坡面流阻力研究进展

坡面流阻力的研究对了解坡面流水流特性、汇流过程、土壤侵蚀和坡面产沙机理都非常重要。本文分5个方面总结了坡面流阻力研究的最新进展:(1)坡面流阻力系数与雷诺数的关系;(2)光滑床面上的坡面水流阻力;(3)粗糙床面上的坡面水流阻力;(4)降雨对坡面流阻力影响的研究;(5)坡面流阻力的计算模型。综合前人研究发现,阻力系数与雷诺数在不同的条件下呈正相关或负相关关系;用叠加法计算不同条件下的坡面流阻力有其合理的一面,也有不足之处;粗糙动床条件下的坡面水流阻力计算模型更接近实际情况。最后,本文指出了当前坡面流阻力研究存在的主要问题和未来需要突破的主攻方向。     

管道高浓度泥浆阻力系数的试验研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备,采用现场观测对泥浆管道阻力系数进行了试验研究。作者利用实测管道压力、流量、含沙量等数据对高含沙水流阻力特性进行分析,取得了在管道粗糙过渡区泥浆沿程阻力系数受Re数、含沙量影响的基本认识,进一步给出了常规条件下沿程阻力系数与综合泥浆因子间相关关系及计算方法。同时还对典型管道泥浆局部阻力也进行了分析研究,提出了在考虑水流强度、泥沙因子的条件下泥浆局部阻力系数的确定方法。研究成果可供泥浆管道水力设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

紊流浑水异重流交混区的阻力系数的研究

为进一步研究紊流浑水异重流交混区阻力规律,并简化该阻力计算方法,通过对紊流浑水异重流交混区上下两部分流速分布的研究,提出了最大流速点以上流速分布修正公式及适合高含沙水流的最大流速点以下流速分布公式。在此基础上对紊流浑水异重流交混区阻力系数进行了探讨,推导出了水库紊流异重流交界面阻力系数公式,并对其进行了讨论,论证了公式的合理性。并利用天然实测资料和实验室异重流试验数据对公式进行了验证,结果表明:推导出的异重流交界面阻力系数计算方法可以较好地模拟异重流交界面阻力变化规律。     

明渠水流阻力系数计算公式分析与比较

按不同流态及流区对明渠水流阻力系数的计算公式进行了归纳和总结。以实测资料为依据,利用不同的阻力系数计算公式按明渠均匀流理论分别计算了实际输水明渠的过流能力,并将计算流量与实测流量进行对比,其相对误差在-7.9%～2.68%之间。其中,以紊流粗糙区的指数型公式和对数型公式的相对误差为小（-2.0%～2.68%）。在粗糙系数一定的条件下,不同阻力计算公式求得的阻力系数相差不大。从工程实用和计算方便的角度考虑,指数型公式较其它形式有更好的适应性,其计算的精确性往往取决于粗糙n的选择,用阻力平方区的公式计算过渡粗糙区的流量仍有较好的结果。     

基于出射流速的反弧鼻坎挑距计算

为了提高挑距计算精度及进一步补充和完善挑距理论计算方法,从出射流速的角度提出水舌上、下缘挑距的计算方法。该方法基于反弧鼻坎上流线同心圆假设,同时考虑反弧段离心力压强和静水压强,推导了鼻坎反弧段势流流速分布函数,利用出坎断面流速分布函数,得到水舌上、下缘出射流速的理论计算式,从而实现水舌上、下缘挑距的计算。采用模型试验和原型观测资料对计算方法进行了验证,结果表明,在相对出坎水深为0.15～0.25范围内,该方法对水舌上、下缘挑距均有较好的计算精度。     

基于滑移效应的水煤浆膏体管道输送阻力计算

随着煤化工产业的发展,煤炭如何高效清洁输送成为研究的热点。利用管道水力输送高浓度水煤浆具有投资少、节能环保等明显优势。由于小管径试验操作更加方便,更加节省物料,试验室中常用小管径进行工艺参数试验。试验研究了质量浓度为53%和58%的高浓度水煤浆在管径为50,47,32和29 mm管道中的流动特性。推导了滑移条件下不同流型流体的流变参数计算式,并基于滑移效应分析,得到了水煤浆的阻力系数。通过均质流阻力计算式得到高浓度水煤浆的阻力,计算结果表明,水煤浆的流变模型符合Herschel-Bulkey模型,考虑滑移效应条件下,高浓度水煤浆阻力系数与广义雷诺数存在一定关系,阻力可用均质流公式进行计算。     

含淹没植物的水流阻力试验研究

河道中存在水生植物会改变水流阻力,在大多数情况下会导致水位抬高,降低河道的泄洪能力。然而,水生植物的存在对河道治理、边滩保护、水质净化等起积极作用。为了探索河道中水生植物对水流阻力的影响,在实验室水槽中进行了不同密度的流淹没刚性植物水流试验,观测了沿程的水位变化,计算了水面坡降,基于试验资料分析了雷诺数、植物密度对糙率系数的影响,并建立拖曳力同植物水流特征粗糙度对数关系表达式,丰富了植物条件下明渠流动的试验观测资料数据库。     

水下夯锤绕流阻力系数变化规律的数值模拟

基于LS-DYNA流固耦合数值模拟方法,针对多个工程常用锤型进行数值模拟对比,分析了水下夯锤绕流阻力系数变化规律。结果表明:夯锤底面静压强一定时,夯锤质量越大,其绕流阻力系数越小;夯锤在水中下落的过程中,速度随着落距的增加而增大,但增长的幅度逐渐减小并趋于稳定;夯锤的能量利用率随着落距的增加而减小,其中夯锤底面静压强一定时,夯锤质量越小能量耗散率越大。     

江边水电站施工期风险评估咨询实践与思考

对江边水电站提供涵盖项目施工期内的风险评估咨询,取得了良好效果,认为将对施工图有选择的审查与施工期风险评估咨询二者结合起来效果会更好。     

断阶滑行艇气层减阻试验研究

本文研究了2种重心位置、2种断阶方式、5种喷气流量对断阶滑行艇气层减阻的影响，取得了总阻力减少25％的效果。阻力减少的主要原因在于喷气时形成的空穴所引起的浸湿面积的减少。     

调压井阻抗对水电站引水系统小扰动稳定性影响研究

本文结合安徽响洪甸抽水蓄能电站，分析了调压井阻抗对引水系统小扰动稳定性的影响，计算结果表明，设置适当的调压井阻抗，不但能起到调节管道内压力作用，减少调压井内水位波动，而且可利用较小的调压井断面积来确保系统的稳定。     

消防水炮无风状态射流轨迹的预测方法

该文在室内无风状态下,开展了两种小模型消防水炮在不同仰角,不同工作压力下的射流轨迹测量试验。基于单水滴空气中飞行的轨迹计算,采用指数增长形式的空气阻力模型,提出仅含1个待定系数b的射流轨迹预测方法,计算了各个工况下几种系数b取值的射流轨迹。以各个测量点的射流轨迹高度与计算轨迹的高度之差,其算术平均值越小,标准偏差?越小为约束条件,获得预测模型中待定系数b的合适取值,并将该合适b值下计算的射程、射高与实验值对比。结果表明直流式消防水炮b值取0.01,导流式水炮b值取0.08能获得很好的预测精度,试验值与计算值对比,直流式水炮的测点高差算术平均值小于0.25 m,射程预测误差小于1.3%,水射流的射高预测误差小于1.2%,导流式水炮测点高差算术平均值小于0.3 m,射程误差小于2.98%,射高误差小于4.7%。该文的方法可用于开展远射程消防水炮的射程预估。     

大口径活塞套筒式调流调压阀流动特性分析

调流调压阀用于实现管线不同流量和压力工况的转换,其良好的调节性能和流动特性对管道系统的高效运行意义重大。本文以2400LT-41X-10Q型大口径活塞套筒式调流调压阀为研究对象,通过数值分析软件Fluent结合RNG k-ε湍流模型及动网格,研究了不同开度下稳态工况及开、关阀过程中瞬态工况的流动特性。结果表明,由于活塞套筒的运动产生阻流作用,故开阀和关阀的动态流量系数均小于稳态值,而对应的动态流阻系数则均大于稳态值。同时,对应开阀和关阀过程,活塞套筒将受到反向的瞬态侧向力,且以轴向力为主。因固定套筒的需要,在全开度附近保留了一段空行程,使得竖向和水平的侧向力在该开度下出现了陡升的峰值,可能影响阀门驱动机构的操作或引起阀门的卡塞。另外,通过对比不同阀门开度下的阀内流速、压力、湍动能和湍流耗散率等流场分布来对该其工作原理和流动特性进行说明。分析结果为活塞套筒式调流调压阀的选型和使用提供了参考。     

基于模糊-集对分析的水电项目方案综合评价

针对水电工程项目方案评价中的主观性和随意性所引起的投资风险,以某水电站的4个项目方案为例,建立基于模糊综合评价法的水电工程项目方案指标评价体系。在此基础上,结合模糊综合评价法构建隶属度函数与集对分析反映同、异、反系统的特点,提出了基于模糊-集对分析的评价模型。同时,由变异系数法客观确定了指标权重,通过划分方案指标的评价等级并构造联系度函数而得到集对联系度与集对势,给出了水电项目各方案综合水平发展趋势与不确定排序,从而提高了项目方案的优选效率并降低了业主或投资方投资风险。     

基于SPH方法挑流水舌的数值模拟研究

以数值模拟挑流水舌的运动特性为目标,采用光滑粒子动力学方法,根据水气两相流的运动规律,建立掺气水舌的SPH数学模型,根据空气阻力的作用特性和自由表面判据,得到了空气阻力的计算关系式,提出了掺气水舌的SPH数值解法。针对桓仁水电站泄洪雾化,进行了掺气水舌的SPH数学模型实例研究,所得到的光滑粒子运动图像刻画了挑流水舌与空气的相互作用,模拟了挑流水舌的掺气过程,并得到了掺气水舌的厚度和速度随其曲线长度的变化关系。结果表明,桓仁水电站挑流水舌的外缘挑距模拟值为82.2 m,原型观测数据为80.2 m,计算误差为2.49%。掺气水舌的挑距模拟值与其原观值基本一致,证明了掺气水舌SPH数学模型模拟挑流水舌运动的有效性和可靠性。     

文丘里定风量阀的实验研究

通过对文丘里定风量阀阀芯所受的绕流阻力进行理论研究,发现绕流阻力系数是描述文丘里定风量阀阀芯在运行过程中所受绕流阻力的关键因素,进而设计了实验装置,对绕流阻力系数进行实验研究。通过对不同阀体收缩角度、不同阀芯位置的绕流阻力及绕流阻力系数的实验研究,得出了如下结论:绕流阻力系数与当量直径呈良好的幂函数关系;绕流阻力系数随当量直径的增大而减小,且随着收缩角的增大,绕流阻力系数的变化幅度增大,并且在同一位置不同风量下绕流阻力系数基本保持不变。     

芦苇密度与阻力的关系

实测了模型芦苇丛中流速沿水深的变化,结果表明流速为常数的假定是可以接受的;基于流速为常数,在理论上得到了植株密度和糙率的关系,实验结果证实了它是正确的;实验结果还证实了在试验的芦苇密度范围内单株的综合租力系数和植株密度无关,并给出了CD和n的换算关系。     

山区河道水流阻力研究进展

山区河道水流阻力研究对于认识山区河道中水流特性、山洪行进过程以及山区河道输沙规律都具有重要的意义.本文从4个方面总结前人关于山区河道水流阻力方面的研究进展,包括:(1)泥沙阻力;(2)河道底坡与水流阻力的关系;(3)典型形体阻力;(4)阻力划分.其中泥沙阻力是肤面阻力的主要来源,这是以往研究中涉及较多的内容;河道底坡属于关注较多的形体阻力;其它形体阻力包括床面沙石突起、漂浮的树木、阶梯—深潭构造等均是山区河道所特有的,研究成果相对较少.阻力划分思想为从整体上得到具有普遍意义的阻力计算式提供了有效途径,但由于山区河道的阻力形成机制和物理来源尚未完全理清,使其应用受到一定的限制.今后还需在深入了解山区河道水流阻力机理的基础上,采用阻力划分方法对阻力系数量化做进一步的研究.     

基于模糊综合评价法的水电工程施工安全评价

水电工程施工条件复杂、安全事故危害大且参建人员安全意识不高,因此准确对其进行安全评价十分必要。在分析水电工程施工特点基础上,以管理因素、技术因素、安全应急保障措施和安全管理业绩4个方面为一级评价指标,初步建立了安全评价指标体系。以某水电工程为例,采用9标度法,通过归一化处理确定各评价指标权重。最后采用模糊综合评价方法,计算该工程的施工安全综合评价得分,可为进一步采取相应的施工安全管理措施提供参考。     

我国鱼道的建设现状与展望

总结分析了国内外鱼道建设特别是我国2000年以来的鱼道修建、鱼道设计研究(鱼道类型、鱼道位置与水力设计参数三方面)概况,分析显示近年来我国鱼道修建以垂直竖缝式和仿自然鱼道为主,且对应的坝高范围也比较广,鱼道深度基本为2.5～3.0m,流速为0.6～1.2m;剖析了我国鱼道建设存在的主要问题是缺乏正确的鱼道发展认识,鱼道技术与管理制度方面也存在不足;提出了鱼道适应性管理理念,通过监测管理发现问题重新调整鱼道设计、运行及管理方案,以期发挥鱼道的最大效益;展望鱼道发展需要制度保证,完善技术规范,重视基础研究且加强学科间合作,切实落实鱼道适应性管理。