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。     

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。     

泄水水垫塘内单位水体消能率的研究

本文采用ＡＳＭ紊流数学模型对水垫塘内高速强紊动水流进行了数值模拟，结合实验资料对底板动水荷水荷载进行了验证；同时，统计和分析了水垫塘内的单位水体消能率，结果表明塘内水体消能大量集中的射流轴线附近，近映出水热塘内真正参与消能的水体只塘内水体的少部分；进一步统计分析了水垫塘的总消能量，与常规水力学计算的结果基本吻合，这也反映出采用紊流数学模型研究水垫塘内的水流紊动与消能是切实可行的。     

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.     

水工水气两相流的数值模拟

建立了一种新的水气两相紊流数学模型，其中对流速，气体质量分数以及紊动特征量采用了质量加权的时间平均，对雷诺应力采用代数应力方程模拟，对气体质量分数的脉动通量采用涡粘性概念模拟，气体质量分数由其控制方程求解，通过对明渠掺气水流和水垫塘掺气射流的数值模拟表明，计算结果与实验结果符合较好，同时，计算的时间和收敛性也较好。     

含污染物的环流非充分发展弯道湍流数值模拟

本文建立了可模拟弯道中含污染物湍流的三维部份抛物型代数应力模型，以４５°弯道为例，针对左右两岸分别泄放污染物的环流非充分发展弯道流进行了计算，对所得的水流结构及污染物浓度分布进行了分析，结果充分反映出环流非充分发展弯道流中水流结构及污染浓度分布的特点。     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

洪水演进中支流倒回灌研究

在处理洪水演进过程中支流与干流洪水的相互影响时,以前的模型仅将支流流量迭加到干流同时刻的流量上,事实上,支流对干流洪水有调蓄作用,对陡涨陡落的溃坝洪水而言,这是不可忽视的重要因素。依据水量平衡原理及水流连续性条件,建立了支流蓄泄库容关系和支流倒回灌数学模型,将该模型应用于历史上某次垮山堵江溃决洪水,得到的计算结果与实测资料和洪痕数据相吻合。研究结果表明在干支流交汇口,干流流量变化速率越大,支流倒灌     

高拱坝泄水垫塘衬砌稳定性研究

对窄河谷、高拱坝、大流量坝身泄洪挑流消能水垫塘的防冲安全及其混凝土衬砌优化设计问题作了全面研究,结合小湾工程采用局部水工模型试验研究了小湾工程水垫塘衬砌块的抗冲稳定性,提出了应用瞬变流和震荡流理论研究衬砌冲刷破坏机理、建立新的设计模式的新概念,讨论了水垫塘衬砌设计模式的有关问题,并对该工程的设计提出了具体建议.     

不对等射流空中碰撞扩散消能研究

本文在总结挑流碰撞消能已有研究成果的基础上,提出射流空中碰撞消能的主要作用在于分散水流,用小股射流碰撞大股主射流,可以使主射流充分分散,达到消能目的。通过模型试验,分析了不对等射流的水力特性,研究了满足消能需要的最小流量比,从而提出了不对等射流空中碰撞消能的新思路,并为创造这一新的消能方式打下了初步基础。