宾汉极限切应力的研究

本文对含沙高浓度流体的极限含沙浓度、刚度系数和宾汉极限切应力进行了理论和试验研究，得出了相应的计算式。各计算式均得试验资料的验证，尤其是得到了轻质沙－－电木粉试验资料的验证，且吻合良好。     

非粘性均匀沙沉降规律研究

详细分析了均匀沙沉降机理，建立了合理的沉降模式。据此模式导出了非粘性均匀沙群体沉速的理论计算式，该计算式与试验资料符合很好，且对于高含沙浓度和低含沙浓度都可适用。     

明渠高含沙水流的两个重要特性研究

本文从三维恒定雷诺方程式出发导出了计算二维均匀明渠高含沙水流紊流极限切应力τＢＴ的公式．公式中包含了紊动扩散系数εｍ，并通过分析天然河道实测资料和室内水槽试验资料研究了εｍ沿垂线分布的规律，结论是明渠高含沙水流的紊动扩散系数εｍ沿垂线分布规律和低含沙水流的类似，在河底处εｍ为０；在河底至相对水深０．２范围内εｍ随水深增加而变大，在相对水深０．２至水面范围内εｍ为常数．用所得τＢＴ计算公式对部分天然河道实测资料进行验算，大多数明渠高含沙水流属紊流流态，不存在紊流极限切应力τＢＴ     

泥沙干容重计算的新途径

分析了干容重的主要影响因素，指出浆体的极限浓度是影响干容重的重要指标之一。沿用浑水容重与含沙浓度间的变化规律，建立了干容重与床面泥沙的含泥浓度间的关系；并将含泥浓度与浆体极限浓度有机地联系起来，从而获得了包含有泥沙粒径、级配及形状等因素在内的非均匀泥沙干容重的计算公式。验证计算表明，公式计算结果与实测资料基本一致。     

高含沙水流运动中的宾汉切应力

试验表明高含沙水流或高浓度浆液具有明显的宾汉体特性、宾汉极限剪切力是高含沙水流的重要物理特性.但这种剪切力在流动条件下是否继续保留,及其对流动特性的影响至今尚无统一认识.本文在评述已有试验结果基础上,提出一种新的试验方法,测定了宾汉极限剪切力在流动浆液中的变化规律.为高含沙水流,浆体管道的阻力及泥沙运动有关计算提供了依据.     

多沙河流水流输沙能力的研究

河道中出现的高含沙量水流绝大部分属于非均质两相水流，和低含沙水流一样，同样存在水流挟沙力问题.但由于高含沙水流性质的改变，其挟沙能力关系式与低含沙水流存在着较大的差别.本文分析了国内应用最为广泛的水流挟沙力关系式所存在的一些问题，提出了以水流紊动支持泥沙悬移为基础的水流挟沙力公式，并通过水槽输沙试验得到了含沙量较高(S>40kg/m3)时的一种新型挟沙力公式.该公式通过黄河下游、洛惠渠等实测资料的验证，结果令人满意，可应用于计算不同河槽形态的河道输沙能力，水流阻力.     

湍流中泥沙垂线分布的力学解释

作者从泥沙垂向动量交换出发，分析了泥沙在紊流中由于湍流脉动产生的升力效应，并综合考察了非湍流脉动原因存在的升力以及在不同浓度下含沙水流中泥沙受到的有效重力，得到了基于力学角度的泥沙浓度垂线分布的关系式。在此基础上，通过对床面粗糙度、泥沙粒径和含沙量等影响泥沙浓度垂线分布有关因素的分析，探讨了挟沙水流中两种不同浓度分布类型产生以及转化的原因，并结合具体的试验资料对泥沙浓度垂线分布形态时行了计算和验证，取得了较好的结果。     

多沙河流挟沙力研究

本文依据黄河中下游干支流１４个水文站的实测资料，吸收了近年来高含沙水流的研究成果，用多元回归的方法建立了悬移质水流挟沙力的计算公式。公式将高含沙水流和一般含沙水流的挟沙力计算统一起来，并对多沙河流的挟沙机理做了初步分析，反映了泥沙级配、河道形态、来水含沙量等因素对水流挟沙力的影响。对采用的４３６组微冲微淤或相对平衡资料的验证表明，其总体相关系数ｒ＝０．９８，标准差σ＝０．３１，计算结果与实测资料符     

黄河高含沙洪水模型的相似条件

高含沙洪水模型相似律的研究是一个十分重要的课题。通过试验和理论分析，从挟沙水流运动及泥沙运动等方面研究了高含沙洪水模型的相似律，并就模型沙的选择及含沙量比尺的确定等问题进行了探讨。所提出了模型相似律得到了黄河高含沙洪水的验证。     

高含沙洪水冲刷规律的探讨

本文就低含沙洪水与高含沙洪水对河床的冲淤模式进行了描述，在对洪水冲刷河床的力学机理进行分析的基础上，初步建立了来水来沙与河床基本相互适应的条件下洪水冲刷深度与来水来沙的关系，并用黄河干支流资料进行了讨论与验证。该公式考虑因素简单，计算方便同时适用于低含沙与高含沙供水，可以用来估算洪水黄河干支流河床的冲刷情况。     

布金汉方程的代数解在流变参数测定中的应用

工农业生产实践中存在大量的以宾汉流体为主的非牛顿流体流动现象,由于用来量化描述宾汉体流变学特征的宾汉方程是一个比较复杂的微分方程,工业设计中流变参数极限切应力τβ、和刚度系数η的确定,大多数都通过毛细管黏度计用图解法获得。本文介绍了一种宾汉方程的代数解法,可准确给出宾汉极限切应力与毛细管中切变速率的数学表达式,以该数学表达式为依据,导出了极限切应力为零时经典的牛顿体泊谡叶方程。该代数解法所得到的数学表达式,可大幅度的减少传统的毛细管黏度计图解法试验测试工作量,对宾汉体流变参数的测定具有重要意义。     

宾汉体水流中泥沙起动机理

本文分析了宾汉流体中宾汉极限剪切力τB对泥沙起动起阻碍作用的力学机制，得出均匀无粘性沙的起动拖曳力的一般表达式。并对结果定性分析得到：(1)存在粒径D*，对粒径小于0.1D*的泥沙，起动中重力因素可忽略不计；对粒径大于10D*的泥沙，宾汉极限剪切力因素可忽略不计。(2)宾汉流体中τc随颗粒粒径D的变化关系为马鞍状曲线。存在某个粒径Dmin，其所需τc最小。     

含颗粒宾汉流体密相两相湍流的数值模拟

阐述了宾汉流体控制方程的特点，研究了宾汉流体屈服应力和塑性粘度的变化对两相流动的影响。随着屈服应力的增加，宾汉流体与颗粒相速度的主流速度减小。随着塑性粘度的增加，宾汉流体和颗粒相的主流速度分布出现了与屈服应力带来的影响的相反趋势。对带颗粒的宾汉流体的两相流流动与液固两相流流动做了比较，宾汉流体的两相流流动的两相速度比液固两相流流动的两相速度的分布平坦。     

浑水脉动压力试验研究

在对量测技术进行研究和改进的基础上，对不同流态区清水和浑水脉动压力进行了系统的对比观测。试验结果表明：高含沙浑水不再属牛顿体而变为宾汉体，浑水的紊流结构发生变化。浑水脉动太力均方根和经度系数随含沙量增加呈直线关系增大，以常水水柱表示的脉动压力均方根和强度系数，浑水和清水没有区别。水流含沙后，浑水紊流结构的变化，并没有改变紊流结构中旋涡含能分布规律，紊动能仍然集中在大，中尺度旋涡中，所以，浑水和清水     

VIBRATION OF A SINGLE PROTEIN BUBBLE IN BINGHAM LIQUID

The vibration of a single protein bubble may take place under the action of high pressure difference. In this process, the bubble wall may experience a finite deformation. The equation describing the dynamics of the protein bubble with viscoelastic film in Bingham liquid is derived. A numerical solution to this equation is carried out to study the effect of liquid pressure, the characteristic parameters of Bingham liquid and the viscosity of the protein film on the finite deformation of the bubble. The results show that the vibration of the protein bubble wall is caused by the action of pressure difference, the elastic stress in finite deformation and the dissipation of viscosity of the protein film and Bingham liquid. The vibration is nonlinear. Decreasing the pressure difference between gas and Bingham liquid on both sides of the protein bubble will lead to a change of vibration performance. The frequency and amplitude are reduced, tegether with the speed of vibration damping. In addition, the deformation rate of the bubble is smaller when the amplitude of vibration is reduced, which means shorter time to reach a balance state. On the other side, the increase of the magnitude of viscosity of the protein film or the plastic viscosity of Bingham liquid can restrain the vibration of the protein bubble wall in the course of finite deformation, as a result, the load bearing capacity of bubble is enhanced.     

水沙动力学适用牛顿流体的基本方程

通过改进蔡树棠两相流基本方程的相间阻力项,建立能够进行二维解析研究的水沙动力学基本方程.该研究给出沙相压力和沙相粘性切应力的学科定义,以及它们的本构关系.对于牛顿流体,当输沙稳定时,挟沙水流的能坡与清水并无差别.沙相压力的二阶导数不为零是泥沙扩散条件,也是凹岸冲、凸岸淤自然现象的力学本质.蔡树棠方程隐含着流体的粘性切应力按运动组成可以分解或叠加的物理性质.正是这个结构性特点,给了解答浑水粘性这个古老的力学难题的方法,使我们能够完整地推导出牛顿流体沙相运动学粘滞系数vs公式;推导并证明了浑水综合粘滞系数μm=εv+ svνs,而不是习惯使用的μm=v+svvs.探讨了影响vs值的一些复杂因素,如颗粒表面束缚水的影响.本文研究能够证明:对分散相应用连续介质原理不仅可行,且是遵从压力传递规律惟一的正确方法.而揭示粘性切应力的结构性,在多相流和流变学领域具有深远的意义.     

BINGHAM液体在圆管中流动的稳定性

将涡流模型［１］推广应用于研究一类带屈服应力的液体－Ｂｉｎｇｈａｍ液体在圆管中流动的稳定性，建立了判别其流动状态的判据──广义临界雷诺数Ｒｅｃ。同时将Ｍｉｓｈａ—Ｔｒｐａｔｈｉ［２］和ＨａｎＫｓ［３］流动稳定性理论用于该问题的研究。各模型的研究结果与Ｆｒｏｉｓｈｔｅｔｅｒ＆Ｖｉｎｏｇｒａｄｏｖ提供的实验数据［４］进行了比较。理论分析与实验资料表明：涡流模型对于非牛顿流体的流动稳定性研究具有较好的适应性与准确性     

黏土水泥膏浆流变性能及其对灌浆的影响

黏土水泥膏浆性能优越,可广泛用于土木、水利等工程的防渗堵漏和基础加固,其流变性能对灌浆工程施工及灌浆效果有重要影响。利用Brookfield+R/S流变仪对其流变参数进行测试,研究固化剂掺量、温度及时间等因素对流变性能的影响。结果表明:膏浆的黏度及屈服应力均随时间增大;固化剂掺量为水泥质量的1.0%左右时的膏浆为Herschel-Bulkey流体,并且具有触变性,防渗堵漏效果最佳;温度在5～40 ℃之间,温度影响膏浆的黏度及屈服应力,但不影响膏浆的流型,温度越高,黏度越大,28 ℃下的屈服应力最大。室内灌浆模拟试验及抗冲试验,证明其扩散距离可控,抗水冲释性能强,与纯水泥膏浆相比,初始屈服应力及黏度更大,触变性可控,浆体的稳定性更好。黏土水泥膏浆是含水及大孔隙地层、松软地层等复杂地层灌浆防渗堵漏的优选材料。     

一类非牛顿流体非线性渗流的压力波解析求解方法及波形分析

一类非牛顿流体渗流的视粘度依赖于压力梯度，且在不同的压力梯度区间内变化规律不同。其具有既不同于牛顿流体渗流，也不同于幂律流体渗流和宾汉流体渗流的非线性渗流特征。建立了该流体在多孔介质内部渗流的数学模型并利用行波法推导出了压力波的解析解。通过一系列算例分析了渗流方程控制参数对压力波形的影响，对比了该类流体与牛顿流体渗流的压力波差异。     

离心叶轮内宾汉流体的密相两相湍流数值模拟

阐述了宾汉流体控制方程的特点，首先对单相的宾汉流体与密相液固两相流进行了计算，计算结果与实验数据吻合较好。其次对离心叶轮内的含颗粒的宾汉流体的两相流动进行了计算，从进口到出口，宾汉流体的速度是减小的，压力随半径增大逐渐升高，而且压力面上的压力大于吸力面上的压力。吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的颗粒拟温度，而且靠近壁面处的大于叶道中的。从减轻叶片磨损角度来讲，双圆弧型线比单圆弧的好，叶片出口角小的比出口角大的好。最后比较了液固两相流与含颗粒的宾汉流体的两相流的流动，颗粒拟温度有较大差别。