陡坡弯道水流悬栅(板)消能特性测试研究

采用悬栅（板）消能可有效解决陡坡急流冲击问题，并已在实际工程中成功应用，采用多普革激光测速系统对流场进行全面测试，结果分析表明，悬栅（板）消能可显著降低凹岸水深，从而达到稳定和平顺水流的目的，与人工增加陡坡糙度相比，具有适应性强和消能效果明显的特性。     

悬栅消能工水力特性研究

对新型悬栅消能工流场的测试，揭示了悬栅流场的水流流态、流速分布、水面线形态和压力分布等水力特性。测试分析表明，随着过水流量、悬栅栅条悬置高度、悬栅栅条间距及悬栅栅条断面形状的改变，其水力特性也随之发生变化，并直接影响着悬栅的消能效果。运行实践证明，悬栅消能工消能效果好，造价低。     

导流洞出口消力池内设置悬栅消能工试验研究

通过对新疆迪那河五一水库工程导流兼排沙洞水工模型进行泄流试验,研究悬栅消力池的型式、体型、数量等参数对消能效果的影响,最终确定悬栅消力池内加17根栅条、池后采用1/8进行变坡的优化方案。试验结果表明：悬栅的设置,改善了消力池内水流的流态,降低了池内的最大水深。在设计水位下,设置悬栅后使消力池内最大水深由原来的19.4 ...     

悬栅消能工均匀正交设计及投影寻踪回归试验研究

为探讨消力池内悬栅消能工试验设计和研究方法,在设计流量Q=8.0 L/s条件下,对悬栅消能工最大水深的3个影响因子栅高hs、栅距bs、数量ns运用均匀正交试验设计,并用投影寻踪回归方法对试验数据结果进行PPR建模分析及计算机仿真优化,得到池内最大水深影响因子的排序是悬栅数量ns、栅距bs和栅高hs;当池内最大水深达优值18.233 cm时,影响因子的优化组合为栅高hs=9 cm、栅距bs=5 cm和ns=16。     

悬栅消能率的PPR因子贡献率分析及优化仿真

应用PPR(投影寻踪回归)技术，分析得到影响悬栅消能率的因子主要是悬栅高，其次是栅距，最后是流量。多因子仿真优化结果是：在流量由34L/s变化到80L/s范围内，当栅距取4cm、栅高取4．6cm时，悬栅消能率均能达到80％。最佳栅距约为栅条后涡流长度范围的1．5～2倍。     

悬栅布置形式对消力池消能效果的影响试验

悬栅消能工是将栅条悬空布置于泄水陡坡或消力池内的一种新型消能方式,为进一步研究新型悬栅消能工及其消能效果,通过物理模型对影响消力池消能效果的矩形悬栅布置形式进行试验。结果表明:消力池内布置悬栅对稳定水流和降低水深作用明显;由栅高hs、栅距bs、悬栅数量ns对池内最大水深hm影响得出栅高hs的适宜值为10 cm,栅距bs的适宜值为4~5 cm,悬栅数量ns的适宜值为16~20根;在Q=15 L/s下,悬栅hs=10 cm、bs=4 cm、ns=20根的布置形式可将消力池最大水深降低4.97 cm,降幅高达15.84%。     

急流渠道的水流衔接及消能

针对我国新疆及甘肃河西地区等地灌溉引水干渠坡陡流急的问题，提出采用陡坡作为调坡建筑物，在陡坡段及下游渠道采取渠底及边坡加糙的方法进行消能，并进行了模型试验，其结果与力力计算结果基本相符，验证了该方法的可靠性。     

消力池内悬栅辅助消能工优化试验

针对新疆迪那河五一水库溢洪洞消力池原设计方案不能满足正常宣泄洪水的问题,对消力池内梯形墩和T形墩的位置、数量和尾坎高度等进行调整,设计了17种消力池修改方案,并采用悬栅与梯形墩联合运用的综合式消力池,通过对悬栅优化方案的比选和悬栅高度的合理性验证,最终确定了溢洪洞消力池悬栅消能工的最佳方案进行优化。试验结果表明:悬栅消能工的设置解决了原设计方案水流溢出池外、不能形成淹没水跃的问题;消力池池长由原设计方案的83 m缩短至70 m,避免了工程投资的增加。     

趾墩悬栅联合消能紊动及荷载特性数值模拟

基于Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型,采用流体体积函数法(Volume of Fluid,VOF)追踪非线性自由界面,对比趾墩悬栅联合消能与单一悬栅消能2种方式的水力特性差异,模拟水跃过程产生的大尺度紊动及水汽两相的强烈掺混作用。获得消力池内精细流场结构及边壁所受压力变化,以此对紊动特性及压力分布规律进行研究。结果表明:趾墩悬栅联合消能结构显著增加了渥奇段内水体紊动强度与规模,其中0.4＜h^*＜0.8(h^*为相对水深)范围内紊动强度相较单一悬栅显著增加,沿程衰减显著;消力池底板动水压力呈现明显波动,其平均动水压力相比单一悬栅略有降低;压力脉动峰值位于0.3＜x_p＜0.4(x_p为沿程相对位置),其动压力系数为消力池底板最大动水压力系数的2.0~2.4倍。研究成果可为消能机理的研究提供可靠依据。     

新疆五一水库消力池悬栅消能水流水力特性数值模拟

采用RNGk-ε模型,利用VOF(Volume of Fluid)流体体积法追踪自由水面,对迪那河五一水库导流洞出口悬栅消力池内水流水力特性进行数值模拟,将计算的沿程水深、底部压强、流速与物理模型试验结果进行对比,计算值与实测值吻合较好。通过数值模拟研究,弥补了物理模型试验不足,为实际工程设计提供参考。     

光滑壁面明渠陡坡流速分布特性

在分析激光测速试验资料基础上,对比了光滑壁面明渠陡坡中均匀流和非均匀流垂向流速分布在不同水力条件下的规律。陡坡均匀流中κ值比非均匀流条件下为小,非均匀流中S2型非均匀流的黏性底层厚度和过渡层范围均小于S1型非均匀流,并且拟合出适合陡坡均匀流和非均匀流的统一流速分布公式。     

泥石流输砂能耗及运动速度与阻力的计算方法

泥石流由于其固体浓度高，物质组成的粒径范围很宽、运动机理十分复杂，因而泥石流治理实际工作中急需解决的问题，如泥石流运动速度及阻力等的计算，迄今未能取得满意的结果。本文根据泥沙运动力学理论，分析泥石流中不同粒径固体运动形式及其消耗，从宏观的能量角度提出各类泥石流的运动速度与阻力计算的新途径，其结果可供实际工作者参考应用。     

矩形水槽中梯形边墩周围流速分布的试验研究

该文利用声学多普勒流速仪ADV,对矩形水槽中梯形边墩周围三维流速进行测量,并对时均流速三个方向分量进行了研究.通过对柱体周围不同垂直面和水平面流速的分析,得出水流由于受到边墩的影响,在柱体上游,行近水流与壁面产生分离,并有涡旋产生.在柱体下游,纵向水流逆向运动,产生回流,横向流速和垂向流速非常小,可以忽略.     

一种消除陡坡弯道急流冲击波的新措施

卡群一级水电站为消除陡坡弯道冲击波采取了消能栅和导流消能板新措施，该项措施在上级陆坡段以消能为主，弯道采用消、导结合的方式，经一年多的实际运行，表明该项措施较好地解决了大底坡急流弯道流态的控制问题，施工方法简便，工程投资小，原建筑结构基本保持不变，冬季运行较为理想，可推广应用地其他类似的工程。     

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。     

明渠均匀流的摩阻流速及流速分布

在水槽系统上对明渠恒定均匀流进行了系列实验，利用实测流速资料，对明渠均匀流摩阻流速的各种方法（雷诺应力法、对数流速分布法、阻力平衡法等）的计算结果进行了对比，并分析了流速分布。结果表明：（1）利用阻力平衡法计算摩阻流速时应考虑边壁影响；（2）包含尾流函数的对数-尾流公式比单一对数公式可以更好的符合实测数据。用单一对数公式描述垂线流速分布时，应采用较小的Karman常数；（3）现有大量明渠均匀流实测资料中，用常用的Karman常数（x=0．4）时单一对数公式仍可以较好的表示全水深流速分布是因为采用了较大的摩阻流速。     

基于能耗率的黄河下游河型变化趋势分析

利用黄河下游21a实测水文数据,逐年计算了其中6个河段的单位水流功率,分析了各河段的演化发展特征.研究结果表明:黄河下游弯曲河段的单位水流功率小于游荡河段的单位水流功率,过渡型河段的单位水流功率介于弯曲河段和游荡河段的单位水流功率之间;花-夹和夹-高游荡型河段21a的单位水流功率变化幅度较大,说明这两个河段的游荡特性至今没有得到改善,远离相对平衡状态;高-孙和孙-艾过渡型河段的单位水流功率逐渐下降,且自90年代中期以来变化幅度不大,其游荡特性已逐渐消失,越来越趋近于相对平衡状态;艾-泺和泺-利弯曲型河段21a的单位水流功率围绕着其平均值变化幅度越来越小,趋于相对平衡状态.     

黄骅港海域三维流场数值模拟

利用三维潮流数学模型模拟黄骅港附近海域的流场,分析了黄骅港建港前后海域潮流场的主要变化,以及建筑物引起的沿堤流和口门横流及其对泥沙运动的作用.在NE向8级风作用下,黄骅港附近海域水流的垂向流速变化非常显著,对泥沙输移起重要作用.     

基于POD方法的圆型喷口射流速度场结构分析

大空间建筑中分层空调系统喷口送风射流运动卷吸会造成热量自上部非空调区向下部空调区转移,这是导致空调系统负荷增加的原因之一。本文搭建圆型喷口射流运动盐水模型实验台,利用粒子速度测量系统(PIV)提取喷口卷吸剪切层附近流场速度矢量场信息,借助特征正交分解方法(POD)剖析剪切层内的相干结构及其能量分布、竖向与横向速度特征值比例,为后期研究喷口卷吸运动引起的大空间对流转移热量提供实验与理论参考。     

水闸消能效果分析研究

水闸消能一般采用底流式(水跃)消能,但它往往又是在低水头情况下泄流,佛汝德数低,水闸消能效果较差。为了提高水闸的消能率,采取了有效的工程措施,即在普通消力池的基础上增加了辅助消能工以及修建复式消力池等工程措施。通过分析研究可知,水闸的消能效果有了明显的提高,尤其是复式消力池消能率较高,能起到良好的消能效果。