掺气水流声速的研究

采用一维双流体模型,利用小扰动原理研究了压力波在水气两相泡状流中的传播规律。针对水利工程中高速掺气水流的特点,对方程进行合理模化和封闭。详细分析了掺气浓度、压力、扰动频率、相间相互作用力对掺气水流中声波传播速度和衰减的影响。结果表明,适当的掺气浓度会使掺气水流的声速显著降低;压强的减小和相间传热的增强可使声速减小、衰减加快;虚拟质量力主要影响高频声速,并使声波衰减减慢。     

均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线的物理模型

非饱和土持水特性的滞回机理是土力学界的热点问题之一。将非饱和土看作“湿颗粒材料”并以“土-颗粒-系统”为视角更易认识其持水特性的滞回机理。以均匀湿颗粒材料为研究对象,用轴对称圆锥形孔隙内水分的充填和排出过程来模拟边界增、减湿过程,提出一种物理模型以描述其滞回特性的物理内涵,并利用已有文献中3种砂土和2种含黏砂土的持水试验结果验证了该模型在表征均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线时的有效性。该模型的优点在于不仅对同种均匀湿颗粒材料滞回的边界减、增湿持水曲线可采用同一组具有物理意义的参数模拟,而且可反映孔隙水内封闭气泡对持水曲线的影响。     

水平轴风力发电机组耦联体系模态分析

基于ANSYS平台建立了水平轴风力发电机的三维"一体化"耦联数值模型,研究风力发电机组塔架的频率和振型。比较了"一体化"耦联模型与"传统集中质量法"模型的计算差别,研究了地基与顶端机组质量对塔架模态的影响,探讨了塔架在工作时可能发生的共振情况。"一体化"耦联模型和"传统集中质量法"模型对应振型规律相似,但自振频率差值较大,耦联模型更加符合工程实际。     

气候变化和人类活动对水文循环影响研究进展

气候变化和人类活动是影响流域水文循环过程和水资源演变规律的两大驱动因素,所引起的水文效应已成为当前全球变化研究领域的焦点问题。水循环系统是气候系统的重要组成部分,气候变化对水循环要素的影响必然导致流域水资源的时空变化。同时,人类活动对流域水循环的影响也日益显著,主要表现为土地利用/覆被变化、修建大型水利工程等引起的流域下垫面条件变化,进而影响流域内的产汇流机制。针对气候变化和人类活动对流域水循环要素的影响机制,从水文要素时空变化检测与归因的角度对主要研究结果进行回顾,探讨了变化环境下水循环要素变化的检测与归因分析研究方法,并总结了定量区分气候变化和人类活动对水循环过程影响研究中的主要问题和不足,提出了未来需要重点加强气候变化和人类活动对水循环要素变异的驱动机理及贡献分解研究、加强水循环要素时空变异特征的诊断以及模型评价技术和不确定性量化研究等。     

复杂冲沙廊道系统最优运行方式的数值模拟研究

电站取水口复杂冲沙廊道系统的冲沙孔孔前漏斗范围往往随冲沙流量增加而增大,但相应地,冲沙孔与廊道连接过渡段的压力则迅速减小,并出现较大负压,简单的调度运行方式很难使这种复杂冲沙廊道的压力特性及冲沙漏斗范围均达到较佳,必须进行调度方式的优化研究才能达到此目的。本文采用数值模拟的方法研究了大渡河龙头石水电站取水口冲沙廊道系统的最优运行方式,结果表明,通过改变冲沙孔运行方式,冲沙漏斗范围及冲沙系统压力特性这两个目标可同时达到较优的效果,对类似的取水口冲沙系统运行方式拟定具有重要工程价值和科学意义。     

珠江流域未来30 年洪水对气候变化的响应

从第5次耦合模式比较计划（CMIP5）的47个全球气候模式中,根据模式对珠江流域降水模拟的相似性,筛选出5个相对独立的模式,耦合大尺度水文模型（VIC模型）模拟了21个主要干支流控制站日流量过程。以洪峰流量和洪水总量为指标,评估了IPCC RCP4.5情景下未来30年洪水对气候变化的响应。结果表明：2011—2040年洪峰流量和洪水总量在西江和粤西桂南沿海诸河可能呈增加趋势;而在北江（洪水总量）和东江多半可能呈减少趋势。与1970—1999年相比,郁江、桂江、东江及粤西桂南沿海诸河特大洪水可能呈增加趋势,红水河和北江多半可能呈增加趋势;柳江则可能或多半可能呈减少趋势。西江洪水与红水河、郁江关系将更为密切,北江与西江及红水河与柳江洪水遭遇的情况多半可能增加。     

黏性土的抗剪强度特性试验研究

利用环剪仪针对塑性指数不同的3种黏性土,在不同的固结状态下进行了较系统的试验研究,探讨了大变形黏土的抗剪强度变化规律,分析了残余强度的影响因素。试验结果表明：本试验所采用的环剪仪无论对于粉质黏土还是黏土均具有良好的稳定性,测试精度高,因此能够保证试验结果的准确性;对于塑性指数不大的粉质黏土,应力历史对其抗剪强度的影响并不显著;对于塑性指数较大的黏土,应力历史对残余强度没有影响,而峰值强度随着超固结比的增大而增大,最终接近粉质黏土的峰值强度;塑性指数是影响残余强度非常重要的因素,随着塑性指数的增大,残余强度显著降低;黏性土剪切沉降曲线的类型与塑性指数和超固结比有关。     

按风险率模型分析的设计雨型

设计雨型是暴雨洪水分析不可或缺的基本要素,为此,本文建立了雨型分析的风险率模型,探讨了考虑风险率模式下的雨型设计方法,并以此方法分析了深圳市深圳雨量站1969—2002年实测逐时降雨资料,获得了深圳市不同重现期下的设计雨型,并与深圳市目前主要的几种设计雨型进行了比较.结果显示:(1)典型暴雨同倍比放大法和模糊聚类分析方法都存在风险率设计不足的问题;(2)SCS-Ⅱ法则因为安全度过高不适合深圳地区使用;(3)典型暴雨同频率放大法设计雨型与风险率分析法相似,但雨峰设计存在差异;(4)风险率分析方法对设计雨型的分析具有科学合理的指导意义,可以作为一种雨型的设计方法.     

Hardfill 材料非线性弹性本构模型研究

在砂砾料中掺入少量胶凝材料得到了一种新的低强度筑坝材料——Hardfill材料,其力学性能介于碾压混凝土和土石料之间,应力-应变关系具有明显的弹塑性性质和应变软化等特性.在已有研究的基础上,通过理论和数学分析,提出了能够反映Hardfill材料应变软化特性、参数物理意义较为明确的六参数非线性弹性本构模型,并给出了详细的参数确定过程.将该本构模型应用于坝高100m的Oyuk坝进行非线性有限元分析,结果表明:应用非线性本构模型计算所得坝体应力和变形分布规律与线弹性计算结果基本一致;因坝体应力水平较低,材料基本处于线弹性状态,非线性计算所得应力值与线弹性结果相差不大;而在坝趾等应力水平较高的部位,非线性计算所得应力集中值明显较小.     

离散方法在输水管路系统水力瞬变数值模拟中的应用

在应用水击特征线法的基础上,以某一带旁路的水泵突然停泵为例,建立离散数值模型和集成数值模型。通过比较,验证了离散数值模型的可行性。数值模拟结果还表明,采用离散型数学模型可以降低复杂管路系统的边界建模难度,对于水泵、阀门等局部设备的水力特征的描述更加简洁,且避免了集成模型把装置内部的水头损失集中在某个截面处理,更加贴近实际。