平面槽流的二次失稳分析

本文以得自二维直接数值模拟的稳定的二维平衡态解，或将其中的扰动部分乘一小的系数所得到的准定常解取作基本流，考察它们对三维小扰动的不稳定性。导出了只包含二个未知函数的封闭的优动运动方程组。与刘次边条件一起构成了一个常微分方程组的特征值问题。采用Ｃｅｂｙｓｈｅｖ－τ方法将问题转化为一个代数特征值问题，对三维基本波与亚谐波失稳两种情形数值求解获得了三维扰动增长率随二维扰动幅值、雷诺数与展向波数的变化关系     

二维自由剪切湍流的实验结果及其与理论计算的比较

本文用热线风速仪和数据采样技术,对二维湍流混合层、湍尾流和湍射流自模拟区内的平均速度、湍流强度、雷诺应力和脉动速度的高阶关联进行了测量,所得结果与不可压缩流体剪切湍流理论的计算结果进行了比较,两者吻合得较好。     

幂律流体偏心环空螺旋流中的二次流问题

本文建立了幂律流体偏心环空螺旋流的控制议程，并用有限差分法对其数值求解。结果表明：幂律流体偏心环空螺旋流中存在二次流动、最后，还对这种二次流做了分析。     

方管湍流二次流的数值模拟

本文采用新的向量势做法计算了方截面直管内的湍流流动。讨论了流场特征并导出了不同区域的简化方程。计算结果跟实验相符,实际模拟了平均量和湍流量的主要特征。     

幂律流体偏心环空螺旋流中的二次问题

本文建立了幂律液体偏心环空螺旋流的控制议程，并用有限差分法对其数值求解。结果表明：幂律流体偏心环空螺旋流中存在二次流动。最后，还对这种二次流做了分析。     

二维剪切流的格子 Boltzmann 模拟

本文给出了格子Boltzmann方法收敛到Navier Stokes方程严格的证明过程。之后,我们应用标准的格子Boltzmann方法模拟二维剪切层流动中的Kelvin Helmholtz不稳定问题。结果表明,剪切流动的不稳定情况可以在无表面张力的模拟中得到。     

二维平行壁面剪切流失稳内部流动结构初探

本文在前人研究成果的基础上，阐述了二维平行壁面剪切流的失稳的演化过程。应用孤立子解对失稳过程中流动内部结构进行分析，重点从流体运动的自身规律寻求失稳的机制，对相干结构等湍流内部的运动现象提出了一些看法     

线性剪切来流对方柱绕流特性影响的数值分析

为研究线性剪切来流对方柱绕流特性的影响,将对流出口边界条件引入特征线算子分裂有限元法中,建立了线性剪切来流的方柱绕流数值模型,并采用均匀来流的方柱绕流模拟结果验证了该模型计算方柱绕流问题的可靠性。数值模拟结果表明,剪切参数k对方柱绕流尾部形成的两排涡影响明显,涡脱落在k较大时被抑制,在k≥0.4时涡量最终形成一个类似三角形的区域;驻点随k的增加逐渐向高速侧分离点移动,在k≥0.3时驻点的位置不再发生变化;平均阻力系数在0.2≤k≤0.25时发生较大变化,平均升力系数在k≥0.2时为负。     

阶梯布置对溢洪道尾水二次消能及流态影响研究

云南省凤庆县大摆田水库溢洪道出口坎式底流消力池和下游尾水渠之间需要进行二次消能,同时在阶梯消能段通过40°弯道衔接,以适应地形变化。通过水工模型试验研究,原方案出池水流经过阶梯弯道后,平面上形成明显的Z形折冲水流,30年一遇时弯道末端左侧水流临边流速达9.97 m/s,已经威胁到左岸山体顺坡岩层的稳定。阶梯后移的修改方案能够有效改善弯道内水流流态,在此基础上,提出将原阶梯体型减小(2.50 m×1.50 m减小至1.00 m×0.60 m)的改进方案,以避免在经常发生的小流量洪水情况下,阶梯位置出现跌落水流。研究成果表明:改进后的弯道阶梯消能组合方案使得小流量洪水情况下消力池下游尾水渠沿程横断面水深分布相对均匀,水流流态改善明显,解决了常遇洪水下泄时水流平顺归河问题。     

明渠水气二相流流速分布研究

为了实际应用的需要，根据前人的实验资料，建立了一套计算自掺气水流流速分布的半经验半理论方法，提出掺气对紊动有抑制作用，因而增大流速梯度，可使明渠水气二相流的最大流速比不掺气水流的最大流速有所增大，并导致近底流速指数分布中指数大于1／7。公式的计算结果与实验数据相比较基本一致。     

电磁力对湍流边界层相干结构的影响

利用一组铷-铁-硼强铁磁体和电极组成的电磁极阵列,在海水平板湍流边界层中产生具有一定穿透深度的电磁力,实验研究了行波式洛伦兹力（Traveling—Wave-Like Lorentz Force）对湍流边界层快慢条带的影响,氢气泡流动显示表明在电磁力的影响下,湍流边界层底层快慢条带相干结构出现间距是平均值2～3倍的低速区域,低速条带的统计平均间距明显增大。     

湍流平板边界层近壁区对称与非对称单个相干结构演化机理的比较

本文利用流动稳定性理论中的共振三波概念,构造湍流平板边界层近壁区对称与非对称单个相干结构的理论模式,采用紧致有限差分及Fourier谱展开相结合的方法,数值计算湍流平板边界层近壁区对称与非对称单个相干结构的演化规律,详细分析了对称与非对称单个相干结构的演化结果,得到了一些有意义的结果。     

随机波浪作用下底部层流边界层剪应力谱的研究

本文在随机波浪底部剪应力的研究中引入了波浪谱的概念。根据浅水波的特点，将波浪谱作为输入谱，通过传递函数确定作为输出谱的随机波浪作用下的底部剪应力谱。本研究中研制了一套底部剪应力测量仪。对于层流边界层得到了底部剪应力谱的理论解，并得到了实验的检验。     

镶嵌-碎裂结构建基接触面抗剪强度试验研究

金沙江某水电站第23、24坝段,在开挖至建基面时,仍存在一定深度、一定范围质量较差的Ⅲ-Ⅳ类镶嵌-碎裂结构岩体,由于此类岩体影响着大坝的抗滑稳定性,因此,在现场通过原位大剪试验,对原位镶嵌-碎裂结构岩体与混凝土接触面抗剪（断）强度进行了试验,并运用优定斜率法确定了接触面的抗剪（断）强度的标准值。试验表明：镶嵌-碎裂结构岩体在原位状态下仍具有一定的力学性能;原位镶嵌-碎裂结构岩体与混凝土接触面具有较高的凝聚力C和摩擦阻力f,且都达到了Ⅲ类岩体的标准;接触面的抗剪断强度仍然是大坝抗滑稳定的控制边界。     

陷落腔剪切层自持振荡的数值计算分析

该文主要研究陷落腔剪切层自持振荡的水动力特性,以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,利用计算流体力学软件CFX中的高级湍流模型Larger eddy simulation(LES),使用simple算法进行数值仿真计算.数值计算结果表明:随着腔中的大涡沿着随边向上爬升并趋于稳定,在腔口导边处不断有附着涡脱出,而后又很快的破碎;得出不同雷诺数下腔口剪切层处的压力系数沿周向的分布规律及剪切层自持振荡的频率特性,总结出剪切层处的各阶振荡频率随着雷诺数的不同趋于常数;将数值计算得出的结果与物理实验的数据进行对比分析,从而验证了数值计算的可靠性.     

Analysis of shear rate effects on drag reduction in turbulent channel flow with superhydrophobic wall

We examined the shear rate effect on drag reduction of superhydrophobic surfaces with different slip lengths. For this purpose, turbulent channel flow was considered at the friction Reynolds numbers of Reτ = 180, 395, 500. By using Navier＇s slip condition it is shown that increasing shear rate leads to the greater reduction in drag force and also more reduction occurs in larger slip length. Based on the results, more than 25% drag reduction happens at a friction Reynolds number of Reτ= 500 for slip length of 1 ×10 5 m. The simulation results suggest that reduction in drag force occurs because slip condition reduces the Reynolds stresses, also weakens vorticity filed and the near-wall coherent structures, and therefore turbulence production is decreased.     

河谷宽高比对高心墙坝黏土垫层剪切强度的影响

掺砾黏土高心墙堆石坝需要在心墙与坝基面接触部位设置纯黏土垫层, 以探讨心墙与坝基接触面处的应力状态和黏土垫层的剪切强度。三维有限元数值分析主要考虑了河谷宽高比的影响, 经计算得到心墙与坝基接触面处的应力分布, 并按莫尔-库伦强度准则评估黏土垫层的抗剪强度。结果表明, 心墙与岸坡接触面上剪应力和正应力大小随着坝高变化明显。正应力自坝顶向下大致呈线性增大, 在接近坝底附近达到最大值; 剪应力自坝顶向下先增后减, 最大值发生在坝底向上约1/5坝高处, 当岸坡角为45°左右时其值最大。根据抗剪强度准则, 心墙底面黏土垫层不会发生剪切破坏; 岸坡面中上部强度较低, 当岸坡角达到或超过45°时, 上部黏土垫层会发生剪切破坏。与对称河谷模型相比, 实际工程模型左岸岸坡中下部黏土垫层偏安全, 中上部以及右岸抗剪强度系数相近。据此, 给出了岸坡角45°临界值, 在岸坡坡角达到或超过45°的狭窄河谷中修建高心墙堆石坝时, 建议采取工程措施防止黏土垫层在相应部位发生大剪切变形以及剪切破坏。     

碾压混凝土层面抗剪(断)特性尺寸效应研究

碾压混凝土呈层状结构,大约30cm厚为一层,大量的层面成为薄弱环节,层面抗剪强度参数为碾压混凝土重力坝抗滑稳定分析的重要依据。碾压混凝土层面原位抗剪试验是提供层面抗剪参数的主要试验方法。这种试验的试件大、投资多、工作量大,又是大型工程中必不可少的试验项目。结合龙滩碾压混凝土特性试验,研究试件大小对抗剪参数的影响,确定了原位抗剪试验试件的尺寸效应系数,并提出了一个表达式,从而可用小试件代替大试件研究抗剪参数。这将有较高的理论价值和实用价值。     

扫描光屏法在PIV技术测量自由剪切层中的应用

ＰＩＶ技术是九十年代实验流体力学的重大成就。它能够提供瞬时整个流场的定量信息，而且具有很高的空间分辨率和很好的精度。为了获得清晰可靠的ＰＩＶ底片，人们对实验方法作了很多改进。本文讨论了近年使用较多的扫描光屏法，提出了该方法在使用中特别注意的一些问题，并给出了用该方法测量自由剪切流场的结果。     

外区相干结构动态特性的研究

本文通过对光滑边壁、沙粒加糙和沙波渠床条件下的水流结构的观测,发现边壁对水流结构的直接影响,可达 y~+≈100,并得出了湍流边界外区的相干结构,虽然存在横向涡、纵向涡和垂向涡,但主要表现为大尺度横向涡的形成、发展和衰变过程.通过试验,测出了横向涡的形成、维持、衰变各阶段的距离和出现的周期特性.最后从理论上分析了影响横向涡发展的因素,并得出了横向涡的长度和输运过程的预测计算式.