洞塞式消能工的数值模拟

针对有压洞内洞塞式消能工附近局部流动,分析研究了水流紊动特点,应用三维RNGk-ε紊流模型,利用物理模型试验资料对其计算结果进行了验证,利用模型对洞塞式消能工引起的水头损失进行计算分析,分析结果表明,当洞塞段相对长度从很小开始增加时,水头损失系数呈现先急剧降低而后明显增加,最后缓慢线性增加的趋势;在有压洞半径一定的情况下,洞塞段过流半径的变化比洞塞段过流长度的变化对水头损失系数影响更为明显,可为洞塞式消能工的设计提供相关参考依据。

基于人工神经网络模拟弯槽段水内冰冰塞厚度分布

寒冷地区河流冬季常因冰塞问题而成灾,因此对冰塞所涉及的相关问题进行预测和预报对于防灾减灾具有重要的意义。稳封期的平衡冰塞厚度无论对于上游水位的升高还是对后期的开河均具有直接的和重要的影响,用分析型或确定型模型描述非常复杂的河冰过程所导致的冰塞厚度有相当的困难,因此冰塞体厚度描述较多采用的是经验公式,且基本为断面平均厚度。基于人工神经网络的非线形映射特征,尝试将其用于实验室中弯槽段的冰塞厚度分布预测,对数值结果的计算表明,在实际工程中可以采用该方法进行模拟预测。

浑水水力分离清水装置内水沙两相弱旋流场数值模拟

采用RNG(重整化群)两方程紊流模型和简化的多相流Mixture(混合)模型,对浑水水力分离清水装置内水沙两相三维弱旋流场进行了数值模拟。根据计算结果,详细比较和分析了加沙前后装置内径向、轴向以及切向速度分布特征,及其对"装置"内泥沙运动和水沙分离效率的影响。从水沙两相流场特性出发,初步探讨了"装置"有效分离水沙并获得清水的机理,为设计优化装置结构提供理论基础。

无压隧洞水深变化规律分析

分析了新疆引额济乌工程—"500"水库放水兼放空洞水深变化规律。分析表明:在无压隧洞上游库水位下降至某一位置时,洞内水深达到最大值,此时的洞内流态为对隧洞结构最不利情况。

多孔淹没紊动射流三维流场模拟及消能分析

采用RNGk-ε紊流模型,结合万家寨引黄入晋工程第1区段压力管道出口多喷孔淹没射流消能,进行了三维数值模拟研究,对不同喷孔个数时流场的时均特性和紊动特性进行了比较,分析讨论了多孔淹没射流进入消力池后的水流运动规律与消能机理。结果表明,射流动量的分散程度是决定消能效果的关键,在保持孔口总面积不变的条件下,随着喷孔数的增加,消能效果显著提高,但当喷孔数增加到60个时,其变化显著减缓。多喷孔射流进入消能水体后,射流水股与周围水体接触面积极大增加,在距离喷孔出口0.41 m左右时射流能量迅速衰减,加之各水股间的相互卷吸、掺混,形成了多个强剪切消能区,消能率较高。同时,由于各漩滚的相互作用,可有效地减小其对消力池固壁的冲刷。

多分支管道若干流动特性研究

通过数值计算对多分支管道的若干流动特性进行研究.在拼片式块结构化网格系统下,采用k-ε紊流模型对多分支管道中的流场进行二维计算,发现对于具有相同尺寸、相同几何型式的多分支管道而言,支管距主管入口端的位置越靠前,通过该支管的流量越小.结合计算结果与实验结果认为,流线弯曲程度对流动的影响是产生这种流量分布趋势的原因.在其他条件不变的情况下,支管流量与主管入口流量近似呈线性关系,支管间的流量差随主管入口流量的增大而增大,随支管间距的增大而减小.

水气混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的数值计算

为研究水气二相混合洞塞泄流欠饱和溶解氧输移扩散行为特性,揭示气体体积分数、进口溶解氧浓度、雷诺数等流动特征参数和洞塞尺寸等几何参数对溶解氧浓度恢复的影响规律,开展了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的室内模型试验,观测流速、压力和溶解氧浓度分布。建立了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散数学模型,并利用物理模型试验数据对数学模型进行了验证。利用验证后的数学模型,分别计算不同进口气体体积分数、溶解氧浓度、雷诺数、洞塞长度和洞塞直径条件下水气二相混合洞塞泄流溶解氧浓度恢复情况。结果发现:气体体积分数越大,进口溶解氧浓度与饱和溶解氧浓度差值越大,雷诺数越小,溶解氧浓度增量越大;洞塞长度越长,洞塞直径越小,溶解氧浓度增量越大。

倾斜管道中大颗粒浆体阻力损失的研究

采用文献研究法、理论分析法,分析和研究国内外大颗粒浆体管道输送方面的实验数据和生产实践中的测试数据,通过非线性拟合方法,给出大粒径固体颗粒干涉力修正系数的计算公式。通过分析和研究大颗粒浆体水力坡度(摩阻损失),提出了新的计算模型,并采用相关的试验数据对所提出的浆体水力坡度(摩阻损失)进行了验证,模型的验证表明:提出大颗粒浆体水力坡度计算模型可以为大颗粒浆体阻力损失的研究提供理论依据。

重力流压力管道输水系统的水力学问题

以山西省万家寨引黄工程为例 ,对重力流压力管道输水系统的水力学问题 ,从调压调流、压力分级、水锤、排气等方面进行了论述 ,提出了相应的解决措施 ,可供类似工程参考。

无压圆管均匀流水力特性探讨

通过对无压圆管的水力要素分析 ,经计算求解 ,可以得出以下结论 :当过水段面处于水力最优时 ,通过无压圆管的最大流量大于圆管恰好满流时流量的 7.6% ;当管内断面平均流速呈最大值时 ,其值大于管内恰好满流时流速的 1 4% .

对称Y型管管内充满度对管壁影响的数值模拟实验研究

借助有限元分析软件,在对称Y型分支输水管件中,以管内充满度对管壁的影响为研究对象进行了数值模拟实验研究。模拟了管内水气二相流状况和管壁形变状况,并对不同充满度下的模拟结果进行比较。计算结果表明,在管内流量一定的条件下,管内充满度为0.65左右时,管内水流对管壁影响较小。

基于渗漏模型的城市排水系统建模与分析

针对城市排水系统管网中管道发生渗漏这一不确定因素,结合传统圣维南方程组研究渗漏发生时的系统建模与分析问题.分析某段发生渗漏的管道内的水流运动状态,推理计算得出改进后的连续性方程和动量方程.结合我国城市排水系统管网中管道的具体运行情况,对方程组进行线性化,建立以流量为状态的城市排水系统水力学状态空间模型.分析系统稳定性,设计系统状态反馈控制器,通过仿真验证了所提方法的正确性.

孔板消能是缩短消力长度的有效途径

掌鸠河引水供水的输水工程首部其旁通管出口采用底流消能方式,当消力池受地形限制其长度较短,开始试验采用一般的常规方法无法从根本上解决消力池的消能问题,后采用了消力池上加设孔板这一新型消能工形式,试验中经优化孔口直径和孔板起始位置后,较好地解决了下游消能问题。因此利用消力池上加设孔板这种消能工形式来解决消力池长度不够,是一种有效的方法。这种体型特别适用于中小型工程。

渠道地下水控制和衬砌稳定性分析

有效控制渠段的地下水位,保证渠道衬砌结构的稳定是实现工程安全和经济的重要手段。提出了高地下水渠道衬砌板稳定的分析方法,过程简单,有一定计算精度,值得推广应用。

暗管排水流量组成分析

暗管排水是改良低湿地和治理盐碱土有效的工程措施。通过黑龙江省宝清县三江水利试验站实测暗管流量和地下水位资料分析，了解暗管排出水量的组成，对合理设计暗管排水系统具有参考价值。

建筑给水系统中气阻危害产生的原因及对策

结合工程实例,阐述了建筑给水系统中气阻的形成和危害。同时对气阻现象做了分析,指出气阻危害的大小与供水横干管倒坡的坡度,横干管与支管管径的比值,支管的管长,系统中最高用水点与横干管的高差有关。最后提出了预防措施。

沼蛤幼虫管道湍流灭杀试验研究Ⅰ:水力学特征

沼蛤(Limnoperna fortunei)是贻贝科软体动物,可在管道造成生物污损和堵塞。沼蛤以浮游幼虫形态随水流入侵管道,其幼虫死亡率在高频脉动作用下明显提高。为寻找控制沼蛤入侵管道的有效途径,本研究选取3种孔板和3种筛网采用50 cm和25 cm两种间隔布置在试验管道中制造紊动,利用多普勒声学流速仪(ADV)测量其下游流场、紊动场和能谱特征等水力特性。结果发现致紊材料下游流速均出现短暂波动。大孔径孔板下游横向流速波动增强,加密布置可抑制此波动。筛网的阻水效应很小,加密布置可提高水流过筛流速。孔板下游紊动强度分布呈明显带状特征,筛网则不如孔板均匀,两者下游紊动强度均沿程降低。在下游5 cm距离内,孔板可大幅提高高频脉动能量,进而提升下游紊动强度,减小紊动长度尺度。筛网下游高频脉动能量提升幅度较小,同时低频脉动能量减弱。单级筛网比孔板消耗的水头小,加密布置并不增大单级致紊材料消耗的水头。综合来看,6 mm孔板、10 mm孔板和3 mm筛网具有较高管道湍流灭杀沼蛤幼虫的潜力。