紊动强度沿垂线分布规律的分析

在现有研究的基础上 ,运用超声流速仪进行挟沙水流水槽实验 ,并结合分析激光流速仪、应变式紊动流速仪的观测结果 ,建立了纵向紊动强度与流速、流速梯度之间的定量关系。利用数值实验方法 ,分析了水流最大流速、摩阻流速及卡曼常数对紊动强度最大值出现位置的影响。

紊动水体复氧规律研究

根据紊动扩散理论及气液界面质量传递过程 ,在对流场精确描述和对表面传质系数充分研究的基础上 ,建立了三维紊动水体复氧模型 .模型充分考虑了流场及紊动特性对复氧影响 .

丁坝回流分区机理及回流尺度流量试验研究

通过三维激光颗粒动态分析仪(3D-PDA)对玻璃水槽内丁坝回流区的流速进行测量,获得了回流区流速分布的详细资料。根据流量连续原理和回流区流速分布,对丁坝回流区进行了区域划分:沿横向划分为负流速区、正流速区和主流区;沿纵向分为回流减流区和回流增流区。在此基础上进一步研究了回流尺度和回流流量沿纵向的变化规律。结果表明,回流区正负流区流量沿纵向呈纺锤形分布,负流速区和回流区的宽度在纵向基本呈线性变化。

溪洛渡水垫塘流场的数值计算

采用三元k-ε紊流模型，模拟了溪洛渡水垫塘的复杂紊流场。揭示了流场特征量的三元分布规律，获得了详细的流态特征。对于工程中最为关心的底板冲击压强进行了水工模型测试。

阀门流道流场的数值模拟及阻力特性研究

本文用孔隙率定义流场空间，并采用了二维Ｋ－ε紊流模式和有限体积法对ＷＣＢ型阀门阀道流场进行了模拟。通过阀门阀道的体型优化，寻求到阻力系数和过水断面较小、合理的阀道体型。

阶梯溢流坝面流场的紊流数值模拟

为了详尽地研究阶梯溢流坝面的紊流流场特性 ,采用雷诺应力模型对阶梯溢流坝面上的流场进行紊流数值模拟 ,得到了阶梯坝面水流的速度场、压力场、紊动能和紊动耗散率的分布规律 ,并与实测值进行比较 。

温度和盐度分层流的数值模拟

以N S方程和k ε湍流模型为基础 ,针对水温和盐度分层流的流动特性 ,考虑了浮力对紊动的影响 ,建立了温度和盐度分层流的k ε模型 ,对同时存在温度和盐度梯度的一类密度分层流进行了数值模拟计算 ,其中紊动平均量控制方程中的紊动项是由k ε紊流模型计算 ,给出了速度、温度和盐度的分布。计算结果正确地反映了分层及紊动特征 ,与实测结果吻合较好。

湍流混合动力学机理研究

在分析传统混合动力学机理基础上,通过宏观混合与微观混合时间量级的对比,提出了湍流条件下,涡流扩散主导宏观混合,分子扩散主导微观混合,而混合过程由宏观混合主导,欧拉数Eu可作为混合效果的控制指标,并通过3种不同容积反应器的混合搅拌试验,进一步证实了该指标的实用性。

PIV在横流中的湍射流实验研究中的应用

利用粒子图象测速技术 (PIV) ,对横流中具有复杂结构流动的湍射流进行了详细观测。实验给出了射流沿程发展情况和由断面最大流速连线形成的轨迹线方程 ,研究中还发现射流尾迹区中的大尺度结构与圆柱绕流有很大区别。

直角分水口水流形态的实验研究

对分水口前水流形态进行了研究，测量了分水口前不同水深处的平面流场，初步给出了分水口前水流的运动形态，分析了分水宽度沿水深的变化规律。

弯道水流紊动强度

采用先进的三维声学多普勒流速仪对水力光滑壁面的弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究 ,较为全面地测量了弯道水流的三维时均流速和脉动强度等 .根据试验数据 ,探讨了弯道水流的紊动机理 ,分析了弯道水流的紊动特性 ,得出了弯道水流纵向相对紊动强度的数学表达式 ;同时还对弯道水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较 .

多喷孔射流的三维紊流数值模拟及消能分析

多喷孔淹没式套筒阀是一种用于压力管道的新型消能型式,它是利用多股多层喷孔使水流高速喷出后在消力池内卷吸、掺混,形成强烈紊动水流来消减能量。喷孔的大小、数量以及布置方式决定了该消能工的消能效率。本文采用RNGk-ε紊流模型对管道出口多喷孔射流消能进行了三维数值模拟研究,对喷孔的优化布置方式进行初步的探索,对该消能工的消能机理以及其它水力特性也进行了分析讨论。提出了断面余能比概念,并以此通过分析比较不同喷孔个数以及喷孔布置方式下的消能效果,发现喷孔交错梅花状布置的消能效果明显优于平行排列的布置方式,给出了断面比能与喷孔个数的变化曲线。

我国特大型水利水电工程安全运行技术现状与改进方向

针对我国特大型梯级水利水电工程开发中存在的问题,对复杂地质高陡边坡及超大洞室群安全及监测技术、导截流及深厚覆盖层围堰安全控制技术、高坝深层抗滑稳定性评估技术、高水头大流量泄流建筑物安全技术、复杂条件下高坝混凝土施工及安全运行技术、水利水电工程施工重大事故控制及应急救援关键技术、水利水电工程安全生产和应急决策信息技术系统研发、特大型梯级枢纽群联合调度技术、三峡-葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成及示范等方面的现状及问题进行了探讨,为我国特大型梯级水利水电工程安全运行技术的研究指明了方向。

有植被的河道水流紊动特性模型试验研究

通过物理模型试验,研究了有植被的河道水流紊动特性.试验结果表明,在复式断面河道滩地种植柔性植被后,滩地糙率增大,水流紊动更为剧烈,河道水流紊动强度峰值由原先的滩槽交界区转移到滩地区.滩地的水流紊动强度沿程递减;滩槽交界区的水流紊动强度沿程不断增大;主槽的水流紊动强度主要与床面糙率有关,滩地植被影响了滩地水流的归槽时间,使主槽水流流速沿程增大.

顺直微弯型分汊河道水流的紊动特性试验研究

对顺直微弯型分汊河道的水流紊动特性进行了试验研究,构建了分汊河道的物理模型试验系统,探究了在不同汊道宽度比和上游来流量条件下,水流在分汊河道沿程不同断面的紊动能分布特征.试验结果表明:在平面上,水流紊动最为剧烈的区域发生在支汊进口段凹岸的回流区与凸岸的高流速区之间的过渡地带,表、中、底3层的高紊动区的强度和范围以中层为最大,表层次之,底层最小;在横断面上,紊动强度在分汊前、中、后各有不同,支汊进口段断面的凹岸侧紊动强度最大,其高紊动区等值线由底至表呈现由凹岸倾向凸岸的规律,交汇断面对应岛屿尾尖的区域紊动也较为剧烈;上游来流增大明显增强断面紊动强度,但对紊动能等值线分布特征影响较小;不同支汊宽度比引起交汇断面高紊动能位置的变化,以及支汊进口断面紊动能的量值与位置也有所差异.

一维溃坝洪水波的高精度数值模拟

将ENO(Essentially Non-Oscillatory)格式和Runge-Kutta时间离散的思想应用于一维Saint-Venant方程组的求解,数值模拟溃坝洪水,得出了水位和流速的沿程分布。经与理论解比较可见,数值解在间断波附近没有出现数值振荡,水位和流速大小均符合较好,表明ENO格式是一类新的高精度无振荡差分格式,采用ENO格式所建立的高分辨率模型能够很好地模拟溃坝波的演进过程。

强旋气─粒两相湍流的统一二阶矩封闭模型

强旋气－粒两相流中两相的湍流均为强烈各向异性。本文由双流体模型出发，运用单相湍流的统计矩模拟方法建立了两相湍流的统一二阶矩封闭（ＵＳＭ）模型。这一模型是本文作者之一几年前提出的ｋ－ε－ｋｐ模型的发展，在此前已初具雏型，本文中进一步加以完善。ＵＳＭ模型正确反映了两相湍流的各向异性，并且更深刻地揭示了颗粒与流体的湍流相互作用的机理，是今后研究强旋气－粒湍流两相流动值得探讨的重要方向之一。

光滑壁面明渠非均匀流水力特性

在分析激光测速试验资料的基础上,对比了明渠均匀紊流和非均匀紊流在紊流分区结构、流速分布、紊流强度和壁面切应力等方面的水力特性,指出两种流态流速分布公式存在差异,非均匀流的脉动流速、壁面切应力都较均匀流为小,并给出了用新的无量纲参数表达的适用于均匀流和非均匀流的统一的流速公式以及垂线平均流速及其位置的计算公式.

二维流冰消融数学模型

本文采用水深平均ｋε双方程紊流模型与流冰拟流体模型首次推出了适合于天然实际工程水域复杂条件的紊流流冰消融数学模型．模型还利用离散型动态边界拟合坐标变换系统以适应天然水域的不规则边界与复杂流态，对天然流场中常出现的露滩、断流、动态水边界及几何曲率影响等特殊数值计算问题的处理颇有实效，具有较大的实用价值．本文以丹东电厂温排水缓冰工程为例验证了数学模型．

无结构网格上平面二维水沙模拟的有限体积法

基于无结构网格有限体积法的算法框架 ,通过引入跨单元界面法向水沙数值通量的逆风分解 ,将悬沙与床沙交换以及分组挟沙力计算模式自然地嵌入二维水沙运动方程组的数值格式中 ,形成高精度、守恒性好的二维水沙有限体积算法。最后 ,利用该算法对谭江樟州河段的水沙输运和河床变形进行了数值模拟。结果表明 ,该算法能够较好地模拟复杂条件下河道水沙输运的往复特征和河床变形的动态过程 。