龚嘴水电站泄洪排沙底孔磨损研究

在前人研究的基础上,从含沙水流的冲磨原理出发,分析了在含沙水流中空蚀与磨损的联合作用,以及掺气对磨损和空蚀的影响.根据不同材料在龚嘴泄洪排沙底孔的使用情况,分析了龚嘴泄洪排沙底孔的磨损特性,认为它的磨损属于悬移质磨损.但其磨损特性与黄河泥沙的微切削磨损特性有很大的不同,而是以稀疏粗颗粒的撞击疲劳磨损为主,且很可能掺混有空蚀破坏,空蚀与泥沙磨损相互促进,加剧了磨蚀的程度.     

多股多层水平淹没射流数值模拟研究

多股多层水平淹没射流是一种新型消能型式。本文采用VOF(Volume of Fluid)法和RNG k-ε紊流模型结合向家坝水电工程对多股多层水平淹没射流进行了三维数值模拟，将计算值与实验值进行了对比，计算值与实测值吻合较好，表明数值模拟方法是研究消力池水流运动规律及消能机理的有效途径。文中分析讨论了多股多层射流进入消力池后的水流结构与消能机理，研究结果表明：多股、多层射流进入消能水体时，在各主流的四周有一个消能旋滚，形成多个强剪切层消能区，消能率较高，但在平面上没有形成明显的、贯穿的立轴旋涡。同时，由于各漩滚的相互作用，能有效减小对消力池固壁的冲刷。     

泄洪洞反弧末端掺气减蚀研究

对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞，在反弧段末端采用常规的掺气坎往往难以取得理想的掺气效果，同时，反弧段下游边墙易出现空蚀破坏。本文在大比尺模型试验的基础上，提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的新型掺气坎，并对比分析了掺气坎三维体型的变化对掺气特性的影响。试验表明，空间三维连续变动的V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度，较二维掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量。试验同时表明，泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低，容易出现空化；同时，反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分，底部强迫掺气尚未充分扩散，致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区，从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏。     

挑流消能水气二相流数值模拟

采用VOF法对挑流消能从库区到下游水垫塘进行了全程水气二相流二维数值模拟。模拟了射流的空中轨迹线和水垫塘的自由水面，得到了计算域的流线、压力、流场、紊动能k及紊动能耗散率ε分布，并用物理模型对模拟结果进行了验证，二者吻合良好。说明利用湍流二相流模型及VOF法对空中射流水舌及水垫塘流态模拟是可行的。     

模型溢流反弧段紊流过渡区的边界层特性

木文利用高速水力学国家重点实验室的激光测速仪对三种不同粗糙度、两种反弧半径的溢流反弧段的水流流速进行了测量，对边界层特性进行了分析研究。试验分析认为，水流流态，壁面粗糙度和壁面曲率对边界层特性有明显的影响。     

泄洪洞反弧段下游侧墙掺气减蚀试验研究

龙抬头明流泄洪洞采用常规的底部掺气设施，容易在反弧末端下游附近侧墙处形成掺气盲区，从而导致该侧墙的空蚀破坏，反弧末端下游侧墙是龙抬头明流泄洪洞掺气减蚀设计的重点和难点。文中通过大比尺的模型试验，系统分析了侧墙贴角及边墙突扩两类反弧末端侧向掺气设施的水力掺气特性，试验表明，这两类侧向掺气设施均能有效消除反弧末端下游附近侧墙上的掺气盲区，达到减免侧墙空蚀的目的。     

明流泄洪洞掺气减蚀设施优化试验研究

通过水工常压模型试验，对高水头、大单宽流量、小底坡龙抬头式明流泄洪洞掺气坎进行了系统的试验研究及优化试验，提出了一种新型的V形掺气挑坎。该掺气坎的空腔长度沿水流的横断面方向是连续变化的，射流挑距两边长、中间短，尽管最小空腔的长度可能已小于临界值，但由于最大空腔长度仍远大于临界值，在其作用下，便可使回流退去，空腔恢复，保证一定的通气量。这对类似工程掺气设施的合理设计有十分重要的参考意义。     

对称型导叶在不同攻角下的水力特性数值分析

采用大涡模拟方法对对称型导叶进行了数值模拟。数值离散时 ,将时间与空间分开进行处理 ,空间上的离散采用有限体积法 ,而时间上的离散则用三阶龙格 -库塔法 ,对固壁边界的处理使用了“壁函数”法。计算结果表明导叶正压面压力系数随着攻角的增加而增大 ,而负压面的压力系数随攻角的增加而减小 ,并且在负压面上随着攻角的增加逐渐出现回流现象 ,在大攻角时 ,出现漩涡脱落现象。因此 ,建议导叶攻角范围应在 10°以内。     

用于纹理特征提取的改进的LBP算法

针对现有的纹理特征提取方法计算复杂度高的问题,利用局部二值模式(LBP)算法思想简单、计算复杂度小的优势,在已有的完整LBP(CLBP)算法基础上,提出了一种改进的CLBP算法(ICLBP)。ICLBP算法保留了CLBP算法中CLBP_S,而对CLBP_M算子、CLBP_C算子进行了改进,提出一个新的纹理描述算子ICLBP_T。ICLBP算法更全面地描述了局部窗口的纹理特征,同时有效解决了CLBP算法中CLBP_M算子对灰度分布不均敏感的问题。通过对Outex、CURet数据库的数据分类实验,结果表明,相比于已有的LBP算法,ICLBP算法的分类精度有了明显的改进,同时ICLBP算法中ICLBP_SCT特征具有较低的特征维数,具有较好的实用价值。     

急流条件下模拟自由面紊流的“弹性盖”法

文献［１］提出了一种模拟自由面紊流的“弹性盖”法,并实际计算了底部垂向射流流场,其自由面流动性质属缓流。本文研究了在急流条件下“弹性盖”的变形规律,得出了急流条件下只需“弹性盖”变形方向与缓流情况相反即可获得相应的自由面位置的结论,并给出了实际算例。