流滑型窝崩特征及概化模拟试验

流滑型窝崩是长江中下游一种典型的岸滩崩塌形式,土体崩塌破坏发展速度快、体量大,危害很大.根据典型实例,分析了此类崩岸的特征和发生规律,并通过初步的概化模拟试验,探讨了其形成过程和成因机理.研究结果表明,流滑型窝崩是水流冲刷过程中引起的土体滑动破坏,岸坡土质抗冲差、近岸水流急是窝崩形成的基础条件,而伴随窝塘扩大出现高强度的回流是土体连续崩塌破坏的重要动力因素.     

某水电站坝基缓倾角裂隙抗滑稳定概化模式

关于坝基抗滑稳定性,对缓倾软弱结构面的研究较多,而关于缓倾硬性结构面的工程实例报道较少。针对某水电站坝基勘察中发现的缓倾角裂隙,利用勘探平洞和钻孔电视录像,分析了缓倾角裂隙的基本特征、分布规律、发育程度和连通率,然后在此基础上建立了坝基抗滑稳定计算概化模式。分析得出:坝基岩体中缓倾角裂隙属硬性结构面,规模不大,呈随机分布,发育程度不均匀,0.50m投影距时连通率为19.5%～27.1%。将走向与坝轴线夹角≤30°的缓倾角裂隙视为坝基抗滑稳定优势结构面,建立双滑面型、单滑面型两种抗滑稳定计算概化模式。分析思路、建模过程丰富了坝基抗滑稳定性的研究,对于类似工程具有借鉴意义。     

石质急流滩水力特性概化试验研究

根据溪口型急流滩概化滩段的水槽试验，分析了急流滩段流速与水位的分布和沿程变化等水力特性，阐述了滩段水力特性与地形的关系，以及影响滩情的主要因素，讨论了计算滩段水面线中确定局部阻力系数的方法，     

桩群数值模拟中的概化方法研究

建立数值水槽,将小尺度桩墩作为陆域边界直接模拟,利用有限单元法和三角形加密网格计算桩群影响下的二维流场.提出利用等效阻力法对桩群进行概化的研究思路,即将较为密集的原桩群概化为形式更加简单的其它形式桩群,并保证概化前后的桩群绕流阻力相等.计算结果表明这种概化方式可以有效逼近原桩群引起的水位、流速变化,且对上下游大范围流场的影响与原桩群比较处在可以接受的误差范围内.此外文中也对等效阻力法和等阻水面积法概化的效果进行比较,结果显示等效阻力法较等阻水面积法更优,具有工程应用前景.     

高拱坝双层孔泄流不同阶段水流运动特性分析

通过构造高拱坝双层孔泄流物理模型,以k-ε双方程紊流模型作为物理模型的水流控制方程,确定运算区域,通过分块结构化网格进行区域网格划分,设置边界条件,运用物理模型检测出射水流的空中抛射运动轨迹,基于抛射体理论结合控制方程分析出射水流在双层孔泄流孔阶段、空中抛射阶段和下游水垫阶段入射角及入射流速等特性。将物理模型与理论计算方法相结合,可全面分析水流运动特性,且分析结果同实测值间误差较小,基本控制在3%以下,说明该方法分析高拱坝双层孔泄流下不同阶段水流运动特性是可行的。     

连续弯道水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述连续弯道水流的三维数学模型,用Shukry的强弯道试验结果对数学模型进行验证.结果表明,该模型能够很好地模拟弯道内水流的流速分布.采用该模型模拟了在不同弯曲度的连续弯道中的水流运动,结果表明:水流流速在弯顶靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,弯顶处的水流断面流速分布和下一个弯顶处呈横向对称,且在两弯顶中间形成过渡.由于水流凸岸流速大于凹岸,因此当河岸类型为可侵蚀河岸时,凸岸将可能向后崩退,形成切滩.随着弯曲度的增大,弯道水流动力轴线更贴近凸岸.当河道弯曲到一定程度,一旦遇到洪水,很可能冲开河岸的束缚发生裁弯取直现象,并发展出新的河道.     

弯曲河道中水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述弯道水流运动的三维数学模型,用室内物理模型试验进行验证,结果表明,该模型能够较好地模拟弯道内水流流速分布以及湍流特征。随后用该模型模拟了若干典型平面形态和床面形态的弯道水流运动。模拟结果表明:弯道中浅滩和深槽相间的地形起伏加剧了断面流速分布的不均匀性,同时使得水流动力轴线更加偏向凹岸,流速的沿程变化也较平整床面更为复杂;另外,与对称型河湾(正弦派生曲线型)相比,非对称河湾(Kinoshita派生曲线型)中在两弯顶中间存在较多的低流速区,有利于泥沙落淤,而对岸流速一般较大,形成河岸的快速崩退,这能够从一个侧面解释非对称河湾向下游方向整体的快速迁移。     

鸭子荡水库地形前处理及二维水流运动模拟

为了研究鸭子荡水库的二维水流问题,用图像处理方法结合谷歌地球(GE)软件对该水库进行地形的前处理。通过图像拼接、数学形态学和实测资料相结合的方法获取该水库的初始地形,对建立的平面二维RNG k-ε紊流数学模型中的水流模块给出合理的边界条件和初始条件,并采用有限体积法离散方程,通过阵面推进法划分网格,对水库流场和入水口、取水塔附近的断面垂线平均流速进行数值模拟。结果表明,利用图像处理方法结合GE软件能够得到精确、详细的水库复杂地形。在此基础上进行了水库流场数值模拟和关键位置的断面垂线平均流速数值模拟,模拟结果和实测结果较吻合。     

近海围垦造地水下地形和水流特性动态监测

结合上海浦东机场围海造田实例,阐述了在近海围垦造地过程中,如何对促淤堤体附近水下地形和水流特性进行动态监测,详细地分析了坝体附近水下地形的动态变化,为工程的正确施工和保养提供了有益的保障。在监测中,主要利用GPS-RTK配合测深仪和ADCP实时获取动态的三维坐标、流速、流向和流量,并对采集的数据采用比较法和作图法进行分析和预报。     

“Y”型汇流区水流结构试验研究

在天然水系和城市排水系统中存在许多干支流交汇,在汇流区水流结构紊乱,严重制约着该区域水沙运动及河床调整,进而影响岸坡稳定及航道水流条件,并且污染物也容易在该区域滞留。鉴于此,通过概化模型试验研究了"Y"型汇流区的水流结构,再运用Tecplot等软件对试验数据作可视化处理。结果表明:汇流区三维流速图存有两个高速区和一个中间低速区;随汇流比增大,支流侧高流速区范围增大,干流侧高速区范围相应减小,同时水流动力轴线汇流点往下游移动。     

江河崩岸的概化模拟试验研究

根据长江中下游崩岸的基本特征,采用典型崩岸河段原体沙,在试验室中建立了概化坡体模型,针对坡体崩塌破坏机理进行模拟试验研究。结果表明,试验坡体的崩塌破坏表现形式、过程及特征与长江坍塌型崩岸基本相似。渗流强度越大,破坏作用越明显。水流冲刷的破坏作用主要是淘蚀坡脚,使坡体坡度趋缓,崩塌破坏范围及程度随之逐步减小,坡体坡脚未受淘蚀的极限稳定坡度为1∶2至1∶3。     

坡面薄层流的数值模拟及在坡面流侵蚀研究中的应用

本文依据坡面薄层水流的动力波方程，由水沙动力学原理出发建立坡面细沟流侵蚀过程的模拟方法。采用动力波模式(一维非恒定流方程组)计算了坡度变化时不同细沟宽度下的细沟沟内流速，根据数值计算得到了细沟流动的Re数，以及相同净雨强和坡长下能够使细沟流速达到最大的坡度。依据泥沙运动力学的原理分析了这些结果在坡面流侵蚀过程中的意义。模拟结果表明，细沟扩宽过程对坡度和坡面表土临界起动流速的变化十分敏感。当细沟扩宽侵蚀在小区片蚀中占主要成分时，小区的片蚀总量常表现出与坡度和表层土使用方式的明显关系。     

高滩陡坡地形下电力设施海堤的越浪量试验

以浙江舟山某海岛高滩陡坡地形下的电力设施海堤为例,通过物理模型试验,分别研究了平台宽度、平台超高、防浪墙高度对海堤越浪量的影响,并采用方差分析法进行了敏感性分析。结果表明:平台超高对越浪量的影响最为显著,防浪墙高度次之,平台宽度影响最小;无量纲形式下的越浪量随防浪墙顶超高的增大呈现较明显的指数递减关系。据此提出了电力设施海堤防浪结构的合理设置方式。     

岩屑组成对高位滑坡-碎屑流运动特性影响离散元模拟研究

采用三维颗粒离散元模拟方法,对4种由不同粒径碎屑颗粒组成的岩屑滑坡运动过程进行全程数值模拟,研究了碎屑粒径组成对于岩石碎屑滑坡的运动特性影响。结果表明:碎屑颗粒粒径组成对岩石碎屑滑坡的运动总时间和达到速度最大值的时刻没有影响;物源碎屑粒径的组成对滑坡运动速度、破坏力和滑动距离影响大。粒径组成越不均匀,滑坡运动速度和破坏力越大,滑动距离也越远;碎屑流物源前缘部分是滑坡-碎屑流灾害影响范围大小的控制性因素。成果可为岩石碎屑滑坡灾害的预测和评估提供参考。     

异重流潜入条件分析及立面二维数值模拟

本文对水库异重流的潜入条件进行了理论分析，并用立面二数学模型作了数值模拟，探讨了影响异重流潜入条件的几个重要因素。     

The experimental study of hydrodynamic characteristics of the overland flow on a slope with three-dimensional Geomat

The hydrodynamic characteristics of the overland flow on a slope with a three-dimensional Geomat are studied for different rainfall intensities and slope gradients. The rainfall intensity is adjusted in the rainfall simulation system. It is shown that the velocity of the overland flow has a strong positive correlation with the slope length and the rainfall intensity, the scour depth decreases with the increase of the slope gradient for a given rainfall intensity, and the scour depth increases with the increase of the rainfall intensity for a given slope gradient, the overland flow starts with a transitional flow on the top and finishes with a turbulent flow on the bottom on the slope with the three-dimensional Geomat for different rainfall intensities and slope gradients, the resistance coefficient and the turbulent flow Reynolds number are in positively related logarithmic functions, the resistance coefficient and the slope gradient are in positively related power functions, and the trend becomes leveled with the increase of the rainfall intensity. This study provides some important theoretical insight for further studies of the hydrodynamic process of the erosion on the slope surface with a three-dimensional Geomat.     

用解NS方程和FW-H积分的混合方法计算圆柱绕流噪声

该文所研究的混合方法通过两个步骤模拟流动的声学远场.第一步,在包含所有声源的近场区域内,通过求解NS方程(对于湍流通过大涡模拟)获得非定常流场参数.第二步,通过带可穿透控制面的FW-H积分方法从流体动力近场获得声学远场.FW-H方程的三种积分形式,即三维的Farassat公式、二维的Guo公式和Locard公式被应用,并相互比较.研究了积分控制面位置和展向复制长度对声学模拟结果的影响.把数值模拟的ReD=150时圆柱层流绕流的声学远场和DNS结果进行了比较;把数值模拟的ReD=3900时圆柱湍流绕流的声学远场和实验结果进行了比较.两项比较都能相符合.通过比较FW-H方程三维积分形式和二维积分形式的结果,表明二维积分形式的结果可用作进一步三维精算前的简便估算.     

基于不同数学模型对某弯道式渠首水沙运动的数值模拟对比研究

以新疆某弯道式渠首为研究对象,分别采用CCHE和Fluent建立数学模型,对该渠首水沙运动规律进行数值模拟研究,并将模拟数据与物理模型试验结果进行比较分析。研究结果表明:两种数值模型的计算结果与物理模型结果吻合都较好,但与Fluent模型相比,在水流流态方面,CCHE模型能更准确地反映弯道下段自由水面的横比降现象;在泥沙横向淤积方面,CCHE模型可充分体现环流作用下泥沙冲淤效果;在计算用时方面,CCHE模型也明显耗时更少,证明CCHE模型能够更高效、更准确地模拟预测弯道水沙运动。     

植被排列方式及坡度对坡面流Fr影响的试验研究

为探究植被的排列方式及坡度大小对坡面流弗劳德数Fr的影响,以期揭示坡面流弗劳德数Fr的内在规律。利用人工模拟试验,系统研究了6个坡度、3种植物排列方向与水流方向呈不同走向角的条件下Fr与单位底面积的空间摩阻表面积K值的特征关系。表明在非淹没状态下,Fr与K值的关系为随K值的增大Fr呈现先减小后趋于平稳的趋势;Fr的取值随坡度的增大而增大;在一定的坡度范围内,同一坡度下,当Fr1时,同一K值下,走向角越大对应的Fr值越小,当Fr1时则相反;同一走向角下,在同一K值下,坡度越大对应的Fr就越大。得出在坡度一定的条件下,坡面植被的排列方式不同,弗劳德数Fr的取值也不相同;坡度是影响Fr取值范围的重要因素之一。