明渠湍流床面附近跃移层面颗粒浓度垂线分布

本文以动理学理论的Boltzmann方程为基础，考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用，分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题，得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究了跃移层内运动颗粒的浓度垂线分布，并将本文结果与实测跃移层内浓度垂线分布及实测跃移层顶部浓度进行了对比，结果表明理论与实验两者符合较好。     

推进波作用下的底泥起动

在介绍推进波作用下底泥起动特点的基础上，将上层水体作为粘性流体，底泥作为粘弹性体，推导了推进波作用下泥床面剪应力的表达式，并根据试验结果，给出了推进波作用下底泥起动时的床面剪应力与底泥流变参数的关系。     

冰覆盖下河道水流特性及床面高程的研究

本文对冰覆盖下的河道水流进行了区域划分,给出了区域分界面上的水流条件。应用水力学中的一些基本概念和基本原理,对冰覆盖下河道水流阻力、水流流速、切力、能坡及床面高程等问题进行了研究,给出了它们的物理概念和计算公式,并用实验观测资料进行了验证,结果令人满意。     

非均匀卵砾石粗糙床面的分形特征

针对传统方法刻画粗糙床面总体特征存在缺陷的问题,将分形几何理论引入非均匀卵砾石粗糙床面特征研究,以卵砾石床面激光扫描试验资料为基础,探讨了分形尺度区宽度与中值粒径d50的关系,分析了覆盖基准面对分形维数的影响,研究了床面整体与局部分形维数的特征与联系,获得了分形维数随床面颗粒组成及高程统计参数的变化规律。结果表明:分形尺度区宽度与床面颗粒中值粒径d50有关,上临界尺度可取为1.5d50;分形维数与覆盖基准面位置有关,覆盖基准面距平均床面的距离越大,分形维数越大且逐渐失真,为有效量化和区分床面粗糙特征,覆盖基准面宜取平均床面;粗糙床面分形维数具有良好的稳定性,局部分形维数变异性很小,并与整体分形维数接近;粗糙床面的分形维数与颗粒大小、级配组成及床面高程统计参数有关,中值粒径越大,颗粒组成越均匀,床面高程极差、标准差、偏度(绝对值)和峰度越大,分形维数越小。     

泄水建筑物下游冲刷坑二维数值模拟

对巨亭水电站泄水建筑物下游局部冲刷过程进行了二维数值模拟。采用RNG k-ε湍流模型封闭N-S方程、有限体积法在计算网格上离散求解、VOF方法追踪自由水面;采用C语言编写用户自定义函数,以泥沙起动切应力作为床面泥沙起动判别标准,通过分析比较水流剪切力与泥沙起动切应力大小,用以控制冲刷坑底部边界变化;采用局部重构模型和弹簧光顺模型更新计算区域和网格质量,藉以模拟和追踪局部冲刷坑边界变化。研究表明,模拟结果与实测资料符合良好。在冲刷坑的冲刷过程中,床面剪切应力随着冲刷的进程急剧减小,湍动能随着冲刷的进程减小缓慢;床面剪切应力和湍动能沿程变化均较为剧烈,床面剪切应力沿程先增大后减小,床面湍动能则沿程减小。冲刷坑的纵向平衡形态或床面泥沙起动主要决定于床面剪切应力,床面湍动能对泥沙起动也具有重要影响。     

卵砾石床面时均流速分布的试验研究

单一明渠水流由于边壁和自由水面的影响,主流区内时均流速沿垂线方向的分布存在多种形式。本试验借用声速多普勒流速仪(Sontec-ADV),测试了不同卵砾石床沙组合条件下的床面时均流速结构。试验表明:垂线流速分布主要受床面糙度R/Ks和水流流态的双重影响,佛汝德数和相对糙度在一定程度上决定了其归属于单一对数分布还是S形曲线分布,而S型曲线的转捩位置Z/H值与相对糙度R/Ks具有较好的相关性。     

河道形态特征的随机分形模拟

应用随机分形理论中的一维和二维RMD模型,在给定平面区域上生成了不同分形维数、粗糙程度及分辨率的河道剖面轮廓及床面形态。结果表明:不同分形维数的河道剖面轮廓或床面形态具有相似的微观粗糙结构,且随着分形维数的增大,结构复杂程度提高,粗糙度的峰谷位置不变,但各点的幅值将发生不同程度的变化。     

承压式溢流井淤积实验研究

为研究承压式溢流井的淤积规律,通过模型实验实测了井底面速度分布,并据此计算出相应的床面切应力。根据相似准则进行泥沙沉积实验,得到不同工况下的泥沙沉积分布。结果显示,溢流井内流场在恒定流工况时由一对大致对称的椭圆形涡流组成,而且涡流周围区域的紊动能及切应力均较大,其冲刷力亦较强,泥沙难以沉积下来。涡流中心和四周角落区域的切应力及冲刷力较小,有大量泥沙沉积。分析比较泥沙沉积位置与切应力分布,即可估计出模型沙的临界切应力值为0.05～0.07N/m2。     

新型双向尖灭直条摇床床面的研究

根据传统单向尖灭直条床面存在的问题．设计制作了双向尖灭直条摇床床面。试验结果表明，新型床面比传统单向尖灭直条床面有较明显的改善。     

激振力偏离质心的振动床面数值模拟与研究

为了研究直线激振力偏离质心时振动床面的工作状态,从动力学分析入手,建立了直线激振力偏离质心时振动床面的力学模型,计算了转动角|结合EDEM,模拟了激振力通过质心、质心前方和质心后方三种情况的振动给料过程,得出并分析了不同情况对应的物料质量流率和颗粒对床面的压力。结果表明：激振力通过质心前方时对比通过质心时,出料端振幅上升,物料运行速度整体加快,并且床面压力分布更均匀,对入料端压力减小,有利于振动给料过程和延长床面寿命,与激振力通过质心后方时的情况相反。