明渠湍流速度的分形特征研究

湍流运动广泛存在于自然界的各种明渠水流中,了解湍流运动的速度特征对于指导工程实际问题如泥沙运动的规律、河流污染物的扩散、高速水流的脉动压强等具有十分重要的现实意义。采用明渠水槽去模拟湍流,利用ADV去测量各测线点的湍流流速,结合空间位置和小波理论,探究明渠断面湍流速度的分形特征。结果表明:湍流速度和及其经小波包多尺度分解的各个频段能量谱具有分形特征和自相似性,湍流空间流速分数维并不是某一个固定值,在空间范围内呈现一定波动的规律性,考虑雷诺数对湍流分数维的影响时,要具体对同一流态三个方向的湍流速度信号分别来探讨,低雷诺数下,湍流的分数维主要受到的是小尺度涡耗散影响。     

新疆錾高水电站鱼道水力特性研究

錾高水电站位于新疆高原地区,拟建鱼道的过鱼对象为冷水性鱼类,鱼道池室长宽比为3∶2,左侧180°矩形弯道内设置了导流隔板,与国内大部分已建鱼道形式不同。采用Flow-3 d对錾高水电站鱼道进行了数值模拟,着重分析了鱼道单个池室及矩形弯道内水流的水力特性。研究结果表明,錾高水电站鱼道的单个池室内竖缝处最大流速可达1.8 m/s,紊动并不剧烈;未设置隔板的右侧矩形弯道内主流贴弯道外壁绕流,回流区域大;而设置了隔板的左侧矩形弯道内主流处于弯道中部,回流区个数增多,主流区更为集中和连续,有利于鱼类寻找洄游路线。同时,左右侧弯道的不对称布置以及弯道内隔板布置位置的多样化都可以为我国鱼道建设提供新思路。     

球体悬浮式诱驱鱼器鳙幼鱼实验与研究

国内外的部分过鱼设施实际过鱼效果往往达不到设计预期,主要原因是上溯鱼类一般更容易被坝下发电尾水管或溢洪道处的大流量所吸引,从而难以自主找到过鱼设施入口。本文设想通过在鱼类洄游通道中安装球体悬浮式诱驱鱼器,产生强扰动水流,利用鱼类对水流的趋避性,引导鱼类上溯。本文以长江四大家鱼鳙幼鱼(Aristichthys nobilis)为实验对象,采用数值模拟及明渠实验的方法,通过比较明渠内不同流场情况下鱼类洄游路径的差异,观察球体悬浮式诱驱鱼器对目标鱼类的诱驱效果,从而分析得出诱驱鱼器的工作机理。实验结果表明:球体悬浮式诱驱鱼器扰动流场改变了鳙幼鱼洄游轨迹,对鳙幼鱼游泳行为产生明显影响,验证了球体悬浮式诱驱鱼器的可行性。