白盆珠水库溢流坝下游河床冲刷原型观测与分析

根据白盆珠水库溢流坝下游河床冲刷多年原型观测资料，分析了下游河床冲刷的特性，提出了较能反映本工程实际的冲刷坑系数Ｋ值，并预测了下游河床冲刷坑发展对工程的影响。     

平衡冲刷坑的稳定性条件与堆丘位置的确定

从运动学和动力学的角度，分析冲刷坑达到平衡状态时的稳定性条件。并在此基础上，利用射流扩散理论导出平衡冲刷坑推丘位置的预报公式。结合小湾工程断面模型冲刷试验结果，确定出公式中的有关系数。     

桥台局部冲刷坑内水流运动的三维数值模拟

局部冲刷是河道中丁坝、桥台等破坏的重要因素。这些建筑物周围绕流流场和泥沙运动十分复杂,对冲刷的机理及平衡条件的研究还有待于进一步深入。文中采用k-ε模型对桥台周围平衡冲坑内的流场进行了三维数值模拟,计算结果正确反映了建筑物周围的流速分和紊动动能的分布;根据流场分布分析了冲坑内的旋涡分布规律及其与冲刷的关系,阐述了主旋涡向螺旋旋涡的转化以及冲坑内水流的能量耗散机理。冲坑内的床面切应力的分布反映了床面冲刷平衡条件,数值模拟得到的床面切应力分布表明颗粒运动受到斜坡上重力作用的影响,同时在紊动剧烈的区域还受到旋涡的影响。     

桥墩基础施工河床局部冲刷研究

天然河流中水流受到建筑物的阻碍时，产生紊动涡旋，局部河床泥沙在水流紊动剪应力作用下起动，并被涡旋流带向下游，建筑物局部河床因此受到侵蚀而下降，形成局部冲刷坑。跨河大桥桥墩的局部冲刷就是如此。桥墩及其基础与水深或河床的相对位置影响着局部冲刷深度的发展。本文通过室内试验研究了桥墩下部钢围堰基础施工的相对高程对河床局部冲刷最大深度的影响，探讨了工后钢围堰顶部处于相对水深的不同高度时局部冲刷发展的规律，并将这些影响因素用墩形系数法计入局部冲刷深度计算中，给出了计算公式。本文的研究对目前跨江及跨海大尺度桥墩基础工程施工具有指导意义。     

射流对下游河床冲击作用的数值模拟

本文建议一种数值计算方法,用于研究挑射跌落水流对下游河床的冲击作用。研究表明,该方法具有计算工作量小,收敛速度快及计算精度较高的优点,并能较好地解决双自由面和上下游流量分配的问题。计算结果与实验资料吻合良好。     

水工建筑物下游的局部冲刷

本文给出了水工建筑物下游冲刷问题的分析，得出了清水冲刷时最大冲刷深度的半经验公式和冲刷坑上游坡稳定的判定标准；并简要分析了大型水工建筑物下游保护设计的功能，介绍了冲刷过程和泥沙输移机理，最后给出了原型的验证结果。     

大坝下游岩石河床的冲刷问题

大坝下游岩石河床的冲刷问题Ｆ．Ｅ．Ｆａｈｌｂｕｓｃｈ主题词水力冲刷，动量方程，水力计算，消能工与挑流鼻坎、滑雪式溢洪道和自由溢流有关的自由抛射的高能射流造成的冲刷坑或跌水潭，只有当它们出现在谷坡和坝基的安全距离之外时，才是有利而廉价的消能工，因为安全...     

溢流坝反弧段水流的紊动特性

本文利用一维和二维激光测速系统,对光滑溢流坝面反弧段水流进行了精细的量测.对反弧段边界层的各种紊动特性进行了分析研究.给出了沿反弧段坝面x方向(流向)和y方向(法向)紊流强度和的分布,以及反弧水流边界层紊动切应力的分布规律.可以看出,反弧段水流紊动特性具有明显的特点,与陡坡上的水流不同,边界层内紊动及掺混明显加剧,尤以边界层中部增加最为突出.边界层以外的外流区仍存在着一定的紊动及掺混,且沿程在不断地发展.本文通过对紊动比尺及功率谱的研究发现,反弧段涡旋比尺大大增加,大尺度涡旋的形成对反弧段水流的紊动结构有较大的影响.     

挑流冲坑内水流特性的数值模拟

本文对挑流冲坑形成后的水流特性进行了数值模拟。通过采用局部流线迎风有限元法及k-ε湍流模式,计算了冲坑内水流运动的速度和压力分布,模拟出水流的表面旋滚和自由面位置,为分析下游河床的冲刷提供了必要的水力参数。研究表明,用数值模拟方法探讨挑流冲刷的水流特性是可行的。     

水库下游河床冲刷下切问题的探讨

建坝后水库下泄水流挟带的床沙质含沙量减少，坝下游河床出现冲刷。作者利用26条河流坝下游冲刷的资料，建立了深泓最大冲刷深度与建坝前后多年平均洪峰流量变化的关系。它可用来粗估坝下游河床的冲刷深度。     

高坝下游水垫塘冲击射流数模计算研究

 结合乌江构皮滩水利枢纽工程，以二维大涡模拟方法研究水垫塘内的冲击射流流速场及压力场，并与试验研究成果进行比较分析，结果发现计算值与试验值基本吻合。     

射流冲刷平衡深度研究

本文通过水槽实验和理论分析,研究了在水流速度低、泥沙易淤积的区域引入平面冲击射流对消除泥沙淤积的影响。实验观测了射流局部达到冲刷平衡时,最大冲刷深度随射流喷口高度、喷口宽度、喷口流速、横流流速及泥沙特性变化的规律。由泥沙起动理论和平面射流运动规律,建立了射流冲刷平衡深度计算式。用不同性质的泥沙和采用不同射流喷口宽度、不同喷口高度的射流冲刷实验资料对建立的计算公式进行了验证,计算结果与实验资料吻合良好。     

在冲坑底部岩块上脉动上举力的实验研究

本文以瞬变流模型为基础，在三峡溢流坝断面模型冲坑底部，详细地量测了不同尺寸岩块上的脉动上举力，获得脉动上举力的统计资料，验证了瞬变流理论的分析成果，为探讨基岩的冲刷机理和水垫塘内混凝土底板块的设计提供了科学依据。     

亚临界雷诺数下波浪型圆柱绕流的数值模拟及减阻研究

采用大涡模拟数值方法对亚临界雷诺数Re=3000下波浪型圆柱的绕流现象进行研究分析。研究结果表明,波浪型圆柱的三维尾迹涡结构能得到很好的控制,它在轴向方向呈现周期性正负涡的交替分布特性。随着幅值的增大,波浪型圆柱表面的自由剪切层得以延展,使得旋涡的脱落发生在波浪型圆柱下游较远处,从而达到减阻的目的。波浪型圆柱与普通直圆柱相比,其幅值对平均阻力系数及脉动升力系数的减少及尾迹控制有着更重要的影响,最大减阻可达16%。     

往复流作用下海底管线冲刷模拟研究

海底管线冲刷悬空是诱发管道涡激振动破坏的一个主要原因。为更好地对管线冲刷悬空情况进行评估,本文应用水动力-泥沙冲刷耦合模型,对往复潮流作用淤泥质海床海底管线局部冲刷过程进行了模拟研究,模型采用标准k-ε紊流方程对N-S方程进行封闭,控制方程采用有限差分法进行离散,模拟结果表明,双向潮流作用下,管道局部冲刷轮廓基本呈现对称状态,其最大冲刷深度位置因水流流速的转向而有所摆动,往复流引起的冲刷深度较恒定流情况减小约20%左右。     

面流和戽流平衡冲刷深度估算

根据面、戽水流的特征，本文利用动量定量和壁射流理论，导出了一个估算面、戽流面平衡冲刷深度的新公式，并用几个工程的冲刷资料验证了公式的合理性，文中还给出了综合冲刷系数ＫＰ的推荐值。     

二维贴壁射流冲刷试验成果分析

局部冲刷是个很复杂的问题，曾有不少学者对其进行过试验研究，但目前仍不能从理论上准确的阐明这个现象，由于几乎所有的试验都使用了粗沙，其成果在应用上有较大的局限性，作者进行了66组水槽试验，包括中径0.03mm的较细沙。本文用量纲分析的方法，对试验成果进行了分析，所得的参数U、B和G能够较好地表达本研究的成果和他人的成果。     

水垫塘多层淹没射流数值模拟及消能研究

本文对纵向多层淹没射流水垫塘流态进行了数值模拟，将能量方程耦合于ＳＩＭＰＬＥ算法中使计算结果与实测值更为接近．文中分析、比较了单层和多层射流入塘后的水流结构及消能机理．研究表明，由于多层射流的能量耗散加快且分布均匀化和“动水垫”效应，使其在充分发挥水垫消能作用，提高消能率和降低塘底动水荷载及冲剧等方面明显优于单层射流．