局部断面收缩的溃坝水流三维数值模拟

为研究局部断面收缩对溃坝水流传播的影响,采用压力隐式算子分割法求解雷诺时均方程和RNG k-ε紊流模型,建立了模拟三维局部断面收缩情况下溃坝洪水演进过程的数学模型。采用有限体积法对溃坝水流的控制方程进行离散,利用流体体积函数法处理自由水面,物理变量采用交错网格布置,对局部断面收缩溃坝水流进行数值模拟计算,模拟结果与实体模型试验结果吻合较好。利用该模型研究了溃坝洪水负波的形成和传播过程,得到了负波形成和传播的规律以及溃坝水流的水位变化特征。     

坡面流阻力研究进展

主要从坡面流流态对坡面流阻力的影响、坡面流阻力与雷诺数的关系、降雨对坡面流阻力的影响、坡面流阻力公式4个方面对前人关于坡面流阻力的研究成果进行了总结。结果表明:坡面流流态的不确定性导致了坡面流阻力变化更为复杂;坡面流阻力与雷诺数之间并无良好单一的相关关系;降雨对坡面流阻力有很大的影响作用但具体影响机理并未有明确的结论;坡面流阻力公式表征仍用明渠水流概念及表达方式,并且3个阻力系数n、f、C哪个更适合表征坡面流阻力尚无统一的结论。进而对目前存在的问题进行了分析,对今后的发展进行了展望,认为需在研究方法和实验设备及量测技术方面有所突破,才可以更好的对坡面流阻力进行全面系统的研究。     

实体模型变率研究

 通过系列变率模型试验研究表明,模型变态对水流与泥沙运动均有不同程度的影响：当变率不大于10,且分流角与两汊过流横断面面积相差均不大时,模型变态对汊道的分流比影响甚微;当变率大于4、模型宽深比小于5时,模型变态对纵向垂线平均流速分布、弯道水流动力轴线及其河床变形影响较大,并且模型变态对泥沙冲淤相似的影响较对流场的影响更为敏感。研究还表明,模型变率大小的选择与研究问题的性质密切相关。     

茭陵一站改造进水流道可行性的CFD研究

茭陵一站改造方案保持原进水流道不变,为了保证在新的泵站流量下机组水力稳定性,对进水流道内部流动进行了数值计算。基于定常不可压流体的控制方程和重整化群湍流模型,应用SIMPLEC算法,采用雷诺时均法（RANs）将紊流各种特征变量分解成时均值和脉动值建立时均雷诺方程,再引入紊流粘性系数,建立紊流模型,获得了不同工况下的进水流道内流速场和压力场。研究表明,在各工况下进水流道内流动均为收缩型流动,流道内未见漩涡和回流区;进水流道弯道处未见回流和有害漩涡产生,现有进水流道能够满足泵站安全运行要求。     

掺气水流数字图像上气泡提取的二值化阈值确定

随着数字图像相关技术的迅速发展，其在水工水力学精细测量中的应用越来越受到关注，但在掺气水流中的应用研究却很少。笔者结合掺气水流的特点，比较了3种从掺气水流数字图像中识别水和气的阈值确定算法，并通过试验验证其算法的可靠性。其成果为以后数字图像处理技术在测量气泡速度和掺气浓度中的应用打下了良好的基础。     

河流生态学相关交叉学科进展

论述了近年来河流生态学发展的主要特点.指出河流生态系统研究是一种跨学科的研究,诸多学科与河流生态学的交叉、融合,发展了富有生命力的新兴学科领域.文中介绍了生态水文学、生态水力学、景观生态学和生态水工学的学科内涵、研究进展和学科发展趋势.指出学科的细化标志着对于河流自然规律认识的深化,交叉学科必然会遵循生态系统整体性原则,最终朝着建立综合的河流科学理论方向发展.     

山洪携带泥沙引发的山区大比降河流水深变化规律研究

山洪常常携带大量泥沙进入山区河道,运动的泥沙从水流中吸收能量,增大了水流阻力从而使水位额外升高.本文通过大比降水槽试验模拟该现象,试验结果表明泥沙进入河流后因颗粒间的碰撞、运动吸收能量导致阻力增大,水深增加;水深受携带泥沙粒径、输沙率、床面形态、底坡与水流的影响.最后分析以上的各因素对水流阻力的变化规律,推导出泥沙进入河道情况下山区大比降河流水深的变化,建立起水流挟沙后水深变化的经验表达式.     

河床取料对枢纽通航水流条件的影响

开挖河床料场使河床地形突变,可导致枢纽通航水流条件发生较大变化。基于SMS软件,以NavierStokes方程为数学模型基础,采用加权余量伽辽金有限元求解方法,对澜沧江橄榄坝枢纽工程上下游河床有无取料场的水流流场进行数值模拟,分析取料场对水流流场和枢纽通航水流条件的影响。分析表明,取料场对上下游口门区通航水流条件有一定影响,但对上游影响较小,对下游影响较为明显。具体体现为上游取料场对主流流向、口门区回流范围无大的影响,但稍许降低断面流速;下游取料场改变下游主流方向,使主流偏离引航道口门区,有效降低了口门区斜向水流流速,水流平顺,有利于船舶航行。模拟结果表明,橄榄坝枢纽河床取料对通航有利,为工程设计提供了关键的技术支撑。