平面流场中用涡和散度表述速度场的积分方程及其适定…

本文研究了平面流场在满足速度边界条件的情况下，如何利用涡量场和散度场表述速度场的问题。同时针对一个任意给定的无散向量场，求解另一个无散向量场使其旋度等于向量场的问题进行了讨论，给出相应的积分表述以及使用积分表述的条件。     

涡管螺旋流排沙技术及其应用

在综合分析国内外涡管螺旋流排沙技术主要研究成果的基础上，对螺旋流的形成及排沙机理、涡管泄流比和排沙率以及涡管设计和实际应用情况，作了全面而综合的介绍，并提出了自已的观点，指出了有待进一步深入研究的问题。     

涡管螺旋流排沙技术及其应用

在综合分析国内外涡管螺旋流排沙技术主要研究成果的基础上，对螺旋流的形成及排沙机理，涡管泄流比和排沙率以及涡管设计和实际应用情况，作了全面而综合的介绍，并提出了自己的观点，指出了有待进一步深入研究的问题。     

涡管分流量的计算

对沿途这排沙中分流量的计算问题进行了研究；并根据试验资料分析了涡管的开口宽度，开口长度及来流的水流强度等因素对涡管分流比和流量系数的影响，结合量钢分析建立了涡管流量系数的半径验计算公式。用两处涡管排沙工程分流量的原型观测资料验证表明，流量系数公式简便可靠，用来计算涡管分流量精度较高，可供设计涡管工程时参考。     

民乐县小堵麻干渠涡管螺旋流排沙试验

1概况小堵麻河是发源于祁连山的一条小河流，属典型的山溪性河流，年径流量1864万m3，河道平均纵坡1／50，河床组成以卵石、砾石和大颗粒沙为主。河道坡陡流急，河床活动性很强，汛期推移质粒粗量大，由于上游河段未加治理，加之现有引水设施效果差，干渠磨损及泥沙淤积较严重。据调查干渠多年平均推移质输沙量1360m3，最大含沙量48．7kg／m3，6－9月输沙量占全年的88％，灌区每年清淤、维修费用2．0－3．0万元。1989年投资8.6万元，维修了渠首工程，在干渠渠首增设了条形沉沙地，但没有从根本上解决泥沙入渠和入渠泥沙的处理问题。沉沙地年…     

河道含淹没刚性植物二维涡量场特性

含植物水流的涡量场构成了水生动物生境的物理基础,形成水、物质的循环以及能量的分配过程。本文通过玻璃水槽试验用二维标准PIV测量研究了含淹没刚性植物二维垂直涡量场的分布,得出流速梯度是形成含植物水流涡量的关键因素。植物顶层附近对水流的干扰大,因而流速梯度大;涡量最大值出现在淹没刚性植物顶层以下约30%处;植物顶层处,涡量绝对值大,拟熵大,能量耗散率也高。植物顶层是造成水流紊动耗散的主要原因。     

非Newton流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的速度分布

本文建立了双极坐标系下非Newton流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程；并以HPAM水溶液为例，用有限差分法对控制方程进行了数值求解，绘制了这种流动的速度分布曲线；分析了环空内外管的偏心距、环空内管的冲程和冲次对流体在偏心环空中速度分布的影响。分析结果表明：随着环空偏心距减小，最宽和最窄间隙处的流体速度分布越来越接近；随着环空内管的冲程和冲次的增加，环空内管的轴向往复运动对流体速度分布的扰动增大。     

The calculation of mechanical energy loss for incompressible steady pipe flow of homogeneous fluid

The calculation of the mechanical energy loss is one of the fundamental problems in the field of Hydraulics and Engineering Fluid Mechanics. However, for a non-uniform flow the relation between the mechanical energy loss in a volume of fluid and the kinematical and dynamical characteristics of the flow field is not clearly established. In this paper a new mechanical energy equation for the incompressible steady non-uniform pipe flow of homogeneous fluid is derived, which includes the variation of the mean turbulent kinetic energy, and the formula for the calculation of the mechanical energy transformation loss for the non-uniform flow between two cross sections is obtained based on this equation. This formula can be simplified to the Darcy-Weisbach formula for the uniform flow as widely used in Hydraulics. Furthermore, the contributions of the mechanical energy loss relative to the time averaged velocity gradient and the dissipation of the turbulent kinetic energy in the turbulent uniform pipe flow are discussed, and the contributions of the mechanical energy loss in the viscous sublayer, the buffer layer and the region above the buffer layer for the turbulent uniform flow are also analyzed.     

Three-dimensional large eddy simulation and vorticity analysis of unsteady cavi- taring flow around a twisted hydrofoil

Large Eddy Simulation (LES) was coupled with a mass transfer cavitation model to predict unsteady 3-D turbulent cavitating flows around a twisted hydrofoil. The wall-adapting local eddy-viscosity (WALE) model was used to give the Sub-Grid Scale (SGS) stress term. The predicted 3-D cavitation evolutions, including the cavity growth, break-off and collapse downstream, and the shedding cycle as well as its frequency agree fairly well with experimental results. The mechanism for the interactions between the cavitation and the vortices was discussed based on the analysis of the vorticity transport equation related to the vortex stretching, volumetric expansion/contraction and baroclinic torque terms along the hydrofoil mid-plane. The vortical flow analysis demonstrates that cavitation promotes the vortex production and the flow unsteadiness. In non-cavitation conditions, the streamline smoothly passes along the upper wall of the hydrofoil with no boundary layer separation and the boundary layer is thin and attached to the foil except at the trailing edge. With decreasing cavitation number, the present case has σ= 1.07, and the attached sheet cavitation becomes highly unsteady, with periodic growth and break-off to form the cavitation cloud. The expansion due to cavitation induces boundary layer separation and significantly increases the vorticity magnitude at the cavity interface. A detailed analysis using the vorticity transport equation shows that the cavitation accelerates the vortex stretching and dilatation and increases the baroclinic torque as the major source of vorticity generation. Examination of the flow field shows that the vortex dilatation and baroclinic torque terms increase in the cavitating case to the same magnitude as the vortex stretching term, while for the non-cavitating case these two terms are zero.     

屈服假塑性流体轴向同心环空中速度及温度分布研究

赫谢尔-巴尔克莱(Herschel-Bulkley)流变模式是一个三参数模式，因其精度较高，近几年国内多采用其描述钻井液的流变性。本文将非牛顿流体动量方程、能量方程与H-B流体的本构方程相结合，推导出了流体在轴向同心环空中的速度及温度分布公式。数值研究结果表明，由于H-B屈服应力的作用，轴向同心环空内存在柱塞流动，柱塞的大小与H-B屈服应力孔成正比，与单位管长压力降Δp^*/L成反比。在其它相同条件下，柱塞速度随环空尺寸的增大而增大。随着流变指数L的增大，流核速度变小。柱塞内温度呈对数曲线变化，柱塞外侧温度与内侧温度不相同，从柱塞边界到管壁，温度逐渐减小。越靠近管壁，温度降低幅度越大。     

基于Fluent的直管式旋桨反应器三维流场的数值模拟

运用计算流体力学（CFD）软件对新型直管式旋桨反应器进行流场模拟。用Gambit建立三维实体模型,采用多重参考系法（MRF）和标准κ-ε双方程模型对反应器内液相流场进行模拟,运用Tecplot对计算结果进行后处理。结果表明：计算所选模型能较准确地模拟反应器内的流场分布,反应器内最大流速和湍动能分布在桨叶端部附近,流体的整体流动趋势以环流为主,有利于不同区域内物料的均匀混合;相比于单一桨叶反应器,该多组合桨叶反应器能提供更大范围的紊动流场。在模拟物为水体的情况下,本反应器对应的最佳转速是40 r/min,并提出反应器在水环境中的应用方法。     

幂律流体在圆管内湍流流动剪切率的近似计算

根据剪切率和能量耗散率的定义，建立了幂律流体湍流剪切率与能量耗散率的关系式。参照文献上对不可压缩牛顿流体湍流能量耗散率的近似算法，提出了一种幂律流体管内湍流能量耗散率的近似算法，从而得到了幂律流体管内湍流剪切率的实用近似算式，再利用湍流剪切率与脉动流剪切率的关系即可得到脉动流剪切率。计算得到的湍流剪切率分布及其随流动特性指数变化的特征与已知规律相符。     

绕方柱流脉动压力场的大涡模拟

采用有限差分法，对雷诺数为22000的绕方柱流的脉动压力场进行了三维大涡模拟。采用时间分解算子法，将N－S方程分为对流分步、扩散分步和传播分步，再分别进行计算，在大涡模拟中，用两层模型处理Smagorinsky模型在近壁区模拟结果的发散问题。计算的压力场以及阻力系数、升力系数和Strouhal数均与试验结果较为吻合。     

圆管湍流结构的数值研究

本文利用谱方法对光滑圆管内湍流流动进行了直接数值模拟，得到了圆管湍流充分发展的速度场和浓度场数值，利用DNS数据研究了圆管内湍流的低速条带，上抛，下扫等结构，通过求解浓度方程得到了浓度场数据，并对流动进行了显示。最后利用多种方法进行了猝发事件的检测，讨论了VITA方法中不同门限值对猝发检测的影响。     

弯曲管段内流动的大涡模拟

本文应用湍流大涡模拟方法对三维空间的弯管流进行了数值模拟。计算中使用了隐含流线迎风耗散作用具有三阶部分展开的Taylor-Galerkin离散格式，导出了经Gauss滤波流大涡模拟方法适用于边界形状复杂和存在各向异性大尺度涡的流动仿真。     

粘性泥石流的输沙浓度与运动速度

作者通过泥石流运动机理分析，并引用我国粘性泥石流流速的野外实测资料统计，得到能反映泥石流特性的粘性泥流速度公式，这一结果通过我国西南地区各粘性泥石流沟的实测资料检验，表明具有一定的实用价值。     

立轴漩涡多圈螺旋流速度分布的研究

本文引入分离变量法,研究了立轴旋涡的速度随径向、轴向的变化规律,并给出切向、径向和轴向速度的表达式。对立轴旋涡的多圈螺旋流现象,通过试验测量和速度分布计算两种方法进行了描述,二者定性一致。结果表明,立轴旋涡流场的切向速度占优,在流体质点从水面向下运动的过程中,围绕涡轴旋转十余圈,在进水口附近转为轴向流动。旋涡水面线的计算结果与实测值吻合较好。