,潜坝附近紊动强度整体减小,但紊动范围变化不大,坝顶强涡量区面积减小。在相同水深条件下随着断面平均流速增大,涡旋回流强度逐渐增大,潜坝附近高紊动区紊动强度整体也增大, 坝体顶侧和透水圆孔附近正负涡量间隔分布,强度逐渐增大。