光滑明渠非恒定流量变化规律研究

建立了一套高精度的明渠非恒定流试验系统,并通过40组水槽试验研究光滑明渠内连续非恒定流传播过程中的流量变化规律。试验表明:1)非恒定流在传播过程中,当周期较长时,出口处的波峰流量趋近于进口处最大流量Qmax,波谷流量趋近于进口处最小流量Qmin;2)周期较小时,出口处的波峰、波谷流量均趋近于进口处的平均流量Q;3)在非恒定流传播过程中平均流量Q沿程保持不变。通过对40组试验结果分析,得到了明渠非恒定流传播时波峰流量Qmax及波谷流量Qmin的计算公式,相关分析表明两式均具有较好的精度。     

一套非接触式的明渠非恒定流测量技术

本文建立了一套自动控制的非接触式明渠非恒定流测量系统,开发了水位、流量及PIV的同步触发控制程序,由电磁流量计、超声水位计实时监测流量和水位变化过程,通过PIV流场仪进行流场测量,突破了以前非恒定流试验测量仪器反应速度慢、对水流有干扰的限制。     

明渠非恒定流下输沙对比研究

明渠非恒定流下的输沙是河流泥沙运动力学的基础问题。针对现阶段水库下泄、山洪暴发引起的非恒定流对泥沙的影响与恒定流下不同,利用现阶段国内外的非恒定流输沙数据进行对比分析,发现各研究者未得到一致结论,因此非恒定流及对应的输沙仍处于起步阶段。通过定义了一个新的非恒定系数,将各个研究者的数据进行对比整合,找到了非恒定流与输沙的普遍规律。     

非恒定流垂线流速分布规律的初探

从雷诺方程出发 ,通过对非恒定流的沿程阻力损失在垂线上分布规律的修正 ,可获得非恒定流和恒定非均匀流垂线流速分布公式。若定义均匀流垂线流速分布为A型 ,则非恒定流或恒定非均匀流垂线流速分布一般为B型和C型。B型分布在主流区 ,分布梯度大于A型 ;C型分布与A型相反 ,分布梯度一般为负     

安康枢纽下游非恒定流数学模型研究

采用有限元方法,将流量和水位相耦合,采用水位修正算法计算水位,建立了一维非恒定流数学模型.将该模型应用到汉江安康电站坝下至白河160 km河段的恒定流与非恒定流计算和验证,结果表明该模型准确、可靠,可以进行实际应用.     

汉江石泉枢纽下游非恒定流数学模型研究

汉江石泉枢纽运用后,其下游河道受日调节影响,水位陡涨陡落,碍航情况严重。文中建立了一维数学模型,利用汉江石泉水文站至汉王城68 km河段非恒定流资料对模型进行了验证,计算结果表明该模型稳定性好、准确可靠。选择石泉水文站若干个下泄过程组合概化了一种新的下泄过程,该下泄过程满足河道最低通航保证率的要求。     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

乌江渡枢纽下游航道二维非恒定流数学模型研究

受上游乌江渡枢纽调峰影响,乌江的乌江渡枢纽至漩塘河段水位陡涨陡落。建立乌江渡枢纽下游航道二维非恒定流数学模型,验证了原型水位和流速分布,计算了不同工况条件下乌江渡枢纽泄水波传播过程,研究了乌江渡枢纽非恒定流下泄对下游航道的影响。     

基于变频器原理的非恒定流生成技术

本文基于变频器原理建立了一套明渠非恒定流控制系统,通过计算机不断调节变频器频率来控制水泵转速产生连续的非恒定流过程。该系统不但能生成连续的周期性非恒定流过程,而且稳定性较好,较大程度改进了非恒定流的控制技术。     

非恒定流作用下输沙率变化过程研究*

通航河流修建水利枢纽后,调峰发电下泄类似“人造洪峰”的非恒定流和含沙量趋近于零的清水,破坏了河流的平衡,给河床演变、航道整治技术等带来新的课题。通过水槽试验、理论分析等手段,研究枢纽下游非恒定流作用下均匀沙的起动与输移规律。研究认为：非恒定流作用下输沙率变化过程与水流条件具有不同步性,并与水流非恒定强度P有关,当P＞032时,水流参数峰值一般先于输沙率峰值;当P＜032时,水流参数峰值滞后于输沙率峰值。     

近底流速试验研究及随机相位分布

在明渠清水条件下,测量不同水深情况下近底流速瞬时分布,得知近底流速符合平稳随机过程。依据大量实测试验数据,利用傅立叶变换将时域内流速脉动信号转化到频域内进行谱分析,应用统计分析发现随机相位角服从正态分布,为近底流速谱的建立奠定基础。     

非恒定流条件下边滩冲刷机理试验研究

滩体是构成河道的重要组成部分,在稳定枯水航槽和控制航道格局等方面有着重要作用。因此在航道整治过程中,对滩体的保护与控制尤为重要。依托长江中游航道,通过非恒定流水槽概化模型试验,观测边滩滩体上不同位置处水流加速度,分析边滩的受力及冲刷原因,得到水流对边滩冲刷力的横向和纵向分布规律及边滩易冲刷部位变化特点。研究成果对长江中游航道整治边滩守护工程具有一定的理论指导价值。     

不规则波作用下带基床直立堤平均越浪量试验研究

针对不规则波作用下带基床直立堤的平均越浪量问题,采用物理模型试验的方法,对堤顶超高、波高、周期以及基床等因素对越浪量的影响进行了研究。结果表明:堤顶超高和周期是直立堤平均越浪量的重要影响因素。当基床相对宽度B_t/H_s=1～4. 7时,基床宽度对平均越浪量的影响有限。同时,平均越浪量随着基床影响系数h~*的增大先增大后迅速减小,在h~*=15附近出现峰值,而在h~*=30之后基本不变。根据试验结果,提出了直立堤平均越浪量计算方法,为实际工程设计提供参考。     

不同浸深比半浸式螺旋桨动态力试验研究

为了探讨半浸式螺旋桨的动态性能,利用六分力天平测量不同浸深比下半浸式螺旋桨的非定常力,分析浸深比对半浸式螺旋桨动态力的影响,并探讨半浸式螺旋桨受力在水平面和垂直平面上的方向性.试验结果表明,在合适的浸深比下,可以减小半浸式螺旋桨各分力的波动,改善半浸式螺旋桨的操纵性能.     

有植被明渠垂向流速分布特性的试验与研究

通过水槽试验,研究了植被层以下和植被层以上垂向流速的分布规律。建立了植被层以下垂线流速的三次函数公式和植被层以上垂线流速的对数公式,同时提出了相关系数的确定方法,并通过试验数据和其它水槽流速资料进行验证,表明提出的明渠流速分布律与实际分布是比较一致的。     

粗糙床面水流运动特性试验与建模研究

山区河流的大尺度粗糙床面对水流运动特性的影响是航道整治工程中的重要问题。文章基于模型试验研究,并结合CFD计算分析的方法,研究了不同摆放密度的混凝土立方块体对有限水深流动的自由液面波动、纵向流速分布以及纵向水头损失的影响。在此基础上,文章根据水流阻力的影响因素,对传统经验公式开展了相关修正,并采用非线性多元回归法对经验修正系数进行了回归分析。研究结论表明:文章所提出的经验公式具有更加普遍的适用性,且经验公式的预测结果与试验和CFD计算结果相一致,对于航道整治工程具有重要参考价值。     

长江口细颗粒泥沙密实室内试验研究*

细颗粒泥沙密实速度问题是认识细颗粒动力过程重要的参数之一,也是决定地貌学数学模型表现能力的核心参 数。利用“大型可温控自动搅拌沉降试验筒”及音叉密度仪等,对3种取自长江口的原状沙样进行了密实过程试验,并分别 利用密度计法和迈克劳林公式计算了密实速度。通过对比发现:密度计法计算过程简化太多,不宜采用;迈克劳林公式物理 意义较强,适合作为密实速度计算公式。试验成果发现泥沙粒径是影响密实速度的重要影响因子,长江口细颗粒泥沙密实 速度大致为0.31×10-3~4.8×10-3 mm/s。     

大连港大窑湾北防波堤基床淘刷与治理试验研究

大窑湾港区是大连港集装箱核心港区,北防波堤直立段采用改进的梳式沉箱结构,受台风影响,空腔内栅栏板移位、基床被淘刷。为了认知基床淘刷原因,使用非线性波浪水槽进行模型试验研究。研究确认波浪传播至空腔内剧烈紊动、导致基床浮托力增大是栅栏板失稳、基床淘刷的主要原因。采用翼板开孔可有效减小基床浮托力,但增大了透过波浪和流速。综合考虑基础稳定性、透过波浪、施工条件等因素,确定了翼板开孔3 m、将栅栏板厚度由原来的0.5 m加大至1 m的治理方案。试验验证了该方案的可行性。     

条子泥滩地粉细沙起动流速试验研究

条子泥表层滩地土极易受水流影响而起动,导致堤坡脚塌陷,需要进行保护,而合适的保护方法与泥沙起动流速有关。通过室内物理模型试验得到了条子泥表层粉细砂不同水深下的起动流速,与当前使用较多的起动流速计算公式,包括张瑞瑾、窦国仁、唐存本等公式,进行比较。给出了条子泥表层粉细砂起动流速计算公式建议。