复杂条件下田间作物净灌溉用水量量水设施系统研究

由于现场条件限制,很难在末级渠道选出典型田块。即使在末级渠道选出了典型田块,但由于渠道是U型渠道,不便于设置简易量水槛,基于此,提出一种在典型田块里设置简易量水槛的明渠量水设施系统。该系统原理简单、方便实用、精度较高、造价低廉,可满足复杂条件下非末级渠道对应的水稻田的灌溉量水要求,并对设置量水设施系统具有一定的现场施工指导意义。     

矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失

明渠流中机械能损失的确定是水力学乃至工程流体力学中的重要内容.以构建的明渠恒定流新的总流能量方程及矩形断面明渠三维层流运动的理论解为基础,通过理论分析与三维数值计算,就矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失系数随雷诺数及宽深比的变化进行了深化研究,得到如下成果:1)在层流条件下,机械能损失系数一般均与雷诺数和宽深比有关,只有对宽深比大于6.5的宽浅明渠,其相应流动的机械能损失系数才仅与雷诺数有关,且在雷诺数相同的条件下,一般矩形断面明渠流的机械能损失系数要大于宽浅明渠流的机械能损失系数;2)在紊流条件下,机械能损失系数也一般均随雷诺数与宽深比而变,但对给定的宽深比,存在相应的特征雷诺数,当流动的实际雷诺数大于该特征雷诺数后,机械能损失系数则不再随宽深比而变化,且在宽深比一定的条件下,雷诺数越小,其机械能损失系数的修正值越大.     

MATLAB GUI在水力计算中的应用

以MATLAB软件为设计平台,进行流态可视化操作界面的功能设计、控件选择和边界布局,通过梯形明渠求解正常水深的案例,阐述以GUI为人机交互界面,方便地解决各种复杂的水力计算问题。     

强迫与混合对流条件下水流顺掠冰柱传热特性

通过实验研究了对流与混合对流条件下水流顺掠冰柱融化过程的相界面移动规律及传热特性。改变冰柱初始尺寸、初始冰柱温度、水流速度与温度等参数,采用工业摄像机记录了冰柱相界面的移动规律,构建了影像实验数据与冰柱相界面传热系数之间的映射关系。通过对实验结果的分析与讨论,获得结论如下：不同速度条件下的平均相界面位置变化趋势相似,相界面随时间呈单调递减幂函数形式变化;平均对流换热系数随水流速度或水流温度的增加而增大,且平均对流换热系数随时间呈递增趋势变化;在不同水流速度或水流温度条件下,Nu 随着Gr／Re 2先增大经过最高点后再减小;获得了水流顺掠冰柱融化过程 Nu 与Gr 、Re 、Pr 及 Ste 之间的经验关联式。     

明渠扩散段急流运动特性及调控方法研究综述

依据文献分析了有限宽度水槽突然扩散、固定扩散角渐变扩散、无边界平板扩散和急流扩散4种典型明渠扩散段水流的共同流动特征.给出了有限宽度水槽突然扩散段水流宽度的沿程发展规律,以及在平底明渠急流扩散段设计时,为防止水流脱离的扩散角计算方法和突然扩展区急流扩散的边界方程;通过不同底坡比降的试验和原型资料分析,论述了陡坡扩散区水深沿程变化特点、沿程各断面横向分布规律,介绍了陡坡上水平扩散角的计算方法与扩散角最大值的存在.通过大扩散角水槽试验,发现在扩散段不同流态的过渡水流现象及稳定性不一样.上游来流为急流时,下游水跃进入扩散段就是水流失稳、主流偏转的开始;采用潜没式三角翼可以防止扩散段回流发生,提高过流均衡性.     

考虑土壤大孔隙的下渗模型构建及验证

土壤大孔隙是土壤中一种普通存在的现象,土壤大孔隙体积虽然仅占土壤体积的0.1%~5%,但却很大程度上影响着水分及溶质在土壤中的运移.从物理机制出发,构建了考虑土壤大孔隙的下渗模型.将土壤分为基质流区、贯穿大孔隙流区和内集水流区.假定基质中的水流符合达西定律,贯穿大孔隙域的水流通过运动波方程来描述,内集水区为一端封闭的贯穿大孔隙,采用一维水平入渗方程描述大孔隙中的水入渗到土壤基质中.联立3个流区的水流方程,采用有限差分法求解该模型.最后利用人工模拟降雨实验验证所建模型的有效性.结果表明,所建下渗模型能够较好反映大孔隙土壤下渗过程.     

全动床复式河槽水流阻力特性的试验研究

当水流漫滩后,由于滩槽间存在着强烈的动量交换,复式河槽在过流能力、泥沙输移、流速分布等许多方面不同于单一河道。通过水槽试验,探讨了清水作用下,由非均匀沙构筑而成的全动床复式河槽完全粗化后的水流阻力变化特性,包括水流能量损失、曼宁系数、谢才系数与达西-韦斯巴赫阻力系数等沿程变化。试验结果表明,对于清水作用下的全动床河道很难获得均匀流。断面平均流速沿程变化,单位重量水体经过单位长度而损失的能量将沿程改变。对于该类河道,在给定的水流条件下,阻力系数不再保持为常数,而是沿程变化的。这些特性表明全动床复式水槽水流阻力远比定床的复杂,要准确预测该类河道的过流能力及泥沙输移能力远比定床的困难。     

急弯段闸孔出流的弯道水流特性研究

在河弯处修建水工建筑物时,研究弯道水流特性对水工建筑物布置的影响十分重要。采用RNCκ-ε紊流模型对急弯段闸孔出流的弯道水流进行了三维数值模拟。通过模拟计算,比较分析了急弯段不同闸位、不同流量条件下闸孔过流时的流速分布、紊流动能、压强分布和环流等相关水流特性与变化规律。分析研究结果表明,闸坝位于弯道上游时,弯道对闸坝过流的影响最小,但需对闸坝下流弯道凸岸岸坡附近区域采取一定的防护措施;闸坝布置在弯道中游时,过闸水流受弯道的影响最小,闸室水流的稳定性、闸门的工作安全以及闸墩的空蚀破坏都是实际工程中需要注意的重点。数值模拟验证与物理模型试验结果吻合较好,计算精度较高,能够满足相关计算研究要求。     

青山水库溢洪道水工模型试验研究

青山水库溢洪道为开敞正槽式溢洪道,控制堰堰型为宽顶堰。由于地形地质条件的限制,设计为弯曲溢洪道,但是存在弯道不利折冲水流,挑能消能效果不佳等问题。通过水工模型试验,对弯道水流流态、沿程水面线、消力池消能效果等水力特性进行了研究,并对原设计方案进行了优化论证,较好地解决了弯道冲击波和水流翻越挡墙问题,并且改善了消力池的消能效果,为工程设计和管理提供了技术依据。     

潜明水库一期泄洪闸水工模型试验研究

浙江省潜明水库主要任务是防洪供水,泄洪闸规模为5孔闸、每孔净宽8.0 m。通过水工模型试验,对泄洪闸平面布置、泄流能力、消能方式等水力特性进行了研究,从有利于消能、减轻泄洪对两岸以及电站尾水渠出口影响的角度,对原设计方案进行了优化论证,为工程设计和管理提供了技术依据。