低Fr数、小底坡泄洪洞掺气设施研究

泄洪洞具有高流速、低Fr数和小底坡的特点,掺气空腔容易产生回水,布置掺气设施的难度较大。采用模型试验和理论分析相结合的方法对泄洪洞掺气设施进行研究。通过比较掺气挑坎高度、坡度、坎后底坡及衔接形式,分析这些特征参数对空腔回水、通气量及流态的影响,拟合了空腔无回水的临界Fr数与挑坎高度的关系式,总结了掺气设施体形优化方法,研究成果已被实际工程所采用。

低Fr数底流消能水跃跃长的研究

低丹数底流消能水跃跃长直接关系工程中消力池规模设计,对工程具有很重要的实际意义。对此,采用理论计算与模型试验相结合的方法对低丹数(1.7<Fr<4.5)底流消能水跃跃长进行研究。研究成果表明:陈椿庭公式(片9.4(Fr,-1)町)的计算成果与模型试验成果更符合,推荐用于计算低Fr数底流消能水跃跃长。

基于VOF模型溢洪道掺气槽位置数值模拟

为解决高水头溢洪道空蚀破坏问题,设计了3种方案,分别在桩号0+130.73、0+161.78、0+186.39处加设掺气槽,其对应的弗劳德数Fr分别为6.65、7.91、8.53,并采用RNGκ-ε紊流模型和物理模型试验的方法,分析易发生空蚀破坏断面的掺气浓度及沿程水流空化数指标。结果表明,在桩号0+186.39处加设掺气槽,在易发生空蚀破坏截面临底掺气浓度大于15%,沿程水流空化数均大于0.3,效果优于其他2种方案,可有效解决溢洪道空蚀破坏问题。

不同核数的灵芝菌丝体转录组比较分析

以野生灵芝[Ganoderma lucidum(Leyss. ex Fr.)Karst.](D)、自然单核灵芝(Mo)、双核灵芝(Mu)的菌丝体为材料,利用高通量测序技术筛选差异表达基因,并进行GO分析和KEGG富集分析。通过差异基因分析,筛选出568个差异表达基因。GO分析结果表明,野生灵芝(D)与自然单核灵芝(Mo)菌丝体的差异表达基因主要富集在转录调控及DNA模板化、tRNA氨酰化、组蛋白甲基化等过程;野生灵芝(D)与双核灵芝(Mu)菌丝体的差异表达基因主要富集在染色质沉默、L-丝氨酸代谢、硫化合物代谢等过程;自然单核灵芝(Mo)与双核灵芝(Mu)菌丝体的差异表达基因主要富集在染色质沉默、DNA模板转录、谷氨酸分解等过程。KEGG富集结果表明,自然单核灵芝(Mo)与双核灵芝(Mu)菌丝体在代谢通路上有明显的差异,差异基因主要被注释到过氧化物酶、维生素代谢等通路。野生灵芝(D)与自然单核灵芝(Mo)菌丝体、野生灵芝(D)与双核灵芝(Mu)菌丝体的差异基因并没有KEGG富集的结果,说明其代谢通路没有明显差异。筛选出3个品系中表达量差异均显著的基因,共12个,并对基因的主要功能进行预测。12个基因中有5个基因可以匹配到GO库。GO注释结果表明,这5个基因主要被注释到氧化还原酶活性、金属离子结合、膜的调控与膜组成等方面。

基于水声学的长江上游向家坝至宜宾江段鱼类空间分布特征

为了探明长江上游向家坝至宜宾44 km江段鱼类在枯水期(1—4月)的分布特征,2006—2012年期间采用裂波式探鱼仪BioSonics DT-X对该江段进行了7次水声学调查,并使用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)采集流速等环境特征数据,此外,还在2011年3月同期进行试验性捕捞。水声学探测目标(Max.(TSc)≥-45 dB)的平均强度为(-42.32±5.02)dB,推算平均体长为22.71 cm。试验性捕捞共采获20种鱼类,平均体长21.31 cm。鱼类在研究区域呈现聚集分布的特征,主要分布在横河口、岷江口、南广河口三处河口以及打铁窝、李家沱两处深水区。分析认为枯水期该江段鱼类对环境有一定的选择性,通常栖息在水体深、流速小且弗劳德数(Fr)也较小的位置。

地形对超强台风罗莎降水影响的初步分析

为了进一步加深地形对台风降水影响的细节了解,用变分法合成的高分辨率降水资料和地形资料,结合日本再分析资料,对0716号台风罗莎登陆期间地形对降水的影响作了初步分析。过程降水量与地形相关分析表明,沿海地形对降水的影响较大。强降水区主要分布在沿海山体的迎风坡上。分析1小时降水量在不同强度区间的频次分布,发现在山体地形的影响下,山脉区域降水加强。浙江东南沿岸的山体引起的降水增益相对东北沿岸区域的山体偏大。利用日本再分析资料和地形资料计算了气流过沿海山体时的无量纲数Fr值。由于气流Fr较小,气流过浙江沿海地形时更容易翻越山体。抬升位置发生在迎风坡上,因而强降水区也落在迎风坡上。东南沿岸区域的地形对迎风气流的强迫垂直运动在垂直方向上的渗透比东北沿岸区域更深厚,这是导致东南沿岸区域地形对降水增益比东北沿岸区域偏大的原因。

弯槽段冰塞形成及其厚度分布的试验研究

河流冰塞是寒冷地区河流的共性问题,弯槽段易于卡封是客观存在的现象,但对其形成机理的认识尚有待探索.借助于实验室的试验水槽,通过改变水流条件和冰流量条件,研究了弯槽段冰塞形成和厚度分布的规律.结果表明:当弯槽段先铺有模拟冰盖时,初始冰塞头部向下游推进的速度随水流的Fr增加而增加;当在弯槽尾部加上模拟的初封条件时,水流条件的变化可以产生冰塞发展的两种不同顺序,提出了实验室条件下的弯槽段冰塞体形成与否的临界Fr数.

明渠均匀流弗劳德数随水深的变化规律

弗劳德数(Fr)是判别明渠水流流态的标准,掌握弗劳德数随明渠水深的变化规律,对认识明渠水流的流态特性、指导明渠的设计具有重要意义。从弗劳德数Fr的定义出发,通过理论计算分析明渠均匀流弗劳德数Fr随水深的变化规律,分别揭示了矩形、梯形和圆形断面明渠均匀流弗劳德数Fr极大值的存在条件及变化特征。分别列举算例对计算结果进行验证,为今后工程实际中通过控制断面水深来控制流态提供了依据。

水下滑坡产生涌浪波特性的数值模拟研究

通过在浅水方程中引入滑块运动项来考虑滑坡涌浪波的产生过程,采用四阶预测矫正格式和高阶有限差分格式对扩展浅水方程进行了数值求解,建立了一种基于浅水方程的滑坡涌浪有限差分模型。采用已有的实验结果与所建立模型的数值结果进行对比验证。在此基础上对平底水下滑坡运动情况,不同滑块长度、最大厚度、运动速度下产生的涌浪波首波特性进行了数值计算分析。结果表明:本文模型模拟结果与实验结果符合程度较好,其决定系数值均达到0.89以上,表明本文模型具有较高精度;涌浪波波长的主要影响因素为滑块长度,随着滑块长度的增加,涌浪波波长随之增加,而滑块运动速度和滑块厚度对生成的涌浪波波长无明显影响;涌浪波波高主要受滑块运动速度(滑块Fr)和滑块厚度影响,随着滑块厚度的增加,波高随之增加。当滑块Fr小于1时,首波波高随滑块Fr的增大而增大,而当滑块Fr大于1时,首波波高随滑块Fr的增大而减小,首波波高在滑块Fr等于1附近达到最大值;涌浪波波面变形主要受滑块厚度和滑块速度影响,滑块厚度越大、滑块Fr越接近1,涌浪波波面变形越明显。

三维层结流中地形上空湍流边界层结构特征研究

利用中尺度数值模式ARPS,在理想条件下研究了旋转、地表摩擦的共同作用下,均匀来流条件下,三维层结大气中地形上空及其边界层结构特征。重点讨论了不同的山地流动Fr数、不同上游来流方向情况下,山地流动及其边界层的特征。在大气稳定层结条件下,山地流动具有上游阻挡、下游急流加速以及重力波破碎等流动特征,这些山地流动特征在柯氏力的影响下,均表现出了南北非对称性。当山地流动的Fr数增加(增加地形高度)时,山地流动的南北急流增强,由于柯氏力的影响,南侧急流的增幅更为显著,流动的南北非对称性增强。在干过程山地流动中,由急流所导致的强烈的垂直风切变,是湍流边界层产生和发展的直接决定因素。

缓坡条件下掺气坎后空腔长度的试验研究

掺气坎后空腔长度是检验掺气效果的一项重要指标,主要受掺气坎体型(即坎高和挑角)、水力条件、空腔内负压以及空气阻力等因素影响。通过物理模型试验研究了缓坡条件下水槽底坡、掺气挑坎体型对空腔长度的影响,弗氏数Fr、雷诺数Re、韦伯数We三者分别与空腔长度的关系,并分析了缓坡条件下空腔长度随Fr波动这一试验结果产生的原因。最后运用杨永森公式对空腔长度进行了计算,并分析了计算值与试验值之间的误差和相关性。研究成果可为优化掺气设施设计和完善计验算经公式提供参考。

曲线型局部超高阶梯溢洪道的水力特性

针对在高弗劳德Fr、大流速的来流下,曲线型光滑溢洪道的凹岸水位严重超高,凸岸出现底板露底,进入消力池的水流流态恶劣等不良水力现象,提出一种曲线型局部超高阶梯溢洪道。该溢洪道内布置多级阶梯,每级阶梯的凹岸和凸岸底部高程不同,且凹岸高于凸岸。利用水工模型试验和3维数值模拟方法详细研究水力特性。试验依托于某水库的岸边溢洪道工程,数值模型基于RNG""紊流模型和VOF法。与试验测量的阶梯溢洪道沿程流速、水面线分布等数据比较表明,数值模型的可靠性和准确度满足工程计算要求。通过试验分析光滑和阶梯溢洪道内的水流流态,验证了该溢洪道在工程中应用的可行性。从3个特征横断面水面线、流速分布,以及第Ⅱ特征断面所处的阶梯平台、凹凸岸边墙和中轴线沿程流速矢量、压力分布结果可以看出,横断面的流速、水深分布趋于均匀,凸岸底板的露底现象消失,岸边的折冲水流被极大削减;负压区出现在凹岸边墙、竖立面和阶梯平台形成的3维区域内,范围较小;阶梯平台上存在横向水流,与主流共同形成3维消能区,明显加强沿程水流能量耗散,入池流速得到减缓,平稳下泄进入消力池。在曲线型溢洪道内布置局部超高阶梯能成功解决大流速、高弗劳德数急流条件下出现的恶劣流态,增加能量损失,但需要结合前置掺气坎解决空蚀空化问题。

不同水力要素对人工渠道糙率影响的主次关系

对于不同粗糙壁面的人工渠道中的均匀流,选取弗劳德数Fr、底坡比降i、雷诺数Re、流量Q、渠道平均水深h为参数,通过水力模型试验,确定这些因素对糙率系数的影响程度,分析各要素间的主次关系及相关关系。结果表明:对糙率影响较大的水力要素排序依次为弗劳德数Fr、渠道平均水深h和底坡比降i,糙率与流量、雷诺数无关。

尾导结合的尾水系统水流中断的机理分析

为解决大型水电站地下洞室空间密集等问题,输水系统通常采用尾水洞和部分导流洞相结合的布置方式,致使低尾水位发电时尾导结合段水深较浅和流速较大。当机组甩负荷后,尾导结合点处有可能发生"水流中断"的水力学现象。本文通过一维及三维数值模拟,分析了水流中断的机理,所得主要结论是:在非恒定流过程中尾导结合段(尤其是尾导结合点)的Fr数从起始值逐渐接近1再大于1,形成断波,阻滞了反向流量的补充。故其Fr 1是发生水流中断的内因。而尾水调压室的水位上升会进一步降低尾导结合段的水深,因此水流中断必然发生在调压室水位上升的时段。

有限空间内圆形射流时均流速特性研究（英文）

目的:圆形射流在实际工程中有着重要应用。本文旨在探讨弗劳德数(Fr)、跌坎高度和淹没度的变化对有界圆形射流时均流速在主流方向、横向和垂向上的衰减扩散规律的影响,对圆形射流的现有研究成果作进一步的补充。创新点:1.推导出圆形跌坎射流主流方向上流速与射流距离之间的关系;2.综合考虑了不同Fr、跌坎高度和淹没度对有限空间内的圆形射流流速分布的影响。方法:1.通过理论推导,验证流速测量方法的可行性和合理性;2.通过试验的方法,分析Fr、跌坎高度和淹没度的变化对圆形射流时均流速衰减和扩散的影响规律。结论:1.得出圆形射流主流方向流速衰减的公式;圆形射流的横向流速分布与高斯、柯西-洛伦兹分布吻合较好。2.当Re>1×104时,Fr变化对流速衰减影响较小。3.当X/d<10时,横向和垂向流速扩散与主流方向的距离呈二次方关系。4.时均流速最大值的位置与Fr和S/d无关。