小浪底水库异重流潜入点区特性分析

利用异重流排沙是小浪底水库减少水库淤积、延长水库寿命的一条重要途径.分析了小浪底水库异重流潜入点的形成条件及水力学特征,分析了潜入点区流速、含沙量垂向分布特点,并提供了小浪底水库各年异重流测验数据.可为水库防洪决策、水量调度和下游河道减淤等提供参考.     

小浪底水库异重流持续运动条件的定量准则

异重流排沙是小浪底水库拦沙初期减少库区泥沙淤积的重要运用方式,异重流持续运动条件用于判断在不同水沙条件及库区地形条件下异重流能否运行到坝前而排出水库,是异重流排沙规律的主要研究内容之一.系统地总结了定性描述异重流持续运动条件的五方面内容,然后分析了现有异重流持续运动条件定量估计方法的不足.结合近年来小浪底水库异重流运行的观测资料,提出了用水流功率与库区平均水深定量表示异重流持续运动的临界条件,这种方法不仅考虑因素较为全面,而且能够充分反映库区地形特征对异重流持续运动的影响.     

两步计算模式下的三门峡水库异重流模拟

摘 要：针对传统的水深平均异重流模型在实际应用中获取上游边界条件的困难,提出了两步计算模式下的水库明流与异重流耦合模型。浑水明流段与异重流段交替运算,利用潜入点弗汝德数与体积比含沙量的关系作为判别条件确定异重流段的上游边界位置与相应水沙条件,在设置下游边界条件时使用极限吸出高度公式计算异重流出流流量。采用该模型计算了三门峡水库两次异重流的形成、发展与消退全过程。模型预测的异重流潜入位置与观测结果一致,对库区内三个监测断面的异重流到达时间做出了较为准确的预测。计算的清浑水层交界面高程和含沙量过程与实测结果相符,模拟结果反映出浑水水库发生时异重流排沙效率降低的现象。因此该模型可用于水库异重流过程模拟和排沙方案设计。     

黄河调水调沙对黄河下游引黄供水的影响分析

小浪底水库投入运行后对黄河下游来水、来沙产生了巨大影响.调水调沙则使下游主河槽全线下切、相同流量条件水位降低,改变了引黄闸的引水条件.通过相关数据分析了黄河调水调沙对下游引黄供水的影响.结果表明,黄河在年平均流量下的水位仍能够满足水闸的设计引水要求;辅以工程措施可以解决河道下切对引水带来的不利影响.     

Effect Analysis of the Water and Sediment Regulation on the Lower Yellow River Water Supply

小浪底水库投入运行后对黄河下游来水、来沙产生了巨大影响.调水调沙则使下游主河槽全线下切、相同流量条件水位降低,改变了引黄闸的引水条件.通过相关数据分析了黄河调水调沙对下游引黄供水的影响.结果表明,黄河在年平均流量下的水位仍能够满足水闸的设计引水要求;辅以工程措施可以解决河道下切对引水带来的不利影响.     

温差对辐流式沉淀池水力特性影响的数值模拟

在同时考虑进水与池内水的污泥质量浓度差异及不同季节进水与池内水的温度差异的条件下,对城市污水处理厂中广泛应用的辐流式二沉池内的异重流现象进行数值模拟,重点研究冬夏季温差导致的异重流对池内流场、速度场及浓度场的影响,为提高沉淀池污水处理效率提供理论支持.选取Mixture模型和Realizable k-ε湍流模型,设初始时刻池内充满水,进水为含一定质量浓度污泥的污水(污泥密度为1 051kg/m3,污水密度为1 000.35kg/m3),并通过设置池内水与进水的不同温差,对沉淀池内冬季与夏季不同时刻各工况下异重流的演变规律进行数值模拟.结果表明:由于温度不同导致水流密度变化,使得夏季低温水进入池内产生下异重流,而冬季高温水进入时产生上异重流;冬夏季由温差导致的异重流的存在,均使沉淀池内产生较大的回流区,夏季沉淀池内形成较大的逆时针旋流,而冬季则在池中部形成逆时针旋流,池后部形成较大的顺时针旋流,异重流导致的旋流作用对沉淀池内水流流态及污水处理效率的影响不容忽视.     

不同河道形态岸坡抗冲刷能力的三维数值模拟分析

为了研究不同河道形态岸坡的抗冲刷问题,采用轴比λ定义了不同河道形态岸坡:当λ=0时,岸坡坡面形状为平面形;当λ=1/5、1/4、1/3、1/2时,岸坡坡面形状为椭圆形;当λ=1时,岸坡坡面形状为圆形。利用数值软件分析了不同形状岸坡坡角α、坡高h与岸坡抗冲刷能力F之间的关系。结果表明:1对平面形岸坡形状:当h不变时,岸坡抗冲刷能力F随岸坡坡角α的增大而呈现递减变化;当坡角α不变时,抗冲刷能力F随坡高h的增大而呈现递减变化。2对凹形岸坡形状(椭圆形、圆形):当λ、h不变时,岸坡抗冲刷能力F随坡角α的增大而呈现递减变化;当α、h不变时,岸坡抗冲刷能力F随轴比λ的增大呈现先增大后减小的变化。此分析结果可为小浪底库区岸坡形状优化提供参考。     

考虑弥散作用的混相驱数值模拟研究

从形成机理上解释了弥散现象,区分分子扩散和机械弥散,阐述弥散作用对注富气混相驱驱替效果的影响。运用3种方法在注富气混相驱数值模拟中实现弥散作用,分析模拟结果。     

吴忠金积调蓄水库工程数值模拟优化设计研究

为了优化调蓄水库工程设计,建立水库水沙沉降数值模型,通过对水库不同设计方案、不同工况下水流泥沙沉降分布情况进行了模拟分析与计算,提出了水库设计优化方案,为水库工程设计提供了依据.     

环境流体密度分层对浊流的流动和沉积的影响

基于雷诺平均的数学模型模拟研究环境流体密度分层与否条件下,2种入流机制的含多粒径颗粒物浊流由斜坡流至水平地形上的流动和沉积。结果表明:突然释放型浊流不论环境流体有无密度分层均在斜坡及水平地形前段形成沉积物波,而环境流体无密度分层的连续入流型浊流未出现波状沉积;自近源地区至远源地区沉积物粒径逐渐减小,但突然释放型浊流在波状沉积位置有大粒径沉积物,连续入流浊流沉积呈现更均匀的由上游至下游的自然粒径分选。     

断面曲率半径对海底浊流的影响

基于雷诺平均的纳维尔-斯托克斯模型,三维数值模拟研究海底浊流在断面顶宽相同、但曲率半径不同的2个圆弧形弯曲渠道内的流动及沉积。结果表明:断面曲率半径大、边坡平缓渠道内的浊流更易在弯道顶点及其下游处发生溢流,而断面曲率半径小、边坡较陡的渠道浊流更易对边坡形成侵蚀,使浊流在渠道内流至下游时依然保持较高的流速及强度;经多次浊流事件的侵蚀及沉积,圆弧形的渠道渐渐向不对称的梯形转换;提高流向坡度会改变弯道顶点中心处二次流的方向。     

水库异重流潜入点流速分布及其判别式改进

异重流潜入条件是描述异重流潜入运动的关键参量。异重流潜入条件中含沙量与潜入弗如德数为隐性关系,是由于以往研究对潜入点垂线流速分布未能给出适当的数学表达式。通过对异重流潜入点处垂线流速分布物理图形的数学分析,利用小浪底水库2004-2015年调水调沙期异重流潜入点资料,得到水库浑水异重流潜入动量修正系数理论值1.2,小浪底水库实测值为1.13,均为常数。在此基础上,对异重流动量修正系数进行水槽试验资料和实测资料验证,推导获得了新的水库异重流潜入点判别关系式,小浪底水库和三门峡水库实测资料计算结果表明,该流速分布可以描述潜入处的流速分布状况,新的潜入点判别式更符合实际。该成果可为小浪底水库调水调沙预案编制和数学模拟提供技术支撑。     

考虑裂隙-岩块间水交换的单裂隙非饱和渗流数值模拟

为了研究单裂隙非饱和渗流的水力特性,根据裂隙面分形维数、裂隙面位错值和面积接触率,提出了采用随机布朗函数生成裂隙开度分布的方法;基于裂隙局域立方定理成立的假定,并考虑裂隙-岩块间拟稳态水交换,建立了单裂隙非饱和渗流数值分析模型。模拟得到的裂隙毛细压力-饱和度以及非饱和渗透系数-毛细压力的关系曲线能够反映排水、吸水间的滞后性及体现排水时的进气值和残余水饱和度。模拟结果与试验结果的定性对比表明,建立的模型可为考虑裂隙-岩块间水交换的单裂隙非饱和渗流模拟提供合理可行的方法。最后对比了考虑与不考虑裂隙-岩块间水交换的裂隙非饱和渗透系数-毛细压力关系曲线,结果表明,在高毛细压力(低饱和度)下,可忽略裂隙-岩块间的水交换。     

小浪底水库运用后黄河下游凌情变化分析

黄河下游历来是凌汛多发河段,历史上曾频频决口,给两岸人民造成巨大灾难。小浪底水库的建成为黄河下游防凌提供了强有力的工程措施,有效地减轻了凌汛威胁。探讨了黄河下游多年凌情特点及变化趋势,对影响凌情的主要因素进行了分析,并初步探讨了小浪底水库对下游凌情的影响。同时,对影响凌情的其他因素进行了归纳。结果表明:小浪底水库的运用缩减了封河长度和冰层厚度,缓解了凌情,其防凌成功的经验对黄河上游和其他凌情严重的河流具有借鉴意义。     

流体绕流椭圆管束流阻特性的数值模拟

利用ANSYSFLOTRAN模块，对流体绕流顺排椭圆管束流动特性进行了数值模拟。讨论横向节距及管束排数的变化对阻力特性的影响，给出了阻力系数随横向节距和管束排数变化的分布规律。模拟结果与实验结果对比表明，流体绕流顺排椭圆管束的流动阻力模拟值与实验值相对误差在8％以内，随雷诺数的增大呈下降趋势分布，小节距排列方式其流动阻力明显小于大节距排列。随管束排数的增加，阻力系数迅速下降，当管束排数大于8后，则不再有明显变化。     

结构参数对Z型管内油气水多相流影响计算研究

管道中的局部构件可以起到改变流体速度和方向的作用,但同时受到流体的巨大的压力和冲击。通过CFD软件模拟了介质为油气水多相流的组合,管道模型为2个改变流体方向的局部构件加立管的Z型组合管道,分析了局部构件在不同弯折角度下,不同的立管长度和流体以不同的初始速度进入Z型管管壁压力的变化以及不同立管长度下的流型图,结果表明,弯管角度增大,弯管外径壁面受到流体撞击的压力减小,作用面面积增大。增加立管长度后,经过弯头的外径壁面压力值降低。且在管中易形成不易被排出管道的断塞流;增大流体入口速度,一定程度会使弯管外壁压力增大明显,在较大速度时增大流体速度,外壁压力变化不明显。