基于数值模拟的河道水流流态分析与优化设计

针对弯曲流道中的水流状况改善问题,研究通过设计4种底坡坡度和设置不同长度的调整池进行优化方案设计,并结合FLUENT进行三维数值模拟计算。在流量和底坡参数相同时,弯道中水流流态恶化程度随曲率增加而严重。在进行相关工程设计时,需要避免大曲率弯道的使用。存在调整池结构时,调整池对水流流态的改善效果随弯道曲率增大而增强。研究成果可为实际工程应用中弯曲河流的设计和管理提供参考与借鉴。

复合垂直流湿地反应动力学及水流流态的研究

提出一种新型的复合垂直流湿地系统(IVCW),并对其反应动力学和系统的实际流态进行了研究.经过中试的运行试验,得到了系统对COD去除的反应速率方程,由示踪剂试验确定了系统中水流的停留时间分布(RTD),提出RTD的不同是湿地处理效率差异的主要原因,进而运用串联反应器模型和离散流模型两种非理想流态模型,模拟IVCW的实际水流流态,经过比较发现离散流模型模拟的效果较好.

沉沙池中水流流态的数值模拟

沉沙池是一种重要的泥沙处理工程措施,其作用是沉降含沙水流中有害粒径的泥沙。本文应用FLUENT软件对沉沙池的水流流动进行数值模拟研究,给出了沉沙池内水流运动的控制方程,采用Fluent软件求解了k—ε双方程模型,并使用Simple算法对速度进行了解耦,并采用湍流模型对沉沙池内的水流流态进行了模拟。结果表明:池内整个流场存在两个水流"死水区",分别位于调流板进水口和出水溢流堰的下方,且都存在一个较大的回流区,水流缓慢;而沉淀区域的流态较稳定,有利于泥沙的沉降。

反应器理论在复合垂直流构建湿地水流流态研究中的应用

运用反应器理论研究了一种新型的复合垂直流构建湿地系统 (IVCW )的水流流态 ,由示踪剂试验得到水流停留时间分布 (RTD) ,从而确定了IVCW在水力负荷为 2 0 0～ 80 0mm/d时 ,停留时间为 1 9～ 3 5h ,并由RTD曲线的特征值确定IVCW的水流流态介于理想推流与完全混合流之间 ,同时应用离散流模型 ,不仅较好地模拟了IVCW的实际水流流态 ,还得到了水流的Peclect准数在 1 1～ 1 9之间 .

掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性

通过模型试验 ,研究了掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性。结果表明 :此种消能工能改善台阶式溢洪道的水流流态 ,大幅度地减小水流流速。在试验范围内 ,掺气分流墩台阶式溢洪道的流速较相应光滑溢洪道减小了 1 8.4%～ 68.3 % ,较相应的台阶式溢洪道降低了 6.9%～ 54.0 %。

堵塞对湿地内水流流态及污水处理效果的影响

通过在污水中加入氯化钠示踪剂,研究人工湿地及其对照系统内水力停留时间的分布(HRTD),探讨潜流人工湿地和垂直流人工湿地中植物在堵塞前后对水流流态的影响,探讨堵塞对上述两种人工湿地水流流态的影响。结果表明:对于潜流人工湿地(SFCW),堵塞前湿地植物缩短了水力停留时间(HRT),堵塞后延长了HRT;对于垂直流人工湿地(VFCW),堵塞前湿地植物对水流流态无明显影响,堵塞后延长了湿地内的HRT。堵塞对湿地内水流流态影响明显,潜流和垂直流湿地由于堵塞其HRT分别延长了12.3%,22.6%。堵塞后湿地对污水的净化能力都要强于堵塞前,但是湿地的污水处理量减小,堵塞严重时湿地丧失其污水净化功能。

溢洪道加糙对水流流态影响的试验研究

溢洪道是水利枢纽中很重要的建筑物,为了确保在高速水流下泄槽内有较好的流态,设计上一般要求是直道,但有时候直道的开挖量太大或现有的地形条件不适合修建直道,所以在现实工程中难免要在泄槽段设计弯道。高速水流在进入弯道后的流态是很不好的,大部分水流集中在凹岸,水流撞击凹岸又冲到对岸的下游直道段,然后会在直道段内左右撞击边墙,流态很不稳定,因此要通过工程措施来稳定弯道内及其下游水流流态。

调流墙对微灌用沉沙池水流流态的影响分析研究

微灌沉沙池是为了直接利用地表水资源作为微灌系统灌溉水源而提出的一种新型泥沙处理技术。泥沙在沉沙池中沉降效果的好坏,与池内水流流场分布直接有关。为使沉沙池内水流流场分布更利于泥沙的沉降,对传统沉沙池进行了改进,在沉沙池工作段首部加设调流墙来对入池水流进行调节,对其调节机理进行了分析研究,并通过室内模型试验验证其调节效果。对试验结果进行分析,表明经过调流墙调节后的水流流场分布更利于泥沙在沉沙池内的沉降,可为工程设计提供参考。

淹没丁坝附近的水流流态

以水槽试验为基础，对淹没丁坝附近的水流现象进行了定性描述。采用量纲分析的方法，结合试验资料提出了过坝流量的计算公式、坝前最大壅水值的计算公式；并由动量方程导出了丁坝下游主槽平均流速沿程变化公式；并以此为基础，讨论了丁坝恢复段长度。

高水头船闸反弧门后水流流态和收缩系数研究

用所建立的船闸反弧门段的局部模型，对反弧门后水流流态和结构进行了流动显示。通过以３８６微机为中心、ＶＰ３２图像板和ＣＣＤ图像传感器等组成的采集处理系统，获得了比较清晰的反弧门后水流流动图谱。给出了恒定流条件下回流区长度的估算公式，比较了恒定与非恒定流门后流态的差异，并求得反弧门不同开度时的收缩系数。

抽水站进水前池水流流态数值模拟

建立了正交曲线坐标系下的二维水流的数学模型，应用该数学模型预测了田市抽水站更新设计的进水前池的水流流态，验证了进水前池更新设计方案的合理性。

东河水库泄洪隧洞水流流态试验研究

通过东河水库泄洪建筑物的整体模型试验,揭示了泄洪隧洞的水力动态特性,验证了泄洪隧洞泄流能力及消力池的消能效果,为工程设计提供可靠的设计依据。

新疆某多层盘折槽式鱼道水流流态分析

对新疆某多层盘折槽式鱼道的进口、出口、鱼道及休息室的水流流态进行了水工模型试验,得出多层盘折槽式鱼道不同部位的水流流态分布规律,根据水流流态分布情况进行了部分优化设计,现在过鱼情况良好,为今后相关鱼道的设计、施工提供参考和依据。

多孔管水流流态的变化对水头损失计算的影响

大量计算表明，灌溉中使用的小流量多孔管的首端流态一般是紊流光滑区和紊流过渡区，而在末端或多或少出现一定长度的层流段。管内流态的变化会影响水头损失的计算。但是普遍认为这种影响是很小的，至于小到什么程度，目前还没有人提出一个数量范围。本文主要分析多孔管水流流态，并使用计算机模拟了流态变化对水头损失计算的影响。

垂直流人工湿地内水流流态分析

通过示踪剂实验,采用停留时间分布(RTD)理论对不同出水口高度下垂直流人工湿地内的水流流态进行了分析。研究表明水流在垂直流人工湿地中的流动是介于理想的活塞流和全混流之间的非理想流动状态;不同出水口高度下,垂直流人工湿地内水流流态的不同主要体现在水流在人工湿地内停留时间的长短上面,而水流的分散程度相差不大;出水口较高时,水流在垂直流人工湿地内的平均停留时间也较长,该水流流态有利于污染物在人工湿地中的降解。

植物坝坝前壅水及对水流流态的影响

通过野外水流试验,研究了植物坝坝前壅水以及对水流流态的影响.结果表明,沟道柔性坝系普遍发生了淤积,引起上游水位壅高,水流流速减小.减缓了沟道土壤水分蒸发,增大土壤入渗,达到拦沙保水的目的.

冰下水流流态的原型观测试验研究

冰盖作为冰期河流的上部约束,极大地改变了冰下水流结构。为了解冰下水流流态特征,在黄河什四份子河段开展了冰情测验,利用象限分析法对实测冰盖水流数据进行了流态分析。结果表明,各流态在各断面的出现频率基本一致;上层水体中,内向与外向交互流态对雷诺应力的贡献率之和小于喷射与下扫流态,下层水体则相反,说明上层水体主要以内向与外向交互流态为主,下层水体则主要以喷射与下扫流态为主。由于冰盖的存在,改变了水流的紊动结构,中上层水体出现逆流速梯度,改变了中上层水体的水流流态,下层水体则未受影响,冰盖对水流流速分布的影响是流态变化的根本原因。研究为冰下水流流态的认识提供了基础支撑。

长洲水利枢纽建坝后水流流态变化的可能性分析

长洲枢纽工程是一个低水头大流量的水力发电工程，河势及流态对枢纽建筑物的布置和调度运行都有较大的影响。本文根据枢纽整体水工模型试验成果，分析枢纽建成前后水流流态变化情况。

南京市三汊河河口闸单孔开启水流流态模拟研究

为模拟南京市三汊河河口闸附近水流流态,探究河口闸单孔开启的可行性,采用Delft 3D软件建立大范围水深平均模型和局部三维数学模型,对三汊河河口附近水流流态进行数值模拟,研究最不利水位工况下的水流流态,并确定了闸孔不同运行模式对流速分布的影响范围。进一步地,将河道底面流速与研究范围内泥沙起动速度进行比较,获得了河口闸附近河道冲刷与淤积范围的分布情况。研究成果可为研究河口闸单孔开启提供依据。

闸坝防冲护坦末端淘刷对水流流态影响研究

采用急流衔接的闸坝防冲护坦末端“软硬”交界处或预挖冲坑常常发生基础淘刷破坏,不仅使护坦处于悬空状态,还可能引起护坦末端水流流态与设计的急流流态有偏差,甚至形成水跃状大尺度旋滚淘刷河床,但相关研究成果很少。针对闸坝下游防冲护坦末端基础发生淘刷的情景,采用室内机理模型试验和三维湍流数值模型方法,对护坦末端不同尺寸概化淘刷坑附近的水流流态进行详细观测和计算分析。结果表明,与护坦末端基础未被淘刷时的急流流态相比,淘刷坑使水流流态发生很大变化,可分为护坦上游的水跃、淘刷坑内的混合流、此两类组成的准周期流态三种。流态演化的研究结果可为分析闸坝下游护坦结构大规模破坏提供技术支持,具有一定工程应用价值。