掺气减蚀挑跌坎与水流紊动特性

本文应用二维激光测速装置测量孔口后明槽水流紊动特性（时均流速、纵向垂向脉动流速强度分布）及掺气减蚀挑跌坎对其产生的影响程度和范围。明槽水流趋于稳定断面的平均相对纵向脉动流速强度σ↑－ｘ／ｕ↑－ｘ为０．０７，相对垂向脉动流速强度σ↑－ｙ／ｕ↑－ｘ约０．０３４，与其他条件下的测量结果一致；掺气减蚀设施会使时均流速减小，而纵向脉动流速强度和垂向脉动流速强度则会明显增强。但掺气设施对水流紊动特性的影响是沿     

掺气减蚀技术及掺气设施研究进展

为优化掺气设施体型并对其水力特性进行研究,在已有理论研究成果与工程实践经验基础上,从水流掺气减蚀机理、掺气水流运动特性及掺气设施体型及布置三方面评述了水流掺气减蚀技术研究进展。针对目前掺气减蚀技术研究中存在的不足,认为今后应进一步加强多泡情况下空化泡-空气泡-边壁微观作用机制,近壁(底板、侧壁)水体掺气浓度、气泡特征的沿程演变规律,复杂条件下掺气设施体型优化等方面的研究。     

掺气减蚀设施水力计算的改进

结合小湾工程泄洪洞模型试验进行了11种挑跌坎型和6级流量的试验观测，据此提出了特别适用于大单流量条件的射流出射角修正式，提出了射流近底流速的选取原则.与实验资料对比证明本文计算方法有足够精度。     

跌坎型掺气槽过流的掺气特性

本文在分析实测资料的基础上，探讨了无挑角跌坎型掺气槽空腔区水舌的掺气特性，并重点研究了射流水舌的掺气超始流速，掺气层厚度，断面浓度分布以及通气量等参数的理论预测。     

低Fr数流动跌坎掺气槽的水力及掺气特性

通过模型试验和理论分析，研究了低Fr数(Fr<7)流动情况下空腔积水对跌坎掺气设施水力及掺气特性的影响。建立了计算跌坎掺气设施水力及掺气特性的预测数学模型。给出了射流出射角的修正式；积水尺寸的计算式；掺气设施实际运行工况(空腔长度、空腔负压、掺气量等)的预估方法。研究表明，低Fr数流动情况下，由于重力作用显著，积水对水力及掺气特性均有显著影响。     

水电站一坡式高流速泄洪洞掺气减蚀的研究分析

针对某高坝工程左岸泄洪洞高流速运行特点,结合模型试验进行了全隧洞掺气减蚀的研究.通过对掺气槽体型、布置位置的调整优化,达到了全程掺气的目的,在此基础上,测定了掺气槽坎上风速、掺气量以及底空腔长度.采用γ-射线法测量了掺气水流的掺气浓度,并作出了相应评价,将每道掺气槽的影响范围控制在100~110 m左右,掺气浓度随沿程的增加呈减小的趋势.     

挑坎掺气槽过流空腔区掺气特性的研究

本文探讨了挑坎掺气槽过游空腔区的掺气特性。对掺气机理、临界掺气所条件、所泡上浮特性、紊动扩散系数、断面含气液度和通气量进行了较详细的理论分析。主要结果得到实测资料的验证。     

泄洪深孔掺气减蚀研究

掺气减蚀设施，是防止空蚀破坏最经济、行之有效的办法。本文对弧门突扩跌坎与跌坎掺气水流特性进行了述评，并推荐跌坎式的掺气为三峡工程泄洪深孔防蚀的最佳方案。同时对缩尺效应影响进行了初步探讨。     

溢洪道掺气设施和挑坎体型模型试验

对拟建的LZP水库溢洪道进行水工模型试验研究,结果表明:原方案中掺气槽的设计位置不佳,致使水流无法进行充分调整、掺气保护长度不能被充分利用;原设计挑坎体型欠妥,由于溢洪道出口位置河道狭窄且溢洪道轴线与河道夹角过大,出射水舌对河道右岸有严重冲刷现象。针对以上工程问题,提出上移掺气槽与底板镂空异形挑坎两个方案,并分别进行优化试验,研究结果证明:底板镂空异形挑坎方案对出射水舌的纵向拉伸效果较好,避开了右岸边坡且水流流态也更趋稳定;调整后的掺气槽布置位置合适,空腔形成良好,能够充分发挥功效。     

论掺气减蚀

根据国内外大量的工程实例，对掺气减蚀作用、掺气减蚀风险、“龙抬头”式泄洪洞反弧的掺气减蚀问题，掺气槽的数量及掺气槽的布置方法进行了广阔的讨论，得到了几个实用性结论，供有关设计、科研人员参考。     

淹没紊动射流三维流场特性的数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型对有限空间的单孔、双孔紊动射流的流场进行了三维数值模拟研究。研究结果表明:无论入流条件如何变化,经无量纲处理后的轴线流速分布曲线几乎都落在同一条无量纲速度分布曲线上,说明流动存在相似性。双孔射流时,流场存在分区结构,在不同的喷嘴间距下,射流的卷吸程度不同,S/D越大,射流之间的卷吸掺混作用越弱。     

泄槽反弧段掺气坎空腔回水的试验研究

空腔回水是制约掺气效果的一个重要因素,影响掺气空腔回水的因素众多且复杂。通过泄槽反弧段模型试验,研究了当流量、挑坎高度、挑坎坡度等因素发生变化时,反弧半径的变化对空腔回水深度的影响。试验结果表明,当其他条件不变时,随着反弧半径的增大,空腔回水深度逐渐减小;反弧半径越小,对空腔回水深度的影响越明显;对于同一挑坎高度或坡度,空腔回水深度随来流量的增加而增加;随着挑坎高度、挑坎坡度的增大,空腔回水深度也随之增大,但当挑坎坡度达到一定时,空腔回水深度将不会增大。研究成果可为优化掺气坎下游设施的设计提供参考。     

EXPERIMENTAL STUDY OF UNSTEADY CHARACTERISTICS OF TURBULENT MIXING LAYER FLOW OVER AN OPEN STEP AND A SQUARE-EDGED RIB

Spatio-temporal characteristics of the wall-bounded turbulent mixing layer flow over an open step and a square-edged rib were extensively studied in a low-speed wind tunnel. Simultaneous measurements of wall-pressure fluctuations and velocity measurements were performed by using microphone array and X-wire/split fim, respectively.     

串列双圆柱水流特性试验研究

通过对串列双圆柱不同间距时的流速分布进行试验分析,得知水流进入桩柱间隙区域后,正对桩柱的垂线流速分布由对数分布变为S型分布.沿横断面方向,流速改变形式十分相似,各曲线分布趋势沿水槽中心呈对称分布.对于不同间距,对水流影响不同,间距越大,桩周围流速减小幅度越小,流速改变波及面越小.本次试验的分析结果为码头工程设计提供了参考.     

三圆柱串列水流流速特性试验研究

通过对间距为4D和8D(D为圆柱直径)时的三圆柱串列水流流速分布进行了试验分析,由试验结果可知:在横断面上,由于桩的阻力和前柱尾流区存在的漩涡,水流向阻力小的无桩区转移,动量向水槽边壁呈近似波状传递;无桩区附近流速增大,流速的改变趋势沿水槽中心基本呈对称分布;两种间距试验结果比较发现:桩柱间距越大,流速减小幅度越小,流速改变波及面越小.     

Entrainment of riparian gravel and cobbles in an alluvial reach of a regulated canyon river

Many canyon rivers have channels and riparian zones composed of alluvial materials and these reaches, dominated by fluvial processes, are sensitive to alterations in streamflow regime. Prior to reservoir construction in the mid‐1960s, banks and bars in alluvial reaches of the Gunnison River in the Black Canyon National Monument, Colorado, USA, periodically were reworked and cleared of riparian vegetation by mainstem floods. Recent interest in maintaining near‐natural conditions in the Black Canyon using reservoir releases has created a need to estimate sediment‐entraining discharges for a variety of geomorphic surfaces composed of sediment ranging in size from gravel to small boulders. Sediment entrainment potential was studied at eight cross‐sections in an alluvial reach of the Gunnison River in the Black Canyon in 1994 and 1995. A one‐dimensional water‐surface profile model was used to estimate water‐surface elevations, flow depths, and hydraulic conditions on selected alluvial surfaces for discharges ranging from 57 to 570 m³/s. Onsite observations before and after a flood of 270 m³/s confirmed sediment entrainment on several surfaces inundated by the flood. Selective entrainment of all but the largest particle sizes on the surface occurred at some locations. Physical evidence of sediment entrainment, or absence of sediment entrainment, on inundated surfaces generally was consistent with critical shear stresses estimated with a dimensionless critical shear stress of 0.030. Sediment‐entrainment potential over a range of discharges was summarized by the ratio of the local boundary shear stress to the critical shear stress for d₅₀, given hydraulic geometry and sediment‐size characteristics. Differing entrainment potential for similar geomorphic surfaces indicates that estimation of minimum streamflow requirements based on sediment mobility is site‐specific and that there is no unique streamflow that will initiate movement of d₅₀ at every geomorphically similar location in the Black Canyon. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

平板闸门小开度闸后水流特性数值模拟

现采用Fluent软件进行数值模拟,结合高水头平板闸门小开度的水工模型试验,对影响闸后水流特性的主要因素闸前水头和闸门开度进行研究,运用Fluent软件建立合理的数学模型进行模拟计算,并将计算结果与物理模型试验实测数据进行对比,两者吻合良好,且能较好反应平板闸门小开度闸后水流特性。表明应用数值模拟的方法研究平板闸门小开度闸后水流特性是可行的,并对数值模拟结果进行分析,得到相关规律。     

空泡在任意流场中的运动研究

本文从理论上较全面地分析了空泡在任意流场中的受力，在空泡运动中，考虑了变形场、有气体扩散、流体的可压缩性等因素的影响，建立了空泡在任意流场中的三维运动控制微分方程，给出了计算空泡运动的数值方法，并求解了空泡在一混流式水轮机转轮流场中的运动。