丁坝附近水流动能分布研究

通过水槽试验，结合理论分析，研究丁坝附近的水流紊动。绘出了脉动动能分布的等值线图，把脉动动能的分布图分成4个区域，详细阐述了脉动动能的分布规律。进一步研究了坝长、流量及水深对丁坝附近水流脉动动能分布的影响，并分析其原因，深入探讨丁坝附近的水流紊动。     

丁坝紊动特性试验研究

利用三维超声学多普勒流速仪对丁坝坝头附近水流和回流区水流的紊动特性进行了系统的观测和分析,得到了丁坝坝头和回流区的水流特性及紊动动能的分布规律。     

弯曲分汊河道水流紊动特性研究

通过概化模型试验,结合理论分析,研究了弯曲分汉河道的水流紊动.给出了脉动动能分布的等值线图,详细阐述了紊动强度在汊道内的分布规律.进一步研究了弯曲分汉河道内存在边滩和洲头低滩时,对水流紊动强度分布的影响,深入探讨弯曲分汉河道的水流紊动.     

丁坝周围水流紊动特性与地形冲刷的关系*

通过动床冲刷试验对不同形式丁坝的水流紊动特性进行对比分析,结合河床冲刷地形等值线图,找出水流紊动特性与河床冲刷之间的关系。在此基础上,深入分析不同形式丁坝对水流紊动特性的影响,优选出新型坝体结构形式。试验结果表明：丁坝周围地形的冲刷与水流紊动的强烈程度有关,冲刷坑的深度随水流紊动特性的变化有先增大后减小的趋势;沙垄主要由粗砂组成,且断面形状呈“流线型”,回流区出现细砂覆盖层;圆弧断面和勾头形式丁坝在减弱水流紊动方面具有一定的优势。     

淹没阶梯形丁坝水流结构PIV试验研究

阶梯形丁坝在航道整治中应用广泛,但其水流结构研究仍不充分.基于PIV室内水槽试验,探讨阶梯形丁坝区无量纲纵向时均流速u+、紊动强度T+u、雷诺应力R+和紊动能E+的分布规律.结果表明:丁坝水流在纵剖面上可划分为顺流区、回流区和过渡区,丁坝内侧至一级丁坝坝头各剖面u+高速区位于坝顶上部,低速区和回流区位于坝顶下部;丁坝外...     

长江上游分汊河段不同深度水流的紊动特性研究

分汊河段水流的紊动特性对河床冲淤变化和鱼类生境有重要影响,而关于分汊河段水流紊动特性的水平分布的研究较少。为了厘清分汊河段水流的紊动特性,以长江上游部分河段为原型,开展概化模型试验,并对不同深度水流的3个方向(纵向、横向和垂向)的时均流速、紊动强度及紊动能的水平分布特征进行研究。结果表明：分汊水流在分流和汇流区域有低流速区,该区域的水流紊动较强。不同深度水流的紊动强弱与滩体水平剖面面积呈正相关关系,与河床的距离呈负相关关系;近底水流的强紊动区域较为分散;上层水流的强紊动区域较为集中。     

植被对水流特性影响研究进展

根据现有资料总结了植物对水流流速分布、紊动强度和行洪的影响。流速分布受植物影响在各方向上均发生改变;植物的存在改变了水流脉动强度和雷诺应力使水流沿程各断面的紊动强度发生较大变化;在行洪影响中,岸堤常受水流的侵蚀和冲击,选取种植正确的植物和施工位置可较好的减少这些情况的发生。最后提出需进一步研究问题。     

大尺度散粒体周围水流的紊动特性

为探讨大尺度散粒体周围水流的紊动特性,采用高度Δ=5 cm的正方体、球体和四面体概化河床孤礁形态,基于声学多普勒测速仪测量明渠紊流的6组数据,研究脉动流速的统计特性以及紊动强度、雷诺应力和紊动能的分布特征。结果表明:大尺度散粒体周围水流脉动流速的统计参数与散粒体形态密切相关;标准差σ_u~+、峰度K_u的垂线分布较为均匀,σ_u~+沿程分布呈先增大后减小的变化趋势,散粒体上、下游各断面中垂线上的K_u总体大于3,多呈高狭峰,散粒体上游偏度S_k基本为负,下游S_k随水深的增大由正逐渐变为负; 3种散粒体周围水流的纵向紊动强度T_u~+的垂线分布较为均匀,沿程各断面的T_u~+随弗劳德数F_r的增大而增大;正方体的T_u~+总体最大,球体T_u~+次之,四面体T_u~+最小; 3种散粒体周围水流的雷诺应力R~+的垂线分布从近水面到槽底呈逐渐增大的趋势,紊动能E~+的垂线分布呈两端小、中间大的趋势; R~+、E~+在散粒体下游2Δ附近有最大值;大尺度散粒体的阻水面积与其对下游水流的影响强度及范围呈正相关。     

航道挖槽紊动特性试验研究

挖槽是河道治理的重要工程措施之一。以长江上游神背嘴右槽为原型进行挖槽概化模型设计，采用三维超声流速仪，系统地测量不同挖槽断面下水流紊动特性，并对时均流速、紊动强度等沿垂线分布进行分析计算，同时还对挖槽水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较。试验结果表明，在一定数值范围内，窄深型断面底部应力和紊动强度相对较大，在减少航槽回淤方面优于宽浅型断面。     

丁坝周围床面受力的试验研究*

通过水槽试验,结合理论分析,研究丁坝附近的动水总压力和脉动压力的分布情况,绘出总压力和脉动压力的等值线分布图。把丁坝附近区域分成4个测压区进行研究,详细分析了各个测压区的总压力和脉动压力的分布规律。进一步研究坝长、流量及水深对丁坝附近脉动压力分布的影响,并分析其原因。     

航道清礁对西江鱼类保护区紊流体的影响

河底裸露的礁石增加水体紊动,有助于鱼卵正常形成,大量存在礁石的河段往往是鱼类栖息和产卵的重要场所。礁石也存在碍航的可能,航道清礁一定程度上影响水体紊动强度,改变鱼类栖息环境。为此,在重要鱼类栖息河段进行航道清礁需充分论证。以紊动动能作为评价水体紊动强度指标,开展西江中游珍稀鱼类保护区河段三维紊流数值模拟,计算并统计航道清礁工程前后水体紊动动能及不同强度的紊流水体体积,分析其变化规律及原因。研究结果表明,断面中紊动动能强度与水深成正相关关系;清礁工程导致河段中弱紊动动能的紊流水体体积增加,强紊动动能的紊流体积减小;底层水体紊动动能的变化量高于表层;强紊动动能水体体积减少的变化率大于弱紊动动能水体体积增加的变化率。     

船坞竖井闸阀输水廊道水力特性的数值模拟研究

近年来,竖井闸阀输水廊道已广泛应用于新建大型修造船坞中。结合某竖井闸阀输水廊道的模型试验,运用FLUENT软件对廊道的水力特性进行三维数值模拟,研究廊道中水流的流速、压强、湍流动能和湍流耗散率等参数的分布规律和输水廊道的安全性。通过对消能段湍流参数的分析发现,在进水井中水流形成的漩涡和水流与壁面的撞击是消耗水流动能主因。不同水位条件下廊道内水流压力的数值模拟结果与模型试验结果吻合性较好,进一步验证了数值模拟计算的可靠性和采用数值模拟方法辅助优化输水廊道设计的可行性。     

基于潜艇模型尾流湍流强度和耗散率的CFD模拟

优良的隐身性能使得潜艇具有强大的突防能力,因此,控制潜艇尾流信号特征对于提高潜艇隐身性能意义重大,这些信号特征主要包括尾部湍流强度、湍动能、湍流耗散率等。同时,优良的艇型对于抑制尾流信号特征、提高潜艇快速性和隐身性也具有重要意义。基于此,采用RANS方法计算SUBOFF潜艇主艇体艇型及6种改良艇型的艇体粘性绕流,将CFD方法用于分析艇体半径、艇艏长度、艇艉长度等参数对潜艇尾流信号特征的影响。计算结果显示：在SUBOFF潜艇主艇体艇型及其6种改良艇型的尾流场中,增加艇体半径有利于抑制远尾流场湍流信号特征,在近场则不利;增加艇艏长度能降低近尾流场湍流信号特征,在远场影响较小;增加艇艉长度在近、远尾流场均有利于降低其信号特征。     

空心四面块体促淤堤近底水动力特性试验研究*

依据长江口某促淤工程的设计条件及物理模型试验方法对空心四面块体促淤堤近底水动力特性开展研究。结果表明：1）近底紊动强度最大值所在位置、近底水平时均流速最小值所在位置以及近底水平时均流动方向的转变位置基本重合;2）对于某种具体堤型而言,在相同单宽流量条件下,随着相对水深的变化（至少在本文试验范围内）,其紊动强度最大值所在位置比较稳定;3）与抛石加护面块体促淤堤相比,透水性较好的堤身结构近底紊动强度最大值所在位置会更加远离堤轴线,可使局部冲刷坑更加远离堤轴线,对堤身结构稳定有益。     

基于Flow-3D的新型半圆形构件水动力特性研究

生态丁坝是基于水工学和生态学的新型整治建筑物，不仅起到调控河道水位、维护边坡稳定的作用，还促进了生态修复。采用Flow-3D流体力学软件分析了新型半圆形构件的流速、紊动能等关键水动力要素。结果表明，基于Flow-3D数值模拟得到的水流流速拟合结果良好，采用该软件研究航道整治工程中复杂构件的水动力特性是可行的；新型半圆形构件内的横隔板将腔体分为上下两块区域，上方水流流速、紊动能明显大于下层，且下层流速、紊动能基本不受外界流速影响；构件上下层具有不同的生态效应，其水动力特性分别适宜于鱼类和底栖生物的生存。     

一种河道紊流三维数值模拟离散格式的应用探讨

通过引用气体动力学中的Osher格式计算控制体交界面通量,建立了一种基于有限体积法的河道紊流三维数学模型。该格式是对准确的非线性黎曼问题的近似解法,具有很好的守恒性、逆风性、单调性和高分辨率捕捉间断的能力,解决了河床变化剧烈处水流计算易发散的难题,在紊流模型的选取上,考虑到紊动能量和紊动尺度在水平方向和垂直方向上的差异,平面上采用大涡模型,垂向上采用k-ε模型。通过桥墩和丁坝局部水流实测资料校核模型模拟局部复杂水流结构的能力,模型计算得到的马蹄涡、回流结构及流速分布与实测基本一致。     

An approach to estimation of near-surface turbulence and CO2 transfer velocity from remote sensing data

The air–sea CO₂ exchange is primarily determined by the boundary-layer processes in the near-surface layer of the ocean since it is a water-side limited gas. As a consequence, the interfacial component of the CO₂ transfer velocity can be linked to parameters of turbulence in the near-surface layer of the ocean. The development of remote sensing techniques provides a possibility to quantify the dissipation of the turbulent kinetic energy in the near-surface layer of the ocean and the air–sea CO₂ transfer velocity on a global scale. In this work, the dissipation rate of the turbulent kinetic energy in the near-surface layer of the ocean and its patchiness has been linked to the air–sea CO₂ transfer velocity with a boundary-layer type model. Field observations of upper ocean turbulence, laboratory studies, and the direct CO₂ flux measurements are used to validate the model. The model is then forced with the TOPEX POSEIDON wind speed and significant wave height to demonstrate its applicability for estimating the distribution of the near-surface turbulence dissipation rate and gas transfer velocity for an extended (decadal) time period. A future version of this remote sensing algorithm will incorporate directional wind/wave data being available from QUIKSCAT, a now-cast wave model, and satellite heat fluxes. The inclusion of microwave imagery from the Special Sensor Microwave Imager (SSM/I) and the Synthetic Aperture Radar (SAR) will provide additional information on the fractional whitecap coverage and sea surface turbulence patchiness.