植被密度对人工阶梯深潭掺气特性的影响研究

本研究通过在一个坡度为18.4°的矩形阶梯水槽,使用双头电阻式探针,系统测量了两种植被密度下人工阶梯深潭自上游清水区到下游掺气充分发展区的掺气特性。研究结果表明:与光滑台阶和阶梯深潭相比,植被阶梯深潭对掺气发生点的位置及水深几乎无影响,建立了掺气发生点水深的计算公式。断面平均空气浓度Ce在阶梯起点到与掺气发生点距离的2.5倍的区域内逐渐增加,之后达到恒定值;断面气泡个数最大值在阶梯起点到与掺气发生点距离的4.0倍的区域内逐渐增加,之后达到恒定值,这与断面平均掺气浓度的发展规律不相同;植被密度对气泡个数分布及演进变化规律几乎无影响。

前置掺气坎阶梯溢洪道近壁掺气特性

为更清楚地认识前置掺气坎阶梯溢洪道近壁面沿程掺气规律,对其掺气特性进行了研究,得到了在不同坡度、单宽流量、台阶体型条件下阶梯竖直面和水平面近壁处掺气浓度沿程分布规律,并与不设前置掺气坎但设置过渡阶梯溢洪道的掺气规律进行了对比分析。研究表明:前置掺气坎式阶梯溢洪道中阶梯水平面与竖直面掺气浓度沿程的分布规律相似,受前置掺气坎的帮助,掺气浓度很高,沿程逐渐减小,达到一定距离后趋于稳定;掺气浓度随单宽流量的增大而减小,随坡度的减缓而减小;前置掺气坎克服了过渡阶梯存在前几级的底部清水区的缺陷,能够用于更大单宽流量。

光流法在掺气水流流场测量中的应用进展

水利设施中掺气水流运动速度估计一直是水气两相流领域重点研究的课题,由于掺气水流中气泡复杂的演变机制和剧烈的湍动瞬变,导致现有的测量技术难以准确的表征水流流场情况。基于光流法的流场可视化技术因其独特的优势而成为图像识别领域重点研究的方向。光流法能够根据像素亮度计算出细观气泡运动的高分辨率光流场,弥补了传统的基于粒子图像测速技术的不足。为了全面反映国内外研究人员应用光流技术对掺气水流流场可视化估计的进展,本文从经典光流法的原理出发,综述了目前用于掺气水流中的几种光流技术及其特点,然后总结了光流技术在处理掺气水流这种复杂场景时采用的关键技术和参数选择情况。最后,探讨了光流技术在掺气水流应用中所面临的挑战和前沿问题,并对其未来的发展做出展望。

闸室突跌后截断曲线底板的水舌研究

掺气跌坎是明流泄洪洞强迫掺气的常用设计形式,本文根据前人研究成果,通过理论分析与模型试验相结合的方法,研究了掺气坎后水舌冲击力与空腔回水问题。对抛物线型底板,通过分析和比较,得出采用截断抛物线型底板,在高、中、低库水位泄流条件下增加了水舌冲击点范围的底坡,降低了高速水流水舌对底板的冲击夹角,减轻了对底板的冲击力,改善了空腔回水问题,并对实际工程设计提供了参考及指导。

数值模拟对比研究微挑消力池水力特性

为研究"微挑消力池"水力特性,本文采用三维RNG k-ε紊流模型对其及反弧消力池、跌坎消力池、陡坡消力池进行了数值模拟,对比分析了微挑消力池的水面线、流场结构、临底流速、出池流速及时均压力、动水压力分布等的特点;研究结果表明,微挑消力池入池段"微挑"的体型特征,使有限的结构空间得到较充分的水体紊动,底流入池方向有利,临底流速衰减较快。

基于压缩感知算法的无透镜数字全息成像研究

无透镜数字全息计算成像可以实现大视场高分辨率三维成像,但面临成像分辨率低和信噪比差的问题。为此,构建了基于衍射传输的无透镜压缩数字全息成像模型,开发了基于全变分正则化约束和两步迭代收缩阈值的优化算法,抑制了全息重建的二阶项噪声与孪生像噪声,并在重建模型中引入滤波层,提高了三维图像的重建信噪比。同时,提出了基于有效抗混叠区域的压缩全息分块并行重建算法,提升了压缩数字全息重建效率。建立了基于双角度照明的压缩数字全息成像模型,提高了三维成像的轴向分辨能力。基于上述算法,在多层掩模版和粒子流场上实现了大视场无透镜显微成像。

压缩成像技术的应用与挑战

概述了压缩成像的发展历史和研究现状。从边际成本的角度分析了压缩成像在不同电磁谱波段上的应用特点,指出压缩成像系统需要综合考虑特定应用场景下的器件成本和计算成本等因素设计采样模型和恢复算法。从全光函数的角度,介绍了利用压缩成像技术实现不同维度数据压缩采样的案例,分析了压缩成像技术的优势。探讨了压缩成像技术在理论突破和应用上面临的挑战,表明高稳定性和系统兼容性的压缩感知系统设计是压缩成像大规模应用面临的一个难题。

Dominant factor and incremental depth formula for self-aerated flow in open channel

The presence of air in open channel flows will increase the bulk of the flow, and is of great importance in the design of spillway and chute sidewalls. Hydraulics in the developed region is investigated in this paper systematically by a series of model and prototype investigations. It is verified that the velocity in the aeration region is the dominant factor. For the flow with an identical velocity but a different flow depth, the air concentration distributions are nearly the same. From the theory based on the formation of drops on the surface by the turbulent liquid jets and the vortex deformation, a formula to calculate the incremental depth is obtained by best correlating the model and prototype investigations. The formula is reasonable with less mean error than those obtained by other methods, which could recommended for the use in engineering designs.