环形水槽最佳转速比研究

环形水槽常用于模拟一般河流的水流结构,来研究细颗粒泥沙的起动、沉降等问题,长期以来得到广泛使用。但环形水槽内部存在强烈的不可消除的二次流,通常情况下,可以通过调节剪切环和水槽的转速比来减弱环形水槽二次流。文章通过对比环形水槽实体环形水槽实测流速和数值环形水槽计算的结果,建立环形水槽数值环形水槽。在既定的环形水槽和试验水深条件下,通过改变上下盘的转速研究了环形水槽的最佳转速比,文章认为传统的实体环形水槽率定最佳转速比的方法存在一定不合理性以及不同的实验目的应设定不同的最佳转速比。     

环形水槽二维数值模拟

摘要 运用二维数模方法,得到了环形水槽任一断面上的流场、压力场.通过分析认为,环形水槽可以用来模拟长直水槽.     

环形水槽机理与应用研究

通过对环形水槽水流测试,得出流速垂向和径向分布.依据泥沙动水沉降试验,分析横向流对泥沙沉降影响,指出环形水槽应用前景。     

环形水槽在泥沙研究中的应用

环形水槽由环形槽,剪力环和使环形槽、剪力环运转的驱动部组成,是目前研究细颗粒泥沙运动规律的较理想设备。天科所的环形水槽自1986年建成以来,已进行了天津新港等十几个地区原体泥沙的起动、动水沉降、水流挟沙能力、推移质输沙率等试验。经验表明:环形水槽在泥沙研究中的应用是多方面的,所得结果基本符合天然泥沙的运动过程和基本规律。     

基于数值水槽的半封闭港池水体交换能力研究

通过数值水槽研究了半封闭式港池水体交换问题,研究表明,当防波堤为实堤时,港池口门垂直于主流运动方向时,港池内水体交换能力较强。当考虑透水防波堤时,在平行主流方向的防波堤上增加透水堤,有利于提升港池内外水体交换效率。将数值水槽的研究成果应用于福建某渔港建设,成果得到了较好的检验。     

盐水环境下细颗粒淤泥的起动试验研究

为掌握细颗粒淤泥在盐水环境下的起动规律,利用可循环水槽开展盐水0‰泥(仅水体含盐)、盐水盐泥(水体和泥沙均含盐)和0‰水盐泥(仅泥沙含盐)3个系列的泥沙起动水槽试验.基于PIV(粒子图像测速)系统和数字图像灰度处理技术实现泥沙起动流速的定量判别.结果表明:水体或黏性泥沙的含盐度越高,黏性泥沙越难起动.黏性泥沙起动流速与...     

动水条件下泥沙吸附砷污染物规律研究

黄河水少沙多,是典型的高含沙河流。实验模拟黄河自然流动状态下泥沙对砷污染物的吸附,利用环形水槽开展动水条件下泥沙吸附砷污染物规律研究,考察了含沙量、初始浓度和吸附时间等影响因素。结果表明:(1)泥沙对砷的吸附很快。当初始浓度为0.05mg/L、0.5mg/L时,吸附平衡分别为300s、60s,去除率分别为83%、90%;(2)含沙量越小,单位质量泥沙对砷的吸附量越大;初始浓度越高,单位质量泥沙吸附量越高。(4)水体中的砷含量随时间呈幂函数下降。     

三维波浪水槽内孤立波特性研究

内波发生破碎时,其上下水体发生掺混,通过研究混合层的厚度,可以反映内波在传播过程中能量的变化。建立物理、数值波浪水槽,研究内孤立波的一系列特性。基于FLUENT软件,探究内波在不同斜坡角度上破碎的混合层厚度变化。成功地将内孤立波的数值造波结果与KdV理论解、物理实验数据比较。为今后研究内孤立波破碎引起水体掺混、改善水体水生态环境提供了有力的方法和手段。     

简单流体系统的建模与仿真

水槽系统经常被用来作为控制过程的演示模型,如可以用水槽构建单容水槽、积分水槽、双容水槽等模型用以模拟工业过程控制中的各种对象。在工程应用中水槽系统模型也有一定的代表性,如储液罐、油箱等。本文分析了单容水槽与双容水槽的建模方法,包括其传递函数及相应曲线,在此基础上建立了适合单容水槽和双容水槽的数学模型,并介绍了单容水槽与双容水槽的建模过程以及模型的线性化过程,最后对系统用MATLAB进行了仿真。     

波浪与开孔沉箱相互作用的CLEAR-VOF数值模拟

文章利用三步有限元方法离散Navier-Stokes方程,并借助CLEAR-VOF方法、大涡模拟方法追踪水体自由表面和模拟湍流效应,建立了二维数值波浪水槽。籍此研究了规则波作用下开孔沉箱的反射率和波浪总水平力,并与物模试验结果和其他学者的数模结果以及工程实例进行了对比,吻合良好,为波浪与开孔沉箱相互作用问题的研究探索了一种新的数值模式。     

北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。     

挖入式港池泥沙淤积试验研究

在水槽试验的基础上,结合部分理论分析,初步研究了挖入式港池的泥沙淤积问题的原因、泥沙运动以及淤积特性。结果表明:含沙量分布具有一定的规律,口门处淤积量较大,泥沙粒径较粗,而港池内部淤积量较小,粒径较细。因此,采取适当措施减少该形式港池口门处的淤积是十分必要的。     

新型水槽造波机参数设计与特点

在全球气候变化的背景下,近年来经常出现极端波浪造成海岸工程的破坏。为重现破坏过程,研究破坏机理,解释大风浪下泥沙的起动与运动,分析结构与地基在大浪作用下的耦合作用,需要大尺度的波浪水槽进行试验研究,以突破比尺效应的限制。新型水槽造波机是该水槽中重要的设备。通过分析我国波浪和工程特点,对比应用需求,得到造波机的主要设计参数。设计建设中的大比尺波浪试验水槽长450 m,宽5 m,深8~12 m,建成后将是世界上尺度规模最大和造波能力最强的波浪试验水槽,配套造波机的设计波高达到3.5 m。     

粉沙质海岸波浪和潮流作用下泥沙垂线分布研究

研究波浪和潮流作用下水体含沙量的垂线分布,是解析粉沙质海岸滩面泥沙在波浪和潮流作用下泥沙运移形态的重要基础。通过波浪水槽实验和现场观测资料,揭示粉沙质海岸滩面泥沙在波浪和潮流作用下垂线分布特征,并应用泥沙扩散方程,建立起半理论半经验的含沙量垂线分布公式。     

底部薄板附近的水流及泥沙运动特性

通过水槽实验探讨了在饱和来沙条件下底部薄板附近的水流、泥沙运动特性,包括不同薄板高度、与水流不同夹角的安装方向等情况下,单个底部薄板附近的水流结构、泥沙运动规律、底部薄板的导沙特性及其附近的冲淤现象,以及底部薄板群体的导沙特性。试验结果表明,实验使用的薄板的长度对实验结果影响很大,过短的薄板实验根本观察不到薄板前冲刷沟内的沙波运动,而该沙波运动严重影响薄板的导沙效应。底部薄板附近的水流结构具有强烈的三维特性,流场复杂,对于一定的薄板,水流夹角、沙波的运动是影响薄板的导流导沙促淤的主要因素。     

细颗粒泥沙运动及滩槽交换对航道回淤的影响

潮汐河口细颗粒泥沙为主的泥沙运动方式呈现出复杂的形态,其不同的运动形态对河口演变和航道回淤问题的研究十分重要。讨论在潮汐、波浪条件下,非黏性沙的层移运动和黏性细颗粒泥沙近底高浓度悬沙层的类推移运动,以及浮泥层的推移运动等泥沙运动形态的特点、发生条件和运移规律。针对长江口南槽水动力条件,利用前人水槽试验成果,估算了主槽水体含盐度高于浅滩时,航道两侧浅滩近底高浓度悬沙横向输移进槽的输沙量,得到与实际基本相符的结果。     

恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙研究

冲积河流的平衡状态指的是在足够长的时间内(以月计)进入某一河段的泥沙等于从该河段输出的泥沙。恒定流中,由于泥沙输移率随时间及空间变化,因此,泥沙的输移总是不平衡的。我们选用粒径为0.05～20.00mm的煤屑及天然沙。在长30m、宽0.5m的变坡水槽内进行了清水冲刷(恒定流)推移质不平衡输沙试验;建立了恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙方程;在修正Gessler,J.冲蚀物级配基础上,提出了推移质级配的计算公式;河床质级配方程采用CARICHAR混合层模塑;并将推移质输沙、级配方程及河床质级配方程应用于河床粗化数学模型,得到计算与水槽实测相一致的结果。     

天津港工程泥沙研究及其进展

总结分析了天津港不同建设时期在工程泥沙治理方面的研究成果。根据长期实测水文、泥沙等资料,采用原观分析、物理模型、数学模型、水槽实验、中子示踪、遥感分析等多种手段对天津港进行了长期的跟踪式试验研究,弄清了天津港区的泥沙来源;泥沙的运动形态;港内及航道的淤积分布规律,并提出了一系列的计算公式。     

灌河口海域泥沙悬浮和沉降试验研究

掌握灌河口海域泥沙运动规律是开展灌河口航道整治研究的基础。以现场所取泥沙为研究对象,通过大型波浪水槽试验研究灌河口海域泥沙在不同的水深、不同的波周期和波高条件下的悬浮规律。通过静水沉降试验研究灌河口海域泥沙在不同初始浓度、不同水深下的沉降特性。结果表明,在极限波高情况下,水体上部区域含沙量较小,且沿垂线分布变化较小,但水体底部附近含沙量较大,总体上底部含沙量比上部水体含沙量大0.25~0.96 kg m^3;不同水深以及不同初始含沙量情况下,泥沙沉降速度0.08~0.20 cm s,与单颗粒泥沙沉速在同一量级,灌河口海域泥沙絮凝作用较弱。