复杂水流下沉管管节浮运阻力的数值模拟

沉管管节的浮运阻力是确定工程施工方案的关键。笔者分析了管节在浮运时的运动及阻力状态,建立了管节浮运的数值分析模型,利用CFD软件STAR-CCM+对佛山沉管隧道管节在不同干舷、航向与不同流速水流作用下的浮运阻力进行了数值模拟分析,探讨了沉管在不同水流环境下浮运的阻力特性。研究表明,建立的数值分析模型适用于复杂水流作用下沉管管节浮运阻力的模拟分析;管节的浮运阻力随流向角的增加而增大;随着浮运速度的增加,管节浮运阻力快速增大;随干舷值增大,管节的浮运阻力减小。本研究成果将为佛山沉管隧道管节的浮运施工提供理论指导。     

深水顺水沉放条件下护底软体排结构设计方法

顺水流沉排方式能有效减少水流对软体护底排的冲刷破坏,但由于在深水条件下顺水流沉排时受力情况复杂,施工过程中难以保证软体排结构的安全。对深水顺水沉放条件下软体排受力进行理论分析,并对理论计算结果进行现场试验验证。在受力分析的基础上提出了适合在深水顺水流沉放条件下软体护底排的结构设计方法,并在长江中下游航道整治工程中得到了较好的应用。     

180°三维弯道水流的数值模拟研究

针对180°弯道水流的水流特征,应用各向异性的Reynold应力紊流模型,VOF法跟踪自由表面,数值模拟shurky强弯道水槽试验。结果表明,整个弯道水面是扭曲的,水流由直段进入弯段后,形成具有一定倾斜角度的横比降,表层流速偏向凹岸,底层流速偏向凸岸,整体上表现为螺旋流运动。采用该紊流模型能够很好的模拟弯道环流双涡二次变化过程,为深入分析弯道水流特性提供了科学的的方法。     

槽内水流对拱式渡槽流固耦合响应的影响研究

为明确渡槽槽内水流流速和质量对拱式渡槽流固耦合响应的影响,以云南滇中引水工程中的鲁支河拱式渡槽为背景,基于ANSYS Workbench和Fluent软件,建立考虑单向流固耦合的有限元模型,分析槽内水流对渡槽的位移和应力响应.结果表明:槽内水流在1.0～2.5m/s范围内时,流速对槽身内壁和底板的流固耦合响应影响较小,...     

静水和纯流下可沉浮式网箱升降运动特性研究

为研究可沉浮式网箱升降运动特性,提高网箱沉浮性能,构建了一种使用螺旋浮管的可沉浮式网箱升降系统,螺旋浮管沿圆周螺旋排列,并通过对浮管注水和充气实现网箱稳定下沉和上浮,并在不同流速(0、4、7、10、13 cm/s)下定量分析了该网箱设计的合理性。结果表明:网箱在静水和纯流下均表现出优良的沉浮性能;与静水时相比,在水流作用下网箱沉浮时浮架产生的最大倾角显著增加,且随着流速的增大浮架最大倾角增大;网箱下沉和上浮阶段耗费的时间随着流速增大而增加,网箱下沉和上浮速度随着流速增大而减小;在网箱沉浮的匀速运动阶段,其匀速运动的速度随流速增大而减小,网箱做匀速运动的时间随着流速增大而增加。研究表明,在本研究中构建的网箱升降系统下网箱沉浮阶段浮架受力更均匀,能有效地抑制网箱的倾斜和变形,可作为深水网箱系统设计的有益参考。     

大型泵站虹吸式出水流道水力特性分析

采用计算流体力学方法对大型泵站虹吸式出水流道的内部流场进行了数值模拟。在分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数、数值模拟流道内部的三维流动和定性分析流道内部流态的基础上，建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析两个设计方案的虹吸式出水流道的流场，定量比较了驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失，客观评价了虹吸式出水流道的水力特性，为实现水力设计优化提供了可靠依据，可有效地节省物理模型试验费用和时间，提高水泵装置的效率。     

黄河宁夏卫宁河段一维水流数学模型应用研究

黄河宁夏卫宁河段河势变化复杂,断面型式多为复式断面,漫滩水流的滩、槽水力要素存在明显差别。采用HEC-RAS软件划分主槽和左、右滩地,分滩、槽设定糙率等参数,建立卫宁河段一维水流数学模型,推求的主槽、滩地的水深、流速、分流比等反映了河道实际水流结构,对河道整治工程具有重要的实际意义,为黄河以及其他断面型式复杂的天然河道设计水面线计算提供了重要依据。     

水流作用下混凝土表面剪切力及其冲磨特性的试验研究

为了获得水流作用下混凝土表面剪切力和抗冲磨强度的变化规律,以水泥砂浆替代混凝土,设计制备环形试件作为研究对象,将一部分试件浸入1 mol/L的氯化铵溶液浸泡,以得到表层具有不同溶蚀程度的环形试件,再利用自主设计的水流冲刷试验装置,开展试件在不同条件下的水流冲刷试验,分析水流流速、含砂率和溶蚀程度等参数对试件表面剪切力的影响以及试件抗冲磨强度的变化。结果表明：水泥砂浆试件表面剪切力随流速和含砂率的增大而增大,且与流速的1.70次方成正比;溶蚀后试件的表面剪切力比未溶蚀试件有明显增加,随着溶蚀程度的提高,试件表面剪切力也有一定增加;试件抗冲磨强度随着溶蚀程度和冲刷流速的增大而降低。     

明渠水流速度对自掺气发展影响的试验研究

采用针式掺气浓度仪对有压出口后明渠水流表面自掺气的发展过程进行了详细测量,研究了不同出口流速条件下掺气发展区的掺气浓度分布及其沿程发展变化情况,分析了流速对自掺气发展的影响。试验结果表明:随着出口流速的增大,相同断面处水流平均掺气浓度不断增加,掺气区向渠道底板扩展更加充分;在断面平均掺气浓度相同的条件下,水流速度越大,水体紊动程度越高,气泡向渠道底板方向扩散越明显。结合紊动扩散理论分析,认为流速对明渠自掺气扩散的影响包括提高水流掺气浓度和增大水体紊动扩散系数两个方面。     

弯道水流的紊动特性

针对弯道水流的紊流现象,应用声学多普勒测速仪,对弯道概化模型进行施测,并对弯道水流的紊动特性进行了研究,得到关于弯道水流紊动强度和雷诺应力方面的成果,为其进一步的研究提供了理论基础。