均布荷载下软土地基一维非线性固结的有限差分法

针对深厚软黏土地基一维固结计算中,土体初始应力和附加应力分布形式对地基固结度存在较大影响的问题,假设土体初始应力沿深度变化、外荷载引起的附加应力随时间和深度变化、土体应力应变关系满足双曲线模型,推导了均布荷载下软土地基的一维非线性固结控制方程,并采用差分法求解,得到了地基固结度及沉降计算公式。算例分析表明,该方法计算所得地基固结度与传统解析解吻合良好,且在时间维度上分段计算可有效提高差分法计算效率;采用该方法计算地基沉降所得结果与实测数据吻合较好,且能大幅度简化固结计算过程,具有较好的工程应用价值。     

明渠岸边横向取水口的三维数值计算

本文是在明渠岸边横向取水口的试验研究基础上的配套数值模拟。采用雷诺平均的N—S方程，以各向异性的雷诺应力模型(RSM)封闭方程组，用SIMPLEC算法对压力—速度场求解。计算结果与试验实测结果吻合较好，反映了此项模拟的可信性，可籍以扩大、分析一些运动规律。数值计算结果启示了横向取水口水流的复杂三维流动特性，据之对取水口附近水流各区的划分、水流的分离和反向流动、螺旋流以及床面剪应力的分布等复杂水力和泥沙输移物理现象有了进一步认识。     

各向异性k—ε模型研究

本文放弃湍流粘性假设，直接从雷诺应力输动方程推导出雷诺应力显式表式。利用这个表达工重新构造动量方程，引入各向异性ｋ方程和ε方程，建立了新的湍流数学模型－各向异性ｋ－ε模型。利用实验结果和后台阶流场计算结果验证表明：这个雷诺应力表达式大大优于湍流粘性凤，由此建立的各向异性ｋ－ε模型不仅能够准确地模拟复杂流场的速度，而且能够成功地反映流场的湍动能，雷诺应力等湍流特征量，对回流区长度的模拟也非常成功。     

设掺气挑坎渥奇面流场数值模拟计算研究

采用了引入VOF法的κ～ε紊流模型方程对设掺气挑坎的渥奇面流场进行了数值模拟研究,共模拟了两种挑坎布设位置的方案.本模型采用有限体积法对控制方程进行离散,计算了挑流流场和掺气空腔,并通过与模型试验数据对比验证,证实该模型可较精确地模拟实际流场.分析表明:相同体型和水力条件下挑坎布于渥奇段下游优于上游,且流态稳定,下游掺气较佳,可较成功地解决渥奇段下接高速水流区的掺气减蚀问题,该数值模型结果对掺气挑坎设计选型及位置优化有指导意义.     

基于最小二乘的N-S方程算子分裂有限元法

提出一种新的求解N S方程的有限元法,即基于最小二乘的N S方程算子分裂有限元法。该算法采用算子分裂法将N S方程分解成扩散项和对流项:扩散项时间离散采用向后差分格式,空间离散采用标准Galerkin有限元法;对流项时间离散采用向后差分格式,空间离散采用最小二乘有限元法。应用该算法对方腔流和后台阶流进行数值模拟,方腔流数值计算结果与标准解吻合很好;在后台阶流数值模拟中给出了不同雷诺数下的流场特征和速度对比曲线,所得计算结果与试验结果吻合较好,表明基于最小二乘的N S方程算子分裂有限元法具有较好的收敛性和较高的精度。     

溢流坝坝面掺气初生点的数值模拟

采用零方程模型对溢流坝上紊流边界层进行数值模拟,引入流函数Ψ将紊流边界层方程组化为常微分方程.用box method对方程进行数值离散,模拟溢流坝紊流边界层的发展.将数值模拟结果与试验结果进行了对比,理论计算与实际观测尚吻合.运用此模型对掺气初生点位置进行了预测,预测出掺气初生点的位置.     

极窄峡谷超高拱坝有限元应力复核研究分析

某工程挡水建筑物布置在极窄的峡谷型河谷地带，大坝坝型采用外掺氧化镁碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高153.0m,属超高拱坝，大坝体型设计、坝体稳定、坝体温控及分缝设计计算复杂、难度大，相应地对大坝的结构设计与应力分析提出了更高要求。在解决上述问题时，常规采用多拱梁法存在一定的局限性，因此寻求选用一种可以对坝体结构型式和应力分析进行仿真模拟的计算方式，而三维有限元应力分析计算很好地解决了以上问题，并获得尽量贴近实际和较为直观的计算结果。但在有限元计算中，应力集中现象是难以避免的，通过有限元等效应力计算及修正，绝大多数的应力集中现象得到明显减弱，其应力限值均在规范规定范围内。     

同时存在温度和盐度梯度的分层流的数值模拟

本文对同时存在温度和盐度梯度的一类密度分层流进行了数值模拟,其中紊流平均量控制方程中的紊动项由一个简化的紊流应力/通量代数模型计算。计算结果正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好,而用k-ε紊流模型计算的结果与实测结果不符。     

天然微弯河道雷诺应力分析

采用多谱勒三相流速仪,在长江干流黄陵庙水文观测断面进行脉动流速观测,获得了不同流量级、不同垂线的脉动流速资料。在普朗特掺长假定的基础上对掺长与水深的函数关系进行分析研究,目的是寻求雷诺应力计算的可行途径,并为天然河流雷诺方程的封闭探求方法。提出了计算掺长的拟合多项式,基于提出的拟合多项式对雷诺应力进行计算,计算值与实测资料吻合良好。     

高速掺气水流数值模拟研究

应用FLUENT商用软件及其二次开发技术,采用双流体模型及混合k-ε 湍流模型对带有掺气挑坎的陡槽高速掺气水流进行了二维数值模拟。根据掺气水流的特点,重点对相间阻力模型进行了改进,特别在构建相间阻力本构关系式时考虑了湍流扩散的影响。计算结果表明,在相间阻力模型中考虑湍流扩散的影响,可明显改善以往数值计算对水流掺气估算不足的状况,使掺气浓度的分布和掺气量的计算结果与试验数据符合更加良好。说明在合理构建相间相互作用力的基础上,采用双流体模型可较好地模拟高速水流掺气现象。     

EFFECTS OF ENTRAINED AIR MANNER ON CAVITATION DAMAGE

Early in 1953 the experiments by Peterka proved that air entrainment has effects on decreasing cavitation damage.This technology has been widely used in the release works of high dams since the inception of air entrainment in the Grand Goulee Dam in 1960.Behavior,mechanism and application of air entrainment for cavitation damage control have been investigated for over half century.However,severe cavitation damage happened due to complex mechanism of air entrainment.The effects of air entrainment are related...     

气力提升管内气泡形变的实验研究

气泡的形变作为气力提升装置的主要影响因素,其形变规律直接影响气力提升装置的提升性能。为此,该文中运用高速摄像仪拍摄了气液两相流流场结构,基于图像处理获取了气泡运动过程中的形状参数,通过气泡匹配技术得到了气泡的运动速度。实验结果表明,改变运行参数会引起气泡碰撞和融合发生机率的变化,进而影响到气泡初始生成体积;气泡运动速度的周期性变化会改变气泡的直径和变形,进而改变管内流型,最终导致气力提升装置的提升性能发生变化。     

应当规范排(进)气阀的生产

输、配水管网因排气不畅而引发气爆型水锤，从而导致爆管的事故时有发生，经补救后再次发生爆管事故的也并不鲜见。近年来，我国的长距离、大口径管道输水工程快速发展，管道输水的排（进）气设计和排（进）气阀的规范生产问题应当引起重视。文中列举了有压管道输水系统中气体产生的原因、赋存形态和危害，对规范排（进）气阀的生产提出了建议。     

低充水液舱晃荡气垫效应的数值分析

为了研究空气可压缩性对液仓晃荡和流体动力载荷的影响,建立了基于NS方程和VOF方法的自由表面流动数学模型,其中气相可作为可压缩介质。通过单涡演化、溃坝和受迫晃荡三个典型算例的计算,验证了数值方法的有效性。与现有的实验结果对比发现,考虑气相可压缩的两相流模型能合理地反映液仓侧壁的压力振荡过程,而基于气相不可压缩假定的数值模型则无法给出合理的结果。采用空气可压缩的两相流模型,给出了不同背景压强作用下液舱晃荡形态及液体对壁面的拍击力。通过比较壁面监测点的压力时间过程线的计算结果和现有的实验数据,表明考虑空气可压缩性的两相流模型可以很好地预报最大压力峰值,并较合理地给出压力振荡过程,因此有必要在液仓晃荡与流动动力预报中考虑空气的气垫效应。     

梨园水电站通风空调、防排烟及事故通风系统设计

介绍梨园水电站的通风空调、防排烟及事故通风系统的设计,包括室内外空气参数计算、负荷计算、系统划分、具体方案选择,设计时在借鉴以往一些大型电站设计成功经验的基础上进行了大量优化改进措施,例如利用大量的结构风道作为大型送排风道、为减少散湿在下游副厂房处于正常尾水位的房间设置防潮夹层、合理进行气流组织将尾水管进入廊道低温高湿的空气排至中间层、中控楼利用全热交换器对排风进行能量回收等等。     

观音岩电厂高压贮气罐退出高压气系统运行处理

观音岩电厂高压贮气罐气压经常未达到设计压力值（25kg／cm^2），造成对该厂油压装置补气困难，其原因是高压贮气罐压缩气体向外泄漏所致。通过对该厂高压贮气罐的退出及高压气系统管路的改接，保证了油压装置在较短时间内将气压补至额定值（25kg／cm^2）。同时也避免了因高压贮气罐压缩气体泄漏而频繁启动高压空压机，提高了空压机的运行效率，达到经济运行的目的。     

海底输水管道中气阻及水击问题研究进展

针对海底输水管道工程中存在的对输水目标不利的驼峰气阻和水击问题,引入气泡理论和流态分析方法计算分析跨海输水管道中驼峰气阻的形成过程,采用特征线法建立输水管道中加压泵事故断电引发的水击计算模型,介绍了海底输水管道中的水击防护措施,指出空气罐在海底输水系统中有特殊的优势,和管道一体化后可实现海底封闭式供水,描述了空气罐的数学模型。认为海底管线布置应尽量保证地形平缓,应充分重视空气罐防护技术,它们是实现海底输水管道安全运行的关键。     

高频振捣对混凝土含气量和抗冻性的影响

试验采用3～4种水利水电工程常用的引气剂,配制水胶比为0.40、0.45和0.55的混凝土,检测高频振捣对混凝土含气量的影响.试验结果表明,混凝土的含气量受高频振捣的影响较大.水胶比相同时,含气量损失率基本上随着高频振捣时间的延长而增加;高频振捣时间相同时,含气量损失率随着水灰比的增加而增加.冻融试验的初步结果表明,水胶比为0.40时,随着高频振捣时间的延长,抗冻性差异不大,但也受引气剂品种的影响.本文的试验结果对工程施工人员正确认识高频振捣对引气混凝土性能的影响有一定的指导意义.     

水电站气垫式调压室布置设计

近年来,气垫式调压室在国内引水式水电站中得到了广泛应用.气垫式调压室不仅具有与常规调压室相同的抑制涌波水位的功能,而且可以降低施工难度,减少投资,保护环境,经济效益和社会效益十分显著.文章介绍了气垫式调压室的布置设计,主要包括气垫式调压室的位置选择及断面设计等内容,为水电工程设计人员提供参考     

掺气减蚀研究的新方向

利用针式掺气流速仪测量掺气浓度场、流速场，气泡尺寸及其概率分布的研究成果表明，原型水流韦伯数高，形成微小气泡的能力比模型强，气泡上浮慢，接近底部的小尺寸气泡概率及掺气浓度比模型大，0．2mm或0．5mm以下的微小气泡可能在掺气减蚀中起着主要作用，完善掺气检测仪器，加强掺气水流中气泡尺寸及其概率分布的观测，比较不同气泡尺寸的掺气减蚀作用，建立多级气泡尺寸的掺气水流数学模型，是今后掺气减蚀研究的新方向。