高浓度泥浆输送管道阻力及输送能力研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测方法对泥浆管道输送能力进行了试验研究。根据实测管道压力、流量、含沙量等资料进行高含沙水流阻力分析，取得了受雷诺数、含沙量影响的管道泥浆阻力系数变化规律，给出了阻力系数与综合泥浆因子间相关关系。在此基础上进一步分析了影响管道输送能力的主要因素，研究了管道泥浆流量与保持泥沙不沉积的有效输送距离间的制约关系。根据实际工程中管径、泥沙含量与颗粒组成对流量的影响，提出了能全面反映管道阻力特性的综合排距(有效输送距离)概念，建立了泥浆管道特征流量与综合排距的关系式，可供泥浆管道设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

高浓度管道输沙中沿程阻力系数影响因素分析

采用Ⅱ定理推导了表征阻力系数的无量纲数的关系式,并利用管道压力、流量、含沙量等试验数据对高含沙水流阻力特性进行分析,结果表明:①管道沿程阻力系数受管道流量、含沙量及泥沙颗粒组成等单一因素的影响不明显,受γmd5 50/Q2S、vmd60/Q、△/d50、D/d50等综合因子的影响较显著,影响最显著的为综合因子γmd5 50/Q2S;②管道沿程阻力系数λ与γmd5 50/Q2S、vmd60/Q、△/d50、D/d50等综合因子之间存在较好的相关性.     

输沙管道高含沙水流阻力特性探讨

根据对实测资料的分析,得出了输沙管道高含沙水流沿程和局部阻力系数的变化规律及确定方法,提出了管道综合泥沙因子和综合阻力系数的相关关系,同时指出细颗粒组成对高含沙水流的阻力特性有很大影响。分析表明:随着含沙量的增大,悬沙级配的粒径分布范围变宽,细颗粒在悬沙中所占比重减小,当细颗粒增加到一定程度时,单位体积水流可以挟带大量的粗颗粒泥沙;在输送高含沙水流时,应确定其最优细颗粒含量,以降低水流阻力,提高输沙效率。     

高浓度泥浆泵输送能力及管道阻力试验研究

为确定利用管道输送高含沙泥浆的阻力系数，选择典型的河段、堤段及工程施工设备，进行原型观测，采集试验数据。利用高含沙水流的能量平衡关系和阻力特性进行分析探讨，得出黄河高浓度泥浆输送管道阻力系数的一些变化规律及管道流量与排距、综合排距的关系。     

冲积床面形态及阻力的水槽试验研究

本文通过水槽试验,对中径为0.22mm的床沙,比较系统地研究了冲积床面形态及阻力规律.试验中观察到沙垄消亡时的床面形状比较规则,沿程分布比较均匀.试验结果表明,同一沙粒阻力条件下,沙波相对高度及陡度随水深增大而减小,床面形态过渡区,水流阻力不仅随沙粒阻力增大而减小,而且与相对水深有关.同一沙粒阻力的水流,其阻力系数随水深增大而减小,在床面形态过渡区,阻力系数相差不大,沙粒阻力是影响床沙质含沙量的主要因素.     

沙棘柔性坝拦沙效应的试验研究

在野外试验基地进行了沙棘柔性坝拦沙效应试验。基于试验数据,分析了不同含沙水流条件下沙棘柔性坝对沿程含沙量及出入口悬沙粒径分布的影响,并探讨了沙棘柔性坝的阻力特性。结果表明,沙棘柔性坝对不同含沙水流的拦沙效果显著不同,对原型沙B的拦截效果最好,其次为原型沙A,最后为模型沙。对250~1 000μm粒径范围内的原型沙拦截效果最佳,且原型沙含沙量与中值粒径之间呈现正相关关系,对100~1 000μm粒径范围内的模型沙的拦截效果较好。各不同含沙水流条件下的沿程含沙量主要受沙棘柔性坝阻力的影响。本研究有助于深入理解沙棘柔性坝的拦沙效应,并对沙棘植物柔性坝这一生态工程在砒砂岩区沟道的推广应用提供理论依据。     

含柔性植物明渠水流阻力特性试验研究

利用水槽试验研究了无草、淹没型、非淹没型柔性植物水流阻力特性的变化规律,分析了含植物明渠沿程水面比降和阻力系数的变化特性。得到各植物阻力系数变化与尼库拉兹曲线基本相似,紊流范围内同样可划分为紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区;探讨了各植物明渠等效河床的问题,据此确定了各植物的粗糙度,对植物粗糙度、水流雷诺数和阻力系数之间的关系进行了分析,并通过对各植物水流阻力系数的分区回归计算,得到各植物水流阻力的分区经验表达式,该方法能较好地应用于含植物明渠水流阻力系数的推求。     

作物分布对灌溉水流推进阻力实验研究

现代化农业中,农作物在田面有规律的分布,会对灌溉水流的推进产生影响,作物在不同分布间距的情况下,水流阻力会有不同的变化。通过建立水力学模型,试验分析作物分布间距及灌溉水深变化对水流阻力的影响作用。结果表明:随着平均水深的不断增大,沿程阻力系数在整体上呈增大态势。不同坡度下均有沿程阻力系数随作物分布间距减小而增大的规律。且水深愈大不同植物分布间距沿程阻力系数的差异愈大。实验结果对合理布局作物分布,使灌溉水流在作物间有效可控地推进具有一定价值。     

模型试验中管洞沿程阻力偏差的水力要素修正

在水工管道模型试验中,经常因试验管道糙率和管长与原型不能满足相似条件而引起水力要素偏差,根据水流能量守恒和连续性原理,充分利用局部阻力观测结果和沿程阻力的理论分析成果,有机地将模型试验与理论分析结合起来,研究提出了模型管长和糙率偏差2种工况分别对应同流量下修正水位与压力、给定作用水头下修正流速与流量及压力的公式,并指出了公式的适用条件和实际应用中需注意的问题。     

卵石夹沙河床长期清水冲刷的数学模型

采用一维稳态数学模型计算沿程水位.考虑河床组成物质沿河宽、沿深度和沿程的变化,将水流阻力分解为沙粒阻力、沙波阻力及河道形态阻力,提出了相应阻力系数的计算方法.根据垂线平均流速的横向分布,逐条垂线计算不冲粒径,以形成抗冲保护层作为控制条件,计算各条垂线处的冲刷深度,修改河床高程,并得到冲刷粗化以后的河床表层级配及断面平均粒径.对于给定的流量,求得冲刷粗化以后河道沿程的阻力系数、水位、流速及航运条件,以模拟卵石夹沙河床长期清水冲刷的情况.     

台山核电厂引水隧洞进出水口阻力特性试验研究

结合台山核电厂输水系统工程,通过物理模型试验研究了引水隧洞不同粗糙度对进、出口段局部水头损失的影响规律。模型采用重力相似设计,比尺1∶18.9。在试验过程中,通过不断加大流量来改变模型水流雷诺数,依次得到不同糙率下的局部阻力系数随雷诺数变化曲线。局部阻力系数随雷诺数的增加而减小,其减小率随雷诺数的增加而下降,当雷诺数大于某临界值时,局部阻力系数逐渐趋于常数,说明水流进入阻力平方区,由此得到稳定后的局部阻力系数值。结果表明:不同粗糙度情况下,隧洞进、出口的局部阻力系数值变化明显,边壁粗糙度较大时,水流边界层受边壁绝对粗糙度影响,水流脉动跳跃离开边壁形成较大的涡流运动,水流能量耗散加强,对水流的阻力随之增大;局部阻力系数不仅与形状有关,还与隧洞的粗糙度有关,粗糙度越大,局部阻力系数越大,对于该项目,粗糙管比光滑管进口段局部阻力系数加大约45%,出口段局部阻力系数加大约56%。研究成果为实际工程输水系统设计提供了依据。     

平轴螺旋管流中的泥沙起旋

通过对水平轴圆管螺旋流水力特性的试验研究 ,以及对不同粒径组泥沙在局部起旋器产生沿程衰减螺旋流中不同运动状态的观察和量测及分析研究 ,探讨了泥沙由推移转变成“旋移”所要求的水力条件 ,为研究螺旋流高浓度输送提供了一定的技术指标。     

无前池泵站进水系统优化试验研究

无前池泵站进水系统是输水工程中较为常见的形式之一，它具有自身的水流特点：进水池为无压流、而进水池上、下游的进、出水管均为有压流。本文对系统系统中进水管数量与水头损失的关系、进水池宽度与出水管进口的阻力关系等作了较深入的分析，提出了综合局部阻力系数的概念，所得结论对类似工程设计和研究具有参考价值。     

清水冲刷不连续宽级配床面阻力特性及输沙规律试验研究(Ⅰ)——床面阻力特性

不连续宽级配床沙在天然河道中广泛存在,作为非均匀沙的特殊类型,其床面阻力与一般意义上的非均匀床面相比具有不同的特性。本文通过水槽试验对不连续宽级配床面阻力特性进行了探讨,引入峰度系数表征粗糙床面床沙粒径的非均匀性,将不连续宽级配床面与连续宽级配床面统一起来,根据试验数据拟合得到不连续宽级配床面阻力系数表达式,具有较好的精度。     

PVC连接弯头的水力特性数值模拟

为了研究PVC弯头的局部阻力和水流流态特征,对DN50和DN75两种PVC承插式90°弯头的水流特性利用CFD中的fluent软件进行了数值模拟,结果表明:不同管径弯头的局部阻力系数与雷诺数的关系曲线的变化趋势基本一致,压力在弯头拐角外侧压力最大,在下游管段内侧靠近弯头的位置压力最小。     

人工植被分布变化对坡面流阻力及局部水头损失系数的影响研究

基于室内坡面流实验,研究了人工植被分布变化对坡面流水动力学特性的影响。试验包括"细管整齐排列"、"细管1/2错开排列"、"细管1/4错开排列"、"粗管1/2错开排列"等植被分布方式。研究结果表明植被分布变化对坡面流扰动程度的影响显著,从而使得不同植被分布方式下的坡面流达西阻力系数、局部水头损失系数差异性很大。而随流量增大达西阻力系数、局部水头损失系数都呈现先减小后增大的趋势。     

虹吸管道水气两相流动过流能力的试验分析

通过对虹吸式输水管道输水能力的试验研究,观测到不同安装高度下的气液两相流现象。量测了不同安装高度相应水位差下的流量的大小,并分析了流量变化规律。研究发现,随着安装高度的增大,虹吸管内气液两相流流型由气泡流转化为气团流。分析原因发现在安装高度h_s=2 m时,流量减小率与面积减小率相等,表明气液两相流时过流面积小于液相满流时过流面积是流量的减小的主要原因;当安装高度h_s2 m时,流量减小率与面积减小率相差较大,表明流量的减小不仅与面积变化有关,还应与沿程阻力系数有关。掺气浓度的增大使管内压降增大,压降的增大导致了管内阻力增大,从而使沿程阻力系数增大,而导致流量减小。     

TURBULENCE MEASUREMENT INSTRUMENT WITH A SILICON PIEZORE-SISTANCE BEAM

A newly developed turbulence measurement instrument is introduced in the paper.The transducer of the device is based on the principle of the effect of silicon piezoresistance that isintegrated in a Wheatstone bridge on a pure silicon beam. At one end of the beam, a small lightball is installed as the target forced by the water flow. The other parts are prevented from thewater flow with a sophisticated stainless steel tube. The instrument can be used to measure turbu-lent velocities either in clear Water or in flows bearing hyperconcentration of sediment. It can al-so be used to measure velocities in both glass flume and model experiments as well as in pipe ex-periment by being mounted in a special way.