非均匀沙分级推移质公式

根据近底泥沙交换的随机-力学模式及输沙率概率分布，从理论上建立了非均匀沙任意粒级推移质输沙率的新公式。采用作者提出的分级起动概率和颗粒跳跃速度表达式处理有关参数，而公式所及常数则由均匀沙输移试验资料确定。由此获得的非均匀沙分级推移质公式物理概念清楚、数学处理严密、能自动适应均匀沙情形。用非均匀沙分级输移试验资料的验证结果表明，理论能合理地描述非均匀沙推移质运动的客观规律。     

彩钢复合保温板屋面施工技术

结合具体工程实例,介绍了彩钢复合保温板屋面施工技术,提出了具体的施工质量要求,积累了彩钢复合保温板屋面施工经验,完善了彩钢复合保温板屋面施工工艺。     

Application of LSPIV to measure supercritical flow in steep channels with low relative submergence

Measuring flow discharge has always been one of the most important concerns of water experts. To measure discharge in streams using velocity-area method it is necessary to quantify average velocity of the flow. It is not feasible to measure velocity by contact approaches like current meters under certain conditions such as in flood periods or for very shallow flows. Flow surface image velocimetry methods as non-intrusive solutions have recently been widely utilized to measure discharge in open channels. One of these methods is a variety of PIV method named LSPIV which has been very popular due to the elimination of laser application. In this study, LSPIV was used to measure 2D velocity field over the surface of steep supercritical flow. The obtained surface velocity data were used to calculate Velocity Index (VI) which is multiplied by surface velocity to convert it to mean velocity and subsequently flow discharge. Also, a few relations were proposed to calculate the VI according to the slope and relative submergence. Since, Velocity Index has been so far mostly studied for subcritical conditions, results of this study may be applied for measuring supercritical flows. Eventually, the proposed method was verified to be used for discharge measurement and was proven quite precise in this regard.     

浪流集成发电机组研究与试验

为提高能源捕获和能量转换效率,改善水轮机叶片对流场性能的影响,以发展海洋可再生能源发电装备技术为目标,采用流体力学中 ANAYS 仿真模拟和试验对比研究的方法,提出一种双向浪流集成发电机组。该装置采用柔性直驱式永磁发电机,省去中间的增速机构,实现了小型模块化供电,提高了水轮机能量转换效率。为提高水轮机能量系数,优化流场性能,设计了双向导流罩,研究不同导流罩张角对流场的影响,对其进行仿真分析,并针对不同张角的导流罩进行模拟,得到最佳导流罩张角。水槽试验结果表明: 该装置最大功率点的取值取决于叶轮叶片的结构参数、导流罩的大小和电动机的效率。增设导流罩可以降低流体在导流罩内的湍动干扰作用,改善叶轮在流场环境下的运行效果。导流罩扩口最佳角度在 25°附近。该装置具有低速起动性能好、不需要换向以及效率高等特点,可以在流速较低、双向来流的条件下推广使用。     

双色波数值模拟的造波方法研究

为了使数值波浪水槽模型能够精确简便地代替物理模型,并为港口海洋工程及内河工程提供重要的数据支持,基于不可压缩黏性流体的N-S方程和VOF方法,运用软件FLUENT建立数值水槽。通过对软件的二次开发,进行推波板造波方法的波浪数值模拟。将物理模型实验中的Sch?ffer二阶造波理论运用于波浪数值模拟,实现基于二阶推波板造波法的双频波数值模拟。在此造波基础上,开创性地模拟出变化地形下波浪的相互作用,体现出其非线性作用。研究结果显示:(1)将各工况得出数据分别与理论值和实验值进行对比验证,表明所用方法有较好的精确性;(2)通过双色波相互作用后的频域分析得出其适用范围为0.1h/L0.5。推波板造波法模拟的数值波浪有着较好的非线性和精确性,可以在一定条件下代替物理实验。     

挺水植被弯曲变形对水流阻力的影响研究

为研究挺水植被在水流作用下发生的弯曲变形对水流阻力影响,通过明渠水槽实验对不同水流条件下单株挺水植被的弯曲变形状态及其水流阻力进行了观测分析。研究结果表明,挺水植被从完全直立转变为挺水弯曲摇摆状态时,水流阻力随着植被弯曲变形程度加剧而增加;当植被由挺水状态转为淹没状态时,水流阻力显著降低;当植被处于弯曲摇摆的淹没状态时,水流阻力同样会随着植被弯曲变形程度的加剧而增加;但是,当植被的弯曲变形增加到使得植被处于完全倒伏时,水流阻力反而会减少。研究成果有助于平衡河流生态治理与汛期泄洪的关系。     

利用埋管水压渗透恢复水库滩库容试验研究

水库滩库容损失后极难恢复,探寻有效的滩库容恢复途径十分必要。基于概化水库的滩库容恢复实验,采用埋管水压渗透方法,在水下淤积物底层预埋槽孔管,促使泥沙加压液化,最终在管道上方形成顺管道线的三角形输沙横断面。试验结果表明,压力水流进入上下开孔的槽孔管后,边滩泥沙整体向上起动,而后向主槽移动,清淤效果较为明显;压力水流进入左右开孔的槽孔管后,靠近主槽的边坡泥沙最先落回,而后边坡逐渐崩坍并向高滩蔓延,输沙断面慢慢扩大,从而达到滩库容恢复的目的。     

基于SPH-ALE方法的波浪水槽数值模拟

为了精确模拟波浪传播,基于光滑粒子流体动力学及任意拉格朗日欧拉(SPH-ALE)方法建立二维数值波浪水槽,在原SPH方法中引入近似黎曼求解器替代人工黏性项,采用排斥力边界条件防止流体粒子穿透固边界,海绵层内采用指数型衰减函数来消除水槽末端的波浪反射,并对规则波的传播进行数值模拟。结果表明:与采用人工黏性项的原SPH方法相比,SPH-ALE方法能够无衰减地模拟波浪传播,并可有效减小固边界附近的粒子压力振荡。     

非均匀推移质运动参数提取

推移质运动机理复杂,准确提取推移质颗粒运动参数为推移质运动的微观理论研究提供基础。本文以水槽试验拍摄的视频为基础资料,通过一定方法对其做一系列的处理,将视频中运动推移质颗粒标记出来,得到推移质颗粒的位置坐标,文中给出了由原始视频到提取出推移质颗粒位置坐标的详细过程:通过编程等手段计算出推移质颗粒的一些运动参数,如粒径,运动位移,运动速度,运动和静止时间,对提取结果进行展示,并给出这些参数随时间的变化过程。     

冻土条件下均质土堤漫顶溃决试验研究

为了研究冻土条件下的溃堤机理,开展了弯道水槽概化模型试验。基于结构光的三维成像原理,提出了一种无干扰全方位的实时溃口三维参数测量方法,并结合温度传感器监测堤内温度变化,研究了冻土条件下均质土堤漫顶溃决过程中溃口形态的演变规律和溃决区域的水位、流速、流量变化特性。依据试验中溃口冲蚀特点,将溃堤过程划分为渗透过流、堤后冲蚀、横向展宽、冲淤平衡4个阶段,黏性土堤和非黏性土堤第2阶段、第3阶段分别以陡坎冲蚀和失稳坍塌为主要特征,且黏性土堤会出现明显的陡坎合并现象。试验结果还表明:冻结后土体间隙的冰晶体与土颗粒相互胶结,土体的黏聚力增大,溃口扩展速率及溃决区域的水位、流速变化率均减小,且黏性土堤受冻土深度的影响更加明显;冻土条件下堤防背水侧与堤顶的连接处薄弱易溃,应加强维护,且一旦溃堤应优先对临水侧进行封堵。