船行波对通航隧道断面尺寸影响的数值模拟分析

为探讨船行波对通航隧道断面尺寸的影响,基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了通航隧道内船行波传播的数值模型,重点分析了通航隧道内最大船行波波高及横向流速的时空分布规律,探讨了船舶吃水深度、弗劳德数、通航隧道水深和宽度以及船型对通航隧道内最大船行波波高和横向流速的影响;基于船行波波高历时分析,提出了计算通航隧道垂向断面高度的经验公式,并结合船行波破碎生成的横向流速和现行内河通航标准,给出了通航隧道内安全航行的水流条件及隧道横向断面尺寸的设计建议。结果表明:受隧道两侧直立壁反射影响,船尾波易受通航隧道岸壁影响叠加形成较大波高,越靠近隧道岸壁位置,最大横向流速越小;当船舶达到设计吃水深度时,产生的船行波不易破碎,最大横向流速较小。     

餐厨垃圾水解液分批培养酿酒酵母产油脂动力学模型的建立

为提高餐厨垃圾水解液发酵产油脂量,探究其发酵生产规律,以Saccharomyces cerevisiae As2.516为供试菌株,以初始餐厨垃圾水解液加入量90%(V/V)、接种量10%(V/V)、初始pH值6、培养温度30℃、搅拌速率180 r/min、通气量2.5 L/min、发酵周期10 d为基础发酵条件进行1 L发酵罐批式发酵。实验结果表明:S.cerevisiae As2.516发酵过程中菌体生物量的积累呈一条S型曲线,油脂的生产表达与菌体的生长有紧密关联性。基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程和物料平衡计算分别构建了该菌株的菌体生长、油脂产物生成、底物还原糖消耗3个分批发酵动力学模型,其中菌体生长动力学模型为:1.0241(1)13.05??dx x xdt、底物还原糖消耗动力学模型为:??0.4787?0.0348?0.1055ds dx dp xdt dt dt、油脂产物生成动力学模型为:?0.2979?0.00406dp dx xdt dt,所构建动力学模型的计算值与实验值拟合效果良好,其相关系数R2分别为0.9979、0.9957和0.9565,模型能揭示餐厨垃圾水解液培养菌体产油脂发酵过程中菌体生长、油脂合成以及底物还原糖消耗的基本特征。     

双自由度子母管线涡激振动数值研究

为了研究双自由度子母管线周围的绕流特征,本文采用高精度浸没边界方法模拟了不同布置条件下双自由度子母管线的涡激振动特性,探讨子母管线质量比、间距比、空隙比和角度对子母管线低雷诺数振动特性及水动力的影响.结果表明:随着子母管线的质量比和间距比的增大,管线涡激振动的最大振幅逐渐减小,发生锁定的区间也变窄.不同角度对子母管线涡...     

给排水科学与工程专业创新人才培养模式研究

新形势下,面对国家对创新型人才的迫切需求,给排水科学与工程专业的创新人才培养的新模式成为专业人才教育的讨论热点。针对长沙理工大学的学校行业特点,给排水科学与工程为适应学校行业特征和社会人才需要的发展,对专业培养模式进行不断的改革和创新,形成了自己特色,培养的给排水科学与工程专业人才,具有一定的竞争力。     

水工弧形闸门水流脉动压力特性的试验研究北大核心

弧形闸门属轻型结构,其振动、稳定性等直接与水流脉动压力相关。为研究弧形闸门上水流脉动压力特性,在试验室内开展了一系列模型试验,通过对闸门面板上大量测点水流脉动压力数据的系统分析,获得了水流脉动压力幅值和频率在闸门面板上的分布规律,以及闸门开度、上下游水位变化对脉动压力的影响。     

斜向波浪作用下海底管线周围水动力特性数值研究

管线周围的水动力因素是管线冲刷的主要原因之一。基于OpenFOAM开源程序,结合改进后的速度入口造波法,建立三维波浪数值水槽,耦合分离涡紊流模拟方法,对管线周围水动力特性进行研究。分析了波浪入射角为30°、45°、60°和90°和KC数为5、8和11的波浪作用下,管线周围的流场结构进行分析,探讨入射角和KC数对管线周围水流结构的影响规律。结果表明:波浪作用下,入射角和KC数对管线周围水流结构具有较明显的影响。且随入射角增大,管上表面水流分离现象明显,管后正负涡量相邻分布的特征减弱;随KC数增大,管线附近涡量分布范围增大,正负涡量逐渐分离。     

湘江长沙综合枢纽下游河段典型江心洲演变规律

长沙综合枢纽建成后,对湘江下游分汊河段江心洲演变产生较大影响。选取该河段3个具有代表性的江心洲(甄皮洲、萝卜洲和沙坪洲),通过Landsat遥感影像和1983、2008和2015年江心洲河段的实测地形数据,以及湘潭站多年实测水沙数据,分析近30余年河段内江心洲演变过程及主要影响因素。结果表明:径流量年际变化较小且年内分配趋于稳定,年输沙量呈现周期性波动下降的趋势,1990年代枯水期输沙量相比1980年代同期有所增加。1984-1994年期间,江心洲处于自然发育状态,面积和体积都有所增加,1994-2005年,3个江心洲也均有不同程度的增大。至2009年,江心洲面积继续扩大。2012年后由于长沙综合枢纽的建成运行,下游河段江心洲进一步萎缩。     

饮用水钙硬度去除中C/Ca值对CaCO3结晶的影响

饮用水中钙硬度去除效能主要受CaCO3结晶过程影响。通过改变C/Ca值模拟饮用水钙硬度去除,考察不同C/Ca值条件下,溶液体系pH值和Ca^2+浓度变化、上清液浊度变化以及结晶产物颗粒粒径分布、晶型和形态,以阐明钙硬度去除过程中CaCO3结晶行为。结果表明:试验条件下结晶产物均为方解石;溶液体系中加入的CO3^2-首先发生质子化,提高体系pH值,然后与Ca^2+结晶反应降低体系pH值;C/Ca值的增大提高了pH值,有助于Ca^2+的去除,但同时也会提高结晶产物颗粒数量、密度和减小结晶产物颗粒粒径,导致上清液浊度增大。饮用水钙硬度去除中要综合考虑残余Ca^2+浓度、出水pH值和浊度以及混凝剂用量等来优化确定C/Ca值。     

规则波作用下植物概化模型消波实验研究

开展植物消波研究具有工程意义。分别对植物根、茎和叶模型与不同工况下的规则波进行实验,并对实验段的沿程波高、波形参数、波浪频谱以及波能耗散规律进行分析。结果表明:波浪周期较大时,植物带前端和内部会出现不同程度的水位雍高现象,其非线性先增强后减弱,植被区波浪出现斯托克斯漂移现象。植被区内会产生相对于主频的二倍频波浪,但随着波浪穿过植被区,以二倍频波浪为代表的谐波逐渐消失,能量向主频波浪转移。分别得到了根、茎和叶的波能耗散系数的计算公式,可为采用植物护岸工程提供一定的参考依据。     

斜坡平台上波浪破碎变形PIV试验研究

以斜坡平台上的波浪破碎区为研究对象,基于粒子图像测速技术PIV(Particle Image Velocimetry)研究了波浪在斜坡平台上的传播特性。通过分析破碎区流场、斜坡平台沿程波高分布及涡量场变化情况,探讨了波浪形态演变规律。利用谱分析研究了波浪倍频能量演变。结果显示,使用PIV可以良好地获得不同时段的流场完整瞬时信息。波浪在通过斜坡平台时,波形不对称性明显,波能在平台上剧烈衰减,破碎导致涡结构扩散。