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。     

伊丹河输水河道封冻期冰情演变数值模拟

根据水动力学、热力学、河冰水力学及固体力学等基本理论,针对吉林省伊丹河输水河段具体特征,建立了伊丹河的河冰数值模型,并应用1958—1988共30年的水文、气象资料对该输水河段进行了数值模拟及分析。结果表明,伊丹河输水河段冰期封冻形式为平封,可形成稳定冰盖从而实现冰期冰盖下输水,且满足冰期正常输水的要求。     

基于流固耦合的平板闸门动水关闭过程数值模拟

闸门动水关闭是一个复杂的物理过程,在此过程中的水动力特性及闸门本身结构特性易受到多种因素的综合影响.针对平板闸门动态关闭过程,采用动网格技术、RNG k-ε紊流模型及VOF自由水面处理技术三者相结合的方法建立了三维非定常水气两相流模型,在此基础上,进一步结合流固耦合方法针对不同因素综合影响下闸门的形变、等效应力的变化规...     

武开河的边界约束判别准则

根据封冻河道春季冰盖破裂机理,采用弯曲河道边界约束概念,提出可用于预测武开河发生的判别准则,并对其适用性进行了论证。应用黄河河曲段1985~1994年的原型观测资料对该判别准则进行验证,结果表明该准则可以较好地用于河道武开河的判别。     

寒区水塘冰温度应力原型观测及分析

冰体内温度应力引起的膨胀压力可导致结构物不同程度的破坏,其值是寒区水工建筑物的关键设计参数.为探究静冰温度应力的时空分布特性,采用原型观测研究手段,结合理论分析及计算,以黑龙江省大庆市青花湖6号水塘为研究对象,对水塘淡水冰层内部温度场和应力场进行了观测及分析.结果表明:冰温变化主要取决于上部气温的波动情况,表层冰温与气...     

感潮河段盐水入侵的水质模型

盐潮入侵严重影响内河水质。盐度的纵向分布受制于上游径流和海洋潮汐，其水动力学特性非常复杂。数值求解不恒定盐度入侵，主要困难在于对流占优时对纯对流算子的恰当处理，否则将会产生严重的数值耗散和伪振荡等非物理效应。考虑到强混合型河口潮汐的特点，本文采用同步不同格式对盐潮入侵问题的流场及浓度场进行了数值计算。采用欧拉—拉格朗日混合解法（ELM），将对流—扩散方程中的扩散项和对流项分裂求解，应用高精度时间序列插值的特征差分隐格式求解对流项，扩散项采用传统的有限差分法。在汊口处，将描述河网汊口水质变化的三维对流扩散方程在汊口控制体积积分，变量间的插值分布采用Panankar提出的幂函数，得到新的汊口离散方程。计算与实测结果比较表明，本文提出的方法有效可行。     

城市雨洪排水管道中固液两相流模型

针对城市排水系统中固废物的输运及沉积机理进行了研究。根据固废物在管道中的输运特征及力学分析,提出了城市排水系统中固废物输运的固-液两相流模型。进一步,针对影响固废物输运的各种控制因素进行了数值分析,确立各影响因素间的相互关系,并建立起预测模型。研究结果揭示了固废物在排水系统中的输运机理,这对排水管道设计具有重要的指导意义。     

河床与水体热交换的数值计算

在任意一个完整的热力模型中，河床与水体的热交换是一个很重要的热力因素，特别是对于封冻河道，以及水深较浅且温度昼夜变化较大的河道．本文提出了数值求解非稳态导热微分方程的数值模型，并与量测资料进行比较，结果表明数值模型能准确地模拟水体与河床的热交换．     

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。     

寒区水塘冰盖生长和消融分析

冰盖厚度是冰工程研究中最重要的特征参数之一。为明晰寒区静冰生长和消融的过程,准确计算冰盖厚度,通过分析影响静冰生消的各热力过程,建立了生长期和消融期冰厚计算的热力学模型,采用黑龙江省青花湖8号水塘的冰情观测数据对冰厚计算模型进行了验证,并分析了塘冰温度链观测数据。结果表明:提出的冰厚计算模型可用于精确预测冰盖厚度的生消过程;通过回归分析得到了表面冰温随气温和风速变化的表达式;冰层内的冰温变化与气温波动存在一定的响应关系,且随着冰深增加,冰温波动幅度减小;在冰盖生长期,冰下水体持续降温,随着水深的增加,水温变化速率逐渐减小;在冰盖消融期,水温先缓慢回升随后快速升高,最大升温速率可达0.13℃/d。研究成果可为寒区静冰生消分析及冰厚计算提供科学依据。