具有Riblets边界面的粘弹性流体速度分布的实验研究

利用激光测速手段研究了明槽中Riblets边界上粘弹性流体流动的速度分布。实验证实，粘弹性流动在具有三角形的Riblets底边界时，其粘性底层与紊流核心区内的时均速度分布与窦国仁提出的粘弹性流体速度分布的理论公式很接近。在过渡区，时均速度的理论值与实测值存在着一定程度的差别，这反映了Riblets的影响。根据试验值，文中用试错法对窦氏公式予以修正，用其表述在具有Riblets底边界时的粘弹性流动的时均速度分布。对于脉动速度，实验表明其最大强度出现在过渡区，且该区域较之具有光滑壁面的清水流动的范围为宽。实验还显示，Riblets底边界存在的情况下，脉运速度与窦氏理论值得很接近的。理论预报值略高于实测值。     

缝洞型油藏多尺度裂缝模拟方法

该文提出了含有多个尺度裂缝的缝洞型油藏的数值模拟方法:采用嵌入式方法模拟大尺度裂缝,采用等效的方法模拟中小尺度裂缝和溶蚀孔洞。通过编制程序,实现了地质模型中溶蚀孔洞模型及溶洞模型与大尺度裂缝片的融合。将整个模型分成若干个裂缝元素和等效介质元素,进而可用非结构网格有限体积法进行模拟。该方法可以充分利用模型各种尺度裂缝的信息,准确刻画油藏中大裂缝内流体流动特征,又可以保证油藏规模模拟的需要。     

双筒流变仪中Burger流体流动分析

该文研究了双筒流变仪中Burger流体非稳态流动,应用Hankel变换得到了双筒流变仪中Burger流体非稳态流动的解析解,据此可分析环管内旋转速度和切应力分布与变化特征。利用Laplace变换数值反演Stehfest方法分析了流变仪中Burger流体的动态特征,结果表明速度场和应力场分布对Burger流体参数非常敏感。Navier-Stokes流体的著名解,像Maxwell流体、二阶流体和Oldroyd-B流体的解都是本文解的特殊情况.     

非Newton流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的速度分布

本文建立了双极坐标系下非Newton流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程；并以HPAM水溶液为例，用有限差分法对控制方程进行了数值求解，绘制了这种流动的速度分布曲线；分析了环空内外管的偏心距、环空内管的冲程和冲次对流体在偏心环空中速度分布的影响。分析结果表明：随着环空偏心距减小，最宽和最窄间隙处的流体速度分布越来越接近；随着环空内管的冲程和冲次的增加，环空内管的轴向往复运动对流体速度分布的扰动增大。     

具有 Riblets 边界面的粘弹性流体速度分布的实验研究

利用激光测速手段研究了明槽中 Riblets 边界上粘弹性流体流动的速度分布。实验证实，粘弹性流动在具有三角形的 Riblets 底边界时，其粘性底层与紊流核心区内的时均速度分布与窦国仁[1]提出的粘弹性流体速度分布的理论公式很接近。在过渡区，时均速度的理论值与实测值存在着一定程度的差别，这反映了 Riblets 的影响。根据试验值，文中用试错法对窦氏公式予以修正，用其表述在具有 Riblets 底边界时的粘弹性流动的时均速度分布。对于脉动速度，实验表明其最大强度出现在过渡区，且该区域较之具有光滑壁面的清水流动的范围为宽。实验还显示， Riblets 底边界存在的情况下，脉动速度与窦氏理论值是很接近的。理论预报值略高于实测值。     

基于数字模型的缝洞型油藏流体流动模型研究

利用充填溶洞的数字模型,建立了以Navier-Stokes方程为控制方程的N-S模型,模拟溶洞内流体的流动,并将模拟结果同渗流模型进行了对比分析.得出结论:溶洞内流体流动为层流时,可以利用达西渗流模型进行近似模拟,过渡流或紊流时,则可用Forchheimer非线性渗流模型近似模拟.对于溶洞内部流体的流动,N-S模型的模拟结果同渗流模型的模拟结果是类似的.这说明,缝洞流同渗流在本质上是统一的.这种统一性,可以利用管流理论进行解释.     

三维动波浪壁流动的数值研究

本文用ＡＬＥ方法对二、三维动波浪壁边界层流体运动进行数值模拟，并由流动的速度场，涡量场和压力分布了波涡相互作用的机理，动波浪壁边界层的流动特征和明显的减阻效应。数值结果表明了ＡＬＥ方法和动网格系统对劝波浪壁边界层流体运动是一种有效的数值方法。     

水和泥沙交界面上输运过程的数值研究

本文发展了计算海水和泥沙界面附近流场以及流体质点的渗透过程的数学模型。该模型将两个流动区域作为整体考虑，建立统一的控制方程组，并用有限差分法进行求解。其优点是在界面上不使用任何界面条件。通过分析数值结果，得到了流动的水平速度剖面、浓度和压力分布、流体质点的Lagrangian运动等。计算结果与现有实验符合得很好。     

含颗粒宾汉流体密相两相湍流的数值模拟

阐述了宾汉流体控制方程的特点，研究了宾汉流体屈服应力和塑性粘度的变化对两相流动的影响。随着屈服应力的增加，宾汉流体与颗粒相速度的主流速度减小。随着塑性粘度的增加，宾汉流体和颗粒相的主流速度分布出现了与屈服应力带来的影响的相反趋势。对带颗粒的宾汉流体的两相流流动与液固两相流流动做了比较，宾汉流体的两相流流动的两相速度比液固两相流流动的两相速度的分布平坦。     

曝气池中气液两相流速度场分布的实验研究与数值模拟

气液两相流广泛存在于水利工程、废水处理等领域,其在气液装置中的流型流态及速度场分布可直接影响装置运行效能。本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对圆柱形气液装置进行PIV实验,获得了准确的气液两相流气相速度场分布;在充分考虑湍流、曳力、升力、湍流分散力等作用下,采用欧拉-欧拉双流体模型和气泡群平衡模型对气液两相流流场进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行验证,所得结果误差控制在10%左右。结果表明,本文提出的模拟方法在气液两相流模拟中能够得到较准确的两相流动规律和速度场分布情况。     

上拔荷载作用下扩展基础的颗粒流数值模拟

对砂土地基上承受上拔荷载作用的扩展基础进行颗粒流数值模拟，并与物理模型试验结果进行了对比。应用PFC2D程序，用细观力学的方法研究上拔荷载作用下砂土的颗粒结构分布、颗粒速度的变化。通过对剪切带颗粒速度的考察，分析颗粒间的咬合摩擦和滑动摩擦，判定出土中滑裂破坏面的位置。数值模拟分析了上拔荷载-基础位移曲线。通过实验室模型试验和现场原型试验，测得土中滑裂破坏体为曲面锥台与圆柱的组合体，其破裂面与颗粒流数值模拟的结果符合良好，并分析了荷载-位移关系。细观力学数值模拟的土中滑裂破坏面和荷载-位移关系能反映物理实物试验的宏观力学特性。     

水电站进水口水力特性数值模拟研究

结合二滩水电站、小湾水电站、洪家渡水电站和天生桥一级水电站,采用k-ε紊流模型对其进水口水力特性进行了三维数值模拟,对进水口水头损失、流速分布及流态等方面进行了总结。数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

基于FLUENT的小尺度粗糙明渠紊流数值模拟

采用计算流体动力学软件FLUENT 对一小尺度粗糙明渠紊流进行数值模拟研究,得到了不同水深的垂向流速分布、壁面切应力以及摩阻流速值,并将数值计算结果与物理模型实验结果作了比较,发现两者符合得较好,从而验证了FLUENT 用于计算小尺度粗糙明渠紊流的有效性.由于计算机性能的限制,无法得到粘性底层和过渡层的"真实"流速分布,有待今后进一步研究.     

插有缓变曲线弯道水流运动的三维数值模拟

若能够有效地利用数值模拟来揭示弯道水流运动和床面冲淤流变规律,将可以节省大量的人力、财力和时间。为此,通过引入可以舒缓水流冲击力和离心力作用的缓圆缓和对称凸型这2种新的弯道型式,减轻水流对河床及堤身、堤脚的冲蚀破坏。数值模拟结果表明缓圆缓弯道和对称凸型弯道的水面超高及横比降较圆弯道大幅减少;除弯道进口外,插有缓变曲线的2种弯道的凹岸近底流速均小于圆弯道,凸岸的弯道进口附近及过弯顶断面后,这2种弯道的近底流速较圆弯道明显减小;插有缓变曲线的2种弯道的深槽明显比圆弯道的要浅。     

冷却池近区湍射流与远区环流耦合计算模型

针对浅水型冷却池的热污染问题,采用近区湍射流,远区浅水环流的耦合模型,流场的近区计算结果为远区计算提供边界条件,而温度场采用远近区耦合的迭代计算。计算结果与实验比较,符合良好。     

二维孔口的边界元法数值计算

本文利用边界元法建立了一个求解二维孔口的数学模型。这一模型的特点只需要知道边界上的基本边界条件和自然边界条件,就可以得到边界上所需要求的流函数和水流速度;进而也可以得到内点的流函数及流速分布;并得到壁面上的压力分布。通过对带自由面的丹江口深孔的算例,得到了令人满意的计算结果。     

Contaminant transport through fractured-porous media: An experimental study

In this paper, an experimental study has been carried out to investigate the behavior of solute transport through fractured-porous media. Experimental set-up consists of fractured-porous media which has been created with clay (matrix) and a single fracture is created in middle of the clay matrix in flow direction. During experiment, the clay matrix is saturated with fresh water and solute tracer is injected in the fracture at inlet and the samples are collected from out let for different times of interval. Concentration profiles of experimental data of chloride and fluoride are simulated with developed numerical model to estimate transport parameters. Results show that the value of matrix-diffusion coefficient depends on fracture velocity and residence time till to reach in equilibrium condition. It is also found that higher value of diffusion coefficient leads to reduce the magnitude of solute concentration in the fracture. The experimental results indicate that there is substantial diffusion and sorption in the fractured-porous matrix. The estimated parameters and numerical model can be used for design of waste disposal system in the fractured matrix system. Finally, numerical results of various temporal moments have been predicted to study the behavior of reactive solute in the fracture, and it was found that the behavior of solute mass recovers, mean arrival time and second time moment are nonlinear along the travel distance for solute in the fracture in the presence of matrix-diffusion and decay rate coefficient.     

水下循迹航行器水动力学性能数值研究

为了研究低速水下循迹监测航行器的水动力学性能数值计算问题,采用FLUENT软件和SST剪切应力输运模型,通过雷诺时均N-S方程分析流速一定的情况下,取不同攻角、不同水平舵角作为来流条件,研究未安装推进器以及安装推进器且其安装位置不同时,航行器的升力系数、俯仰力矩系数、表面压力分布和流场速度的变化规律。结果表明:在未安装推进器以及推进器的安装位置不同时,随着攻角的变化,升力系数呈线性变化,俯仰力矩系数呈非线性变化;随着水平舵角的变化,升力系数和俯仰力矩系数呈线性变化。当推进器安装在航行器头部时,对航行器流场压力和流场速度变化影响最大;当安装在航行器尾部时,对二者影响最小。对于低速航行器,应尽量将推进器安装在中间靠后位置,以提高航行器的水动力性能。升力系数的试验结果与数值仿真结果之间最大相差7. 51%,阻力系数的试验结果与数值仿真结果最大相差5. 84%,均吻合较好。研究结果可以为低速水下循迹航行器的优化设计和发展提供理论参考。     

明渠均匀流流速横向分布的涡黏性模型

为了研究明渠水流的运动特性,开展了明渠水流流速横向分布数学模型的研究。本文根据量纲分析方法和实验资料,得到水流横向剪切作用下横向涡黏性系数的关系式;基于均匀流的水流运动方程,按照有限差分方法,建立流速横向分布计算模型。该模型具有计算简单、快捷和精度较高的优点,且数值计算不受横向涡黏性系数的结构形式和断面形态的影响。采用明渠水流实验资料验证数学模型,数学模型计算的流速横向分布与实验资料较一致,具有较高的理论意义和应用价值。