含柔性植被水槽水流特性试验研究

河道、水库、渠系、湖泊中的水生植被会对水流特性产生较大影响,从而影响泥沙输移、灌溉、排水及水环境等。为了研究柔性植被对水流的影响,在实验室水槽中,用塑料草代替水生柔性植被进行了系列实验,利用三维激光多普勒测速仪等仪器测量了植被区在不同工况下的水位、三维流速、植被的倾斜角度、湍流强度等,并研究了它们与植被疏密程度和流量大小的关系。结果表明:植被区水位、倾斜角随着植被疏密程度和流量大小的变化而发生变化;植被区的流速大小、湍流强度均大致呈规律性的几何形状分布。研究结果在水利工程及环境工程等领域具有较大的应用价值。     

T型叉管流场的数值计算

本文采用两方程k-ε湍流模型,应用有限差分法,以流体进出口的体积流量比R为基本参数,对T型叉管分叉区的流场进行了数值计算,获得了分叉区各截面的速度分布及叉管引起的压力损失。结果表明:分叉区域的流动非常复杂。计算结果与Popp等人的实验数据相吻合,表明本文的数值计算是成功的。     

基于原始河道分流比下的导流明渠的设计论证

信江在八字嘴流域分为东大河和西大河,属于Y形分叉河流,在分叉口处修建航电枢纽时,导流明渠的分流比问题是保证施工阶段通航的重点关注对象。利用水动力学软件MIKE 21,对一枯和三枯两种导流时段的导流明渠在不同流量时的东、西大河分流比、航迹线比降、流速、流态等进行研究,对导流明渠口门区是否出现泡漩、乱流等不良流态通过矢量图显示。研究结果表明:初步设计中设计的导流明渠分流比较原始河道分流比出入较大,一期修筑东大河围堰后东、西大河分流比偏小;二期修筑西大河围堰后东、西大河分流比偏大,局部出现涡流。通过计算,论证了初步设计中导流明渠分流比的不适性,为下一步导流明渠优化设计提供数据支撑。     

颈内动脉狭窄影响颈总动脉血流电导率与电阻抗的数值仿真

颈总动脉汇集了来自上游心脏与下游脑血管床的血流动力学信息，是心脑血管疾病早期诊断的“窗口”，而融合生物电阻抗技术的动脉血流动力学参数检测分析具有无创、经济、便携及可穿戴实时监测等优势。然而，不同程度的颈内动脉狭窄影响颈动脉分叉的血流动力学参数，进而影响颈总动脉血流电导率与电阻抗的规律尚不明确，限制了电阻抗技术在颈内动脉狭窄程度检测与评估中的应用。该文首先基于颈动脉分叉部位的影像学数据建立三维血管模型及理想化的颈内动脉狭窄模型，进一步利用超声血流检测数据通过计算流体力学分析，研究了不同狭窄程度颈内动脉对颈动脉分叉部位血流速度、血压、壁面剪应力分布以及颈总动脉血流电导率和电阻抗的影响。结果显示，在保持颈总动脉入口流量波形不变的情况下，随着颈内动脉狭窄程度的增加，颈动脉电导率受到狭窄区域和回流区域中流速和轴心距离的影响，颈总动脉电阻抗检测信号呈现先减小后增大的趋势，提示颈总动脉血流电导率和电阻抗与颈内动脉狭窄程度密切相关。该文结果为拓展生物电阻抗检测技术在颈内动脉狭窄程度评估的应用提供了一定的理论依据。     

管道汇流口局部阻力试验研究

通过试验研究并结合水动力学原理,在分析汇流口独特水力特性及能量损失机理的基础上,提出了适用于任意角度汇流管路分析计算的局部能量损失系数的普遍表达式。分析了交汇角、流量比(支管流量／合流量)及面积比(支管面积／主管面积)等因素的影响规律,并对各影响因素进行了分析比较。研究结果表明,管道汇流口水流的局部能量损失,必须考虑汇入断面上支流沿下游主流方向的动量分量和主支流间相互掺混引起的附加摩擦阻力的影响。局部能量损失系数随交汇角、流量比增加而增加。当流量比较小时支流的局部水头损失系数出现负值,而当流量比较大时主流的局部水头损失系数出现负值。分离区内外压强差随交汇角增大而增大,随流量比的增大先增大后减小。     

台山核电厂引水隧洞进出水口阻力特性试验研究

结合台山核电厂输水系统工程,通过物理模型试验研究了引水隧洞不同粗糙度对进、出口段局部水头损失的影响规律。模型采用重力相似设计,比尺1∶18.9。在试验过程中,通过不断加大流量来改变模型水流雷诺数,依次得到不同糙率下的局部阻力系数随雷诺数变化曲线。局部阻力系数随雷诺数的增加而减小,其减小率随雷诺数的增加而下降,当雷诺数大于某临界值时,局部阻力系数逐渐趋于常数,说明水流进入阻力平方区,由此得到稳定后的局部阻力系数值。结果表明:不同粗糙度情况下,隧洞进、出口的局部阻力系数值变化明显,边壁粗糙度较大时,水流边界层受边壁绝对粗糙度影响,水流脉动跳跃离开边壁形成较大的涡流运动,水流能量耗散加强,对水流的阻力随之增大;局部阻力系数不仅与形状有关,还与隧洞的粗糙度有关,粗糙度越大,局部阻力系数越大,对于该项目,粗糙管比光滑管进口段局部阻力系数加大约45%,出口段局部阻力系数加大约56%。研究成果为实际工程输水系统设计提供了依据。     

电动三通比例阀三维湍流数值分析及优化控制

为分析管路系统中三通比例阀的流量特性,对三通比例阀进行了三维流场数值计算。当三通阀用作分流时,分析了出口流量比和出口水头损失率随入口雷诺数及阀芯位置的变化规律;当用作合流时,分析了入口流量比随出入口压力差及阀芯位置变化规律。结果表明:比例阀的各口流量比主要受阀芯位置影响,在三通比例阀中腔体形状、壁面糙度一定的情况下,降低入口雷诺数可减小局部阻力损失。实现了基于流量比特性曲线的优化控制。     

注肥三通管水力特征数值模拟和试验研究

为研究旁路式水肥一体化施肥机中Ｔ型注肥三通管中注肥管流量、压力与主管流量、压力的关系,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,研究注肥三通管流量比（侧管进口流量／主管出口流量）、管径比（侧管管径／主管管径）对局部阻力系数（主管进口－主管出口ξ1、侧管进口－主管出口ξ2）的影响规律。结果表明:注肥三通管局部阻力系数ξ1只与流量比有关,随流量比递增,局部阻力系数ξ1先增大后减小。局部阻力系数ξ2与流量比、管径比均相关,随流量比递增而增大,随管径比递增而减小。基于流量比和管径比,建立了局部阻力系数ξ1、ξ2的计算模型,决定系数分别为0．996与0．999。研究结果可为注肥管进口所需压力提供计算方法。     

交汇角对明渠交汇口污染物输运特性影响的数值模拟分析

针对等宽矩形断面明渠交汇口建立三维两相流水动力-污染物耦合数学模型,将污染物视作保守物质,不考虑其降解作用。该耦合模型以雷诺应力模型为基础,定量研究不同交汇角工况下交汇口的分离区几何特性及污染物输运规律。计算结果表明：交汇口分离区几何形状、污染物分布特性均存在明显的三维特征,且受交汇角影响;交汇角较大时分离区的几何对称性更强,不同交汇角下断面环流的位置不同,污染物的分布也不同,污染带最大宽度、混合界面宽度均随交汇角的增大而增大;分离区及其上游污染物混合速率随交汇角的增大而加快,在流速恢复区及其下游,混合速率基本不受交汇角影响,其沿程变化符合指数函数关系。     

矩形断面压力管道汇流口局部能量损失

采用水动力学基本理论,对矩形断面有压管道汇流口的水力特性进行分析研究,提出收缩系数及局部能量损失系数的综合表达式,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:正确描述管道汇流口水流特性,必须考虑主管和支管的面积、流量的相对大小和交汇角的影响;局部能量损失随流量比增大而增大,随面积比增大而减小,随交汇角增大而增大。     

竖缝式鱼道水流结构的数值模拟

对竖缝式鱼道的水流结构进行了数值模拟计算,系统研究了鱼道水池长宽比和隔板墩头布置体型对水池内水流流态的影响。研究表明,鱼道水池长宽比是影响竖缝式鱼道水流结构的主要控制因素,长宽比在8∶8～10.5∶8的范围内,可以获得较好的流态。研究还表明,隔板是否设置墩头对水流结构的影响有限,从避免漂浮物滞留与防止泥沙淤积角度看,在实际的鱼道工程中可考虑不设隔板墩头。     

Experimental study of flow characteristics around floodplain single groyne

This study investigated the flow around river’s floodplain single groynes. Two different compound channels with one and two symmetrical floodplains having widths of 1- and 2-times of the main channel width, respectively, were used. Both impermeable and permeable groynes with three different relative lengths (relative to the floodplain width) and having three different permeability values of 40, 60, and 80% were investigated. The 3D flow velocities were measured in the horizontal plane at 0.25 and 0.5 of floodplain water depth (h_f), and in the vertical plane at the main channel’s centerline. Therefore, the flow velocities in the longitudinal, lateral, and vertical directions, and the flow water surfaces were measured and analyzed. The results showed that, as the groyne permeability increased up to 60%, a reduction of up to 30% to the maximum velocity and 22% to the tip velocity were observed. The permeable groyne length had limited influence on the flow structure. Both the groyne permeability and the length ratio had significant effects on the floodplain water depth. The scouring and the deposition activities resulting from impermeable groynes can be avoided, should the groyne length be kept below half of the floodplain width.     

A STUDY ON THE FLOW IN HELICAL ELLIPTICAL PIPES WITH GALERKIN METHOD

1. INTRODUCTIONSince the initial work by Dean[1 ,2],the flowand heat transfer through curvilinear pipes have at-tracted more and more attention not only becauseof their practical i mportance in various industrialapplications ,but also because of physicall…     

THE VOID FRACTION DISTRIBUTION IN TWO-DIMENSIONAL GAS-LIQUID TWO PHASE FLOW USING IMAGE PROCESS METHOD

1. INTRODUCTION Bubble-driven plumes have been widely used in industrial plants or environmental applications. Including aeration in wastewater treatment, gas stirring of liquid metal, desertification of reservoirs,ice prevention in lakes, etc.. Generally…     

Analyzing the Impacts of Climatic and Physiographic Factors on Low Flow Distributions

Low flow distributions are derived using the derived distribution function approach while considering the variabilities in the dry spell and recession response time to explore the impacts of climatic and physiographic factors on low flow distributions. The low flow distributions are separately derived from the distributions of the dry spell and the recession ratio, i.e., the ratio of the dry spell to the recession response time, on the basis of the linear recession equation, and the dry spell and recession ratio are both assumed to follow normal, gamma, and lognormal distributions. The parameters of these low flow distributions are estimated from the moments of the dry spell and recession ratio series. Applications of these low flow distributions are exemplified in three basins with different hydrological and climatic conditions in China. The gamma distribution outperforms the other two distributions while describing the distributions of the dry spell and the recession ratio. The derived low flow distributions with parameters estimated from the moments of the recession ratio show good consistency with the low flow empirical distributions, and the derived distributions can be applied to estimate the flow quantiles when continuous records of the streamflow are not available. The relationships between the quantiles of the low flow distributions and the moments of climatic factors and watershed characteristic variables show that the recession ratio has the largest influence on the low flow quantiles regardless of the hydrological regime and that the second-largest influencing factor is the dry spell distribution. Meanwhile, the recession response time has a prominent influence on the low flow distributions in erratic hydrological regimes.     

佛山市中心组团桥梁群对河道影响的数值分析

在不同频率流量和阻水程度条件下,采用一维明渠非恒定流网河数学模型,分析规划中的佛山市桥梁群对区间河道洪季行洪、枯季水环境的影响,计算洪季不同频率洪峰流量下规划桥梁群对区间河道行洪洪水位、分流比的影响,枯季时规划桥梁群对区间河道过流量、分流比的影响,结果表明,利用一维网河数学模型计算佛山市中心组团规划桥梁群对区间河道断面平均水位、流量和流速的影响,结果有足够的数值精度,是可信的。     

轮毂比对灯泡贯流式水轮机性能影响研究

为了深入细致研究轮毂比对灯泡贯流式水轮机水力性能和结构强度的影响,基于ANSYS CFX软件分别对五种轮毂比三种协联工况下的水轮机模型进行数值模拟计算,对定常及非定常的计算结果进行分析,确定该水轮机的最佳轮毂比,并基于ANSYS Workbench平台对固体域进行单向流固耦合计算,对轮毂比优化前后的水力性能及转轮部分结构静应力进行对比分析。结果表明:由原始轮毂比0.35缩小至最优轮毂比0.31后,流道过流面积增大,过流量增加,机组运行效率及出力得到提高;叶片背面压差减小,流速更均匀;流道内压力脉动最大幅值由6.60%降低至0.46%;转轮部分位移变形和静应力分布规律基本一致,最大位移和最大静应力值小幅度增大,均仍满足结构强度要求。研究结果为解决该型式水轮机出力不足的问题提供参考,对水轮机的优化设计和制造具有指导意义。     

矩形渠道人工加糙壁面阻力规律试验研究

为研究矩形渠道水流的阻力规律,采用了3种不同粗糙度的人工加糙渠道进行试验。研究结果表明在均匀流条件下,对同一粗糙度明渠,水力条件变化时糙率系数不是恒定不变的,它会随着流量的加大而呈对数减小,随着渠道宽深比的增大而呈对数增大,同时随着雷诺数Re和弗汝德数Fr的增加而呈幂函数减小。同时表明,不同的壁面粗糙度对糙率系数影响很大,进而影响水流的水力特性。即流量相同条件下,当壁面粗糙度增大时,断面水深增大,平均流速减小,雷诺数和弗汝德数均减小。并根据试验资料拟合出了糙率系数和等效粗糙度之间的关系式。     

低温低浊水絮凝工艺的数值模拟与响应面优化试验研究

为探究微涡流絮凝工艺处理低温低浊水时,絮凝区流场流态的变化以及水中浊度、CODMn、UV254的最优去除效果,采用CFD数值模拟探究不同流量(絮凝时间)下絮凝区流场流态,确定最佳絮凝时间;应用响应面中Box-Behnken的中心组合设计方法,研究了流量、混凝剂投加量与涡流反应器投配比及其交互作用对微涡流絮凝工艺去除浊度...     

汶川震区滑坡堆积体降雨入渗产流特征人工模拟实验研究

5.12汶川地震引发了大量的滑坡堆积体,在雨水的冲刷下,不仅会造成山体崩塌,还会发生次生灾害。本文以汶川震区滑坡堆积体为研究对象,采用室内人工模拟降雨方法,探讨了不同降雨强度和土石比条件下滑坡堆积体坡面产流与入渗规律。结果表明:(1)除土石比1∶4的滑坡堆积体在所设计的降雨强度(1.0,1.5和2.0 mm/min)和土石比为1∶2滑坡堆积体在降雨强度为1.0 mm/min时没有出现产流,其他条件下的滑坡堆积体的产流时间随着降雨强度的增大而减小,而产流率随着降雨强度的增大而增大,且土石比为1∶1的平均产流率比土石比为1∶2的滑坡堆积体大。(2)根据3种入渗模型的对比分析,可知Horton模型为最适合震区堆积体的入渗模型。(3)在降雨强度为1.5 mm/min时,土石比1∶1的滑坡堆积体累积产流量比土石比为1∶2的堆积体大;在降雨强度为2.0 mm/min时,土石比1∶1和1∶2滑坡堆积体累积产流量的变化规律几乎相同。本研究可为汶川震区滑坡堆积体的灾后修复提供实验依据。