船闸引航道内水面波动的二维数学模型研究

提出船闸引航道内水面波动的二维数学模型,采用二维非恒定流数学模型和船闸灌泄水一维数学模型联解.这一模型考虑了船闸灌泄时水流惯性的影响,较好地模拟了三峡工程上引航道船闸灌水产生的水面波动,同时,给出了水面波动周期和波长的近似计算公式。

三峡升船机145m水位上游对接厢内水面波动特性实船试验研究

与其他升船机相比,三峡升船机具有上游通航水位变幅大的特点,同时还受三峡五级双线船闸充水影响。通过4条不同船型、尺度、排水量的船舶13个航次的实船试验,获取了三峡升船机上游145 m水位下,上游水位变化对船厢对接过程的影响,主要内容为船厢水面波动及变化特性,为三峡升船机过机船舶技术要求的制定提供了重要依据。研究发现,当上游水位在145~150 m时,受双线船闸充水影响,升船机上游引航道水位变化对船厢上游对接影响明显加剧,且易导致船厢水深不足,影响升船机及船舶安全。

三维水面波动过程的计算方法

本文把陈耀松等人用自由面和物面分布偶极子求解二维物体瞬态水动过程的思想推广到三维物体的水动过程计算,物面代之以源汇分布。作为应用,数值模拟了圆球和回转体运动时的水动力及其产生的波浪,计算结果与PMM拘束模型试验结果和其他学者的数值计算结果进行了比较,结果令人满意。

水面波动问题频域三阶解的一个实例(之二):三阶波形和水动力的求解

针对定深水域中一块直立推板简谐运动引起水面二维波动的问题,在论文[1]已给出速度势三阶解表达式的基础上,本文进一步求取波形和推板所受水动力的三阶解.通过与二阶解及完全非线性解的比较,分析了三阶解在非线性解中的地位和作用.

水面波动问题频域三阶解的一个实例(之一):三阶速度势的求解

本文对定深水域中一块直立推板简谐运动引起水面的二维波动作三阶分析和计算,求出流动速度势的三阶解,并对三阶量的组成及求解方法进行讨论和分析。

水面波动和水体湍流退化图像的复原方法

水面波动对水下图像造成的畸变和水体湍流造成的模糊等严重制约了空中对水下目标探测、水下透空目标警戒、海上搜救等的应用,实现畸变和湍流校正具有重要的意义。综述了复原水面波动和水体湍流引起的图像失真的研究进展,给出了基于幸运块(lucky patch)选择的校正、基于图像配准的校正、基于水面波形估计的校正和基于图像退化模型的校正四大类方法的特点及典型的图像复原效果,并分析了复原水面波动和水体湍流退化图像复原方法进一步深入研究的内容。

分段低压输水系统中堰井段水面波动数值模拟

为研究输水系统中堰井段水面的波动现象,采用Realizableκ-ε紊流模型耦合VOF法对分段低压输水系统进行二维数值模拟,分析了堰后水深对水面波动规律的影响,探讨了在外加扰动作用下水面波动的规律。结果表明,堰后存在高、低两个水位区间,堰后水位处于这两个区间时,水面将会以某一主要频率稳定持续地波动;当堰后水位处于这两个区间之外时,水面波动变得无规律或只有微弱的波动。外加扰动对水面波动会造成一定影响,当外加扰动频率与水面波动固有频率一致时,即使外加扰动强度很小也会引起水力共振,水面波动幅度大大增加;外加扰动频率与固有频率相差较大时,水面波幅在某些特定时刻达到最大,然后减小到最小值,再增大到最大值,波动幅值的变化呈周期性,并推导出了相应的周期公式,为相关研究提供了参考。

景洪升船机500吨级船舶实船试验船厢水面波动特性研究

升船机承船厢对接过程是升船机运行全过程中重要的一环,对接过程中船厢内的水面波动直接影响厢内船舶的安全停靠和水力式升船机同步轴工作条件。针对这一过程中厢内水面波动变化特性对升船机安全运行的影响,进行了在不同对接水位差启闭卧倒门和在不同航速进出船厢的500吨级船舶实船试验。重点探讨了对接水位差、船舶进出船厢航速对厢内水面波动特征值的影响,给出了船厢内波动振幅与水深和水位差的经验公式,分析其对船厢和船舶航行安全的影响。实船试验成果验证了景洪升船机500吨级船舶通航安全性。

HHT方法在核电厂泵房前池水面波动数据分析中的应用

结合工程实际,在国内首次采用希尔伯特-黄(HHT)变换方法,对叠加短周期波动的取水泵房前池长周期水面波动过程线进行解析。基于核电取排水明渠布置方案,按照HHT变换方法对工程全部建成后各泵房前池的水面过程线进行分析。对于最终工程平面布置方案,在DBF水位及其对应可能最大台风浪工况下以及在设计高水位、100 a一遇波浪作用下,均满足泵房取水对水面波动的要求。HHT变换方法为今后更准确可靠地对核电厂址取水泵房前池水面波动过程线进行数据分析提供了重要参考作用。

火电厂循环水系统高位集水池水面波动数值模拟研究

针对火电厂循环水系统高位集水池在水泵启动及事故停泵过程中的水面波动现象,利用CFD软件采用VOF方法,通过UDF给定瞬态边界条件,对某电厂流道承压式与流道开敞式两种设计方案的高位集水池,在3台泵同时启动及同时事故停泵过程中的水面波动现象进行了数值模拟。计算结果表明,启动工况及事故工况下,流道开敞式的钟形进水流道由于增加了钟形吸水室的自由水面面积,较流道承压式的肘形进水流道更能减弱对高位集水池段的水面扰动。在重点考虑高位集水池段在水泵启动及事故停泵过程中水面波动的情况下,建议采用流道开敞式的循环水泵房布置形式。

面流消能旋滚后水面波动强度平均波高沿程变化规律的研究（面流消能试验研究之四）

论述了面流消能五种流态旋滚后水面波动的统计参数与水力要素之间的关系、旋滚后水面波动沿程衰减规律，并总结为经验式。

非恒定流水面波动问题研究

非恒定流指流体的运动特征随时间变化的流动,每一时刻流体的运动特性不仅与流场的边界条件有关,又依赖于流场的初始条件及整个流动发展过程。总结归纳非恒定流的运动特性及水面波动问题的研究。本文对以往明渠非恒定流的有关特性及应用的研究成果进行较详细的归纳、总结。并总结探讨关于非恒定水流在实际工程应用的研究,对非恒定流今后的研究做出展望。

跌坎后水面波动的衰减

本文研究了用楔形跌坎衰减冲击波的可能性。研究结果表明，这取决于称为Ｓ的波动系数，最佳边壁偏转由冲波面前后流面水平方向的外形而确定。同时研设计工况，并发现在一有限范围内会出现较好的流态。在有跌坎的情况下，通过计算可得到初步实用的壁外形剖面。

波动水面对近水面目标声反射的影响分析

在水下目标强度的测量中,当目标体接近水面时,与自由空间情形相比,声波受到水面的散射及多径作用使回波强度发生变化。文章应用波动水面的平均反射系数计算方法,得出符合高斯分布的粗糙水面的反射系数与声波频率、入射角度的变化关系。计算了在四种不同传播路径作用下目标强度的结果。最后通过水池试验,验证了在高瑞利系数下结果的正确性。

湿陷性黄土地区明渠陡槽加墩消能工优化试验

明渠陡槽加墩是一种高效消能工布置方式,在特定条件下具有很高的技术竞争优势,但目前国内相关研究甚少。针对甘肃庆阳小崆峒沟雨水下塬排放工程的明渠陡槽加墩段进行了1∶30大比尺水工模型试验研究,试验发现初步方案沿程水流流态不稳定,存在向外泼溅溢出现象,危及黄土边坡的结构稳定。为此对初步方案进行了优化研究,试验发现,通过缩短消能墩排距,可以显著减小水面波动,使沿程水深分布均匀,流速降低,沿程不再出现水流向外泼溅溢出现象。消能墩排距由H/i缩短至0.5H/i后,在最大设计流量工况下,水面波动减小72.5%,平均流速降低40.1%,总消能率由87.9%提高至94.6%。

基于PP-YOLO的水下鱼群检测方法研究

针对真实场景下水面波纹影响鱼群检测的问题,本文通过叠加水面波纹的方法扩充训练集,使得模型能够更好地适应实际场景,并设计了对应的告警系统。该方法以自行采集的实验环境的图像为基础训练集,通过叠加正弦水波的形式扩充数据集,然后使用扩充的数据集训练PP-YOLO模型实现鱼群的检测与计数。结果显示,新的模型能够适应水面波纹影响下的鱼群。本文还设计了一个告警系统,根据检测模型的结果和鱼群计数的结果,按照用户配置的策略和方式发出告警,为水产养殖的自动化、智能化发展提供了技术支持。

基于大气多次散射的波浪水下偏振模式研究

太阳光经大气散射与水面折射后会形成有一定分布特性的水下偏振光,利用水下偏振光的偏振分布模式可实现水下导航。本文提出了基于波浪水面下偏振光分布模式的气-水模型,可用于计算大气多次散射后波浪折射影响下水下偏振光的偏振分布模式。模拟并对比分析了平静水面、正弦波浪与随机波浪下,不同太阳高度角的水下偏振光的偏振度和偏振角的分布图像,并通过水下实验进行了验证。水下偏振光模式模拟结果与实测结果的对比表明,利用该模型可以准确表征典型波浪水面下的偏振光分布模式特性,为提高水下偏振导航在水面波动条件下的环境适应性提供理论模型基础。

戽流的三维大涡模拟研究

本文采用大涡模型和VOF模型对台江水电站模型戽流消能试验进行了三维数值模拟 ,数值仿真所得到的水位流量关系曲线、水面线与试验结果吻合得比较好 ,可作为工程设计、运行管理的依据。同时计算结果还能反映水面波动 ,与试验观测到的现象基本符合 ,为进一步深入研究水力波动和下游冲刷的大涡数值模拟提供了基础。

景洪水力式升船机运行特性

分析水力式升船机与常规电力驱动式升船机运行速度的差异,总结水力式升船机非匀速运行的特点,依托景洪水力式升船机原型观测试验,系统介绍升船机在不同速度下的运行特性,并分析其对船厢水面波动、船厢倾斜量、同步轴扭矩等特征指标的影响。

三峡库区水库水质Streeter-Phelps模型修正及COD变化规律的新探讨

水体复氧规律的研究对于预测和评价水中溶解氧含量,确定有机污染水体的自净过程具有重要意义。天然水体中溶解氧的多少是评价水环境质量优劣的一项非常重要的指标,是水质预测的一个重要任务。Streeter-Phelps模型是目前进行河流水质研究常用的物理模型,具有良好的理论和实用价值,然而在某些特定水域,该模型的应用受到限制,主要原因是复氧系数的取定多在水流速度较大情况下得到的,而未考虑水面波动对复氧系数的影响,另外,在实际研究过程中发现三峡库区COD变化的规律出现异常:在离排污口相当远的水域,COD随时间变化趋势并不是指数衰减,而是在某个常值附近微小摆动,以往很多修正过的Streeter-Phelps模型都无法解释这个现象。经研究表明:考虑波动效应后,对复氧系数进行修正能得到较好的模型计算结果;同时,COD变化规律不仅可以弄清楚,而且可以为进一步研究排污规律和泥沙运动提供科学依据。