梯形消能墩组合式台阶消能工水力特性

为了提高溢洪道的消能效果,降低台阶面负压,该研究提出了消能墩与台阶组合的消能工布置形式,在台阶凸角处布置梯形消能墩。通过模型试验与数值模拟的方法,研究单排布置与单排交错布置下组合式台阶消能工的流态、流速、压强和消能率,并与传统台阶消能工的水力特性对比。结果表明,组合式台阶消能工与传统台阶消能工水流流态基本相同,在凸角布置消能墩产生雍水作用,水流更为平缓;在靠近台阶水面位置,组合式台阶消能工水流流速相较于传统台阶消能工降低54%,并且各体型台阶消能工断面流速遵循底层小、表层大的规律;组合式台阶消能工的台阶水平面与竖直面在靠近凸角附近存在负压,且相较于传统台阶消能工在竖直面上负压范围缩小60%~70%;相对临界水深由0.714增大到1.486时,组合式台阶消能工较传统消能工消能率下降幅度小,且在相对水深较大的情况下消能率仍可达到70%以上,具有更好的消能特性,可为台阶溢洪道的相关工程提供参考依据。

淤地坝排洪渠—溢洪道组合式泄洪过流的物理试验和数值模拟

为探究排洪渠连接溢洪道的过流形式能否适用于满淤积状态下的淤地坝,采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了排洪渠—溢洪道组合形式对淤地坝减蚀、泄洪能力的影响。结果表明,在该连通方式下,坝地及溢洪道内整体水流平稳,仅在溢洪道进口前出现紊乱流态;排洪渠的布设减小了坝地的径流流速,可有效抑制洪水对淤积土体的冲刷侵蚀破坏;在上游来流量较小时,溢洪道的流量系数小于设计值,但随着流量增大,淤地坝泄流能力增强并满足泄洪要求。研究结果可为后续淤地坝的除险加固工程提供参考依据。

不同导叶高度起旋器出口断面水力特性

针对不同导叶高度起旋器产生的螺旋流,以出口断面的流速和动量为参量研究螺旋流的产生效果.采用数值模拟与物理试验相结合的方法,从出口断面的速度云图、断面速度分布区间、通过断面流体的动量、断面平均压强等方面,对不同导叶高度起旋器水力特性进行了研究.结果表明:随着导叶高度的增高,轴向流速相对低速区扩大,速度极值增大;径向流速影响区域扩大,径向速度值在-0.27~0.33 m/s;周向流速影响的环状区域面积沿径向扩大,极大值减小,但均值由0.13 m/s增大至0.30 m/s,速度分布更加均匀,强度更大;通过出口断面流体的周向动量与轴向动量之比η由0.07增至0.14,流量Q对η影响很小.该研究为起旋器结构参数的选择提供了参考依据.

淤地坝泥沙淤积高度对宽顶堰水力特性的影响

为解决淤地坝长期运行,泥沙不断沉积超出设计库容,漫延至溢洪道内并在宽顶堰前堆积从而影响泄流的问题,该研究通过物理模型试验的方法,对不同淤积高度下溢洪道内宽顶堰的水流流态、水面线、流速分布、流量系数等特性进行对比分析。结果表明,随着淤积高度的增加,堰流在保持宽顶堰原有的过流形态同时壅水程度逐渐降低;淤积高度的不同会影响堰前及堰上区域的水面高程和断面流速,堰前水位随着淤积高度的增加略微下降,过流断面逐渐减小,水流流速增大;随着淤积高度的增加,流量系数逐渐增大,即宽顶堰的泄流能力有所增强。因此引入参数相对淤积高度(淤积高度S与堰高P之比),根据试验数据拟合得到了淤积工况下宽顶堰流量系数经验公式,计算流量与实测流量的平均相对误差为2.7%,满足精度要求,可为淤地坝除险加固工程的相关工作提供参考。

管道车平稳运移时的环隙流速分布特性

管道车平稳运移时环隙内水流流速分布特性关系着管道车与水流相互作用,从而也会影响管道车的运动特性与管道内的水力特性。通过物理试验与理论分析的方法研究了管道车平稳运移时环隙内水流流速整体与局部分布特性,对比了不同直径的管道车环隙内水流流速分布特性与输送效率之间的关系。结果表明,管道车平稳运移时,环隙进口断面处的流速最大,其次为车中断面,车后断面处的流速最小;靠近管道车壁面处的流速沿程变化较大,且流速大小与管道车速度有关,靠近管壁处的流速沿程变化较小;不同直径的管道车环隙水流流速分布情况影响着管道车的输送效率,当环隙水流流速与管道内水流流速之比接近于1时,管道车的输送效率最大。

有压平直管道内交汇柱系下游流场特性分析

为研究管道车作为一种交汇圆柱系式的钝体结构在有压管道流场绕流时,在柱系下游产生的流动分离和尾迹涡现象,运用理论分析与数值模拟相结合的方法,对柱系下游的流场特性进行了研究.数值模拟采用了LES-WALE湍流模型,其结果与物理试验结果比较证明了数值模拟的可行性.对数值模拟结果进行理论分析:首先,由于流动分离柱系后流场中速度分布整体上分为低速流区与高速流区2部分,低速流区主要分布在断面中心位置,高速流区分布在断面外围,呈近似环状分布;其次,流场沿程速度幅值方面,从交汇柱系下游近端断面到远端断面,其中部分低速流区域的整体速度幅值愈高,周围高速流区的速度幅值愈低,并且两区域流场随距交汇柱系距离的增加呈现趋同变化;最后,关于流场的压强特性方面,沿程压强整体呈下降趋势,断面Z 6仅与同流量时管道流场断面平均压强相差3.4%.

有压管道内管道车稳定运行时下游水力特性研究

管道列车水力输送作为一种高效、环保、节能的物料运输方式,具有较广阔的应用前景。当管道车在管内静止时可将其视为绕交汇式圆柱系结构,而水流绕过该结构后会产生漩涡,从而造成部分能量损失。运用数值模拟、模型试验和理论分析法研究管道车绕流流场下游的水力特性与流场稳定后的空间涡结构。结果表明,不同直径的管道车下游流场的近场区域可分为回流区与射流区,随着向管道车下游距离增加,断面平均流速呈先略微下降再升高的趋势,在1倍管道车特征长度的距离时恢复接近管道来流的平均速度;随着下游远场区域距离的增加,断面平均流速的波动幅值逐渐减小,流场逐渐趋于稳定;流场内空间涡环结构高度破碎;且涡结构在靠近环形缝隙一侧较多,靠近管轴线一侧较少。

导叶长度对囊体间断面螺旋流流速特性的影响

为研究囊体表面的导叶长度对囊体管道水力输送特性的影响,该研究以导叶长度为控制变量,通过物理模型试验对囊体间断面的螺旋流流速特性进行了研究。结果表明:不同导叶长度下囊体间各断面的轴向流速分布基本相同,从轴心处沿径向呈现先增大后减小的变化趋势,且随着导叶长度的不断增长,囊体间各断面轴向流速的波动减小,轴向流速分布更加均匀。不同导叶长度下囊体间沿程各断面的周向流速梯度均呈现出先减小后增大的变化趋势,而周向速度最大值和最小值均出现在靠近上游囊体的区域,且周向流速随导叶长度的增加而增大,最大值能达到1.2 m/s。不同导叶长度下,靠近上游囊体区域的径向流速梯度最大,而囊体间中部断面的径向流速梯度较小,且随着导叶长度的增长,同一断面的径向流速分布逐渐趋于均匀。不同导叶长度下,同一测环上的轴向、周向和径向流速均呈现波浪状分布,其分别在–1.2~3.5、–0.6~1.2和–1.6~1.2 m/s之间波动。且受囊体支脚的影响,轴向、周向以及径向流速值在测轴为60°、180°、300°位置处均出现极值。该研究成果可为囊体管道水力输送的优化设计提供理论依据。

导流条安放角度对管道车间断面螺旋流流速特性的影响

为分析筒装料螺旋流管道水力输送的能耗问题,该研究以导流条安放角为主要控制变量,采用理论分析与模型试验相结合的方法,研究了不同导流条安放角条件下管道车间断面的螺旋流流速特性。结果表明:不同导流条安放角条件下,管道车间断面的轴向流速分布趋势基本相同,均呈现先由管壁向内扩散,再由管轴线向外扩散的分布特征,且管道车间各断面轴向流速值整体较大,最大值达到3 m/s。不同导流条安放角下车间断面的径向流速基本在-1~1 m/s之间波动,且径向流速值为0的区域相对较大;随着导流条安放角度的增加,管道车间断面的径向流速逐渐呈现120°旋转对称分布,且在0°、120°与240°极轴方向上径向流速值较小。相较于轴向和径向流速,周向流速受导流条安放角的影响最大,且周向流速强度随导流条安放角的增大而增大,最大值能达到1.5 m/s。同时随着导流条安放角的逐渐增大,沿圆周断面呈逆时针旋转的周向速度增加;同径向流速类似,随着导流条安放角的增加,管道车间断面的周向流速也逐渐呈现120°旋转对称分布,但在0°、120°与240°极轴方向上周向流速值反而较大。该研究不仅完善了管道螺旋流理论,而且可为筒装料管道水力输送技术的推广应用提供理论参考。

导流条长度对管道双车车间断面水力特性的影响

导流条对水流具有较强的导向作用,对管道内水流流态影响较大。为探究筒装料管道运输中导流条长度对管道双车车间断面水力特性的影响,通过物理试验和理论分析研究车间断面的流速场和涡量场。结果表明,水流经导流条后由稳定管流变为螺旋流,导流条越长,轴向流速越小;周向流速随着导流条长度的增加而增加,其大小与轴向流速为同一量级;径向流速的分布比较紊乱,在轴心处大部分为负值,在管壁处大部分为正值;断面平均涡量随导流条长度增大而增大,涡量大小关于中轴线对称分布,但方向相反。

基于本征正交分解的动边界环形缝隙流场诊断分析

缝隙流动的流体应力脉动、流致振动等瞬态现象往往会对水力机械的稳定运行产生一定影响,以往的缝隙流动层流近似求解与边壁脉动压力测量无法对瞬态现象进行全场的定量描述。本文以有压有限域内的动边界环形缝隙为研究对象,对该流场在完全湍流状态下的物理试验结果进行了基于本征正交分解的全场诊断分析。结果表明:流体应力方面,流场前部的雷诺应力迅速增长,在流场中部维持一定幅值,在流场后部迅速沿程递减。主流沿径向的平均对流输运强度,高出同一工况时径向流沿周向的对流输运强度4~7倍,高出主流沿周向的对流输运强度6~14倍;流致振动方面,功率谱密度函数表示的流场流致振动频谱在同一流量时有着较为明显的分区趋势,对于低频段(0~10 Hz)与高频段(120 Hz以上)环隙宽度较小时功率谱密度较大;对于中频段(10~120 Hz)则是环隙宽度较大时功率谱密度较大。对于环隙流场,环隙宽度的减小对于其较大尺度的流致振动抑制作用较强。此外,使用本征正交分解识别出了流场的拟序结构,并且使用低阶模态对雷诺应力进行重构可以较好的估计流场的雷诺应力。

高校水利类实验室开放管理研究综述

开放管理是未来高校水利类实验室改革的方向。本文在总结实验室开放的内涵、目的、管理内容等基础上,针对水利类实验室的特点,提出水利类实验室开放管理的建议,以期为水利类实验室管理改革提供参考。

不同导流条安放角下的管道双车车间断面轴向流速特性研究

鉴于筒装料管道水力输送是一种绿色环保的输送方式,通过理论分析与模型试验相结合的方法研究了该输送方式下同型管道双车在不同导流条安放角条件下运行时车间断面的螺旋流轴向流速特性。结果表明,不同导流条安放角条件下,车间各断面的轴向流速分布趋势基本相同,轴向速度均呈现随半径的增加而增加,速度的变化率则随半径的增加而减小;随着车间断面与管道后车支撑体距离的增加,轴向流速整体增加且分布趋于均匀化;随着导流条安放角的增加,相同测点轴向流速变化呈现先增长再保持平稳的状态。研究结果为筒装料管道水力输送技术应用于工程实践提供理论支持。

趾墩式消能工消能特征研究

为研究改变台阶消能工形状后阶梯式溢洪道的消能特性,提出一种趾墩式消能工并对该溢洪道进行数值计算与物理试验,从流态、水面线特征、表面压强特征、湍涡特征与消能率多个方面进行研究。结果表明,趾墩式消能工能维持跌落水流流态的流量大于普通台阶消能工,且同一流量下趾墩式消能工的水面线波动情况与普通台阶消能工类似;趾墩式消能工水流中的湍流涡体在台阶的流向及展向的竖直面都有生成,同一流量时沿流程并无明显的形态与尺度变化、不同流量下尺度也未明显改变,相对于普通台阶消能工湍涡分布更加均匀;趾墩式消能工的压强分布同样比较均匀,且同一流量时趾墩式消能工的负压比小于普通台阶消能工;趾墩式消能工的消能率在研究流量范围内较为稳定,在流量Q=30 m^(3)/h时增加100%后,消能率仅下降约10%。

被放大的真情

在繁忙而琐碎的工作中．总有一些普通人、平凡事。感动着你我、温暖着你我。