透水鱼礁型潜堤内部流场及绕流特性模拟

为探究透水鱼礁型潜堤近区绕流结构的形态和水动力特性,通过水槽试验和数值模拟对均匀来流作用下单体鱼礁型潜堤近区绕流结构展开精细化研究。水槽试验采用粒子图像测速技术获得礁体内外的三维湍流特征,内部湍流在时均流场中呈现出横向对称的连续涡旋结构,揭示了鱼礁型潜堤表面的穿孔设计增强礁体内外水交换的流动机制。基于有限体积法建立了三维水槽数学模型,采用标准k-ε、重整化群k-ε、可实现k-ε和大涡模拟4种典型湍流模型模拟鱼礁型潜堤绕流流场,并根据试验结果评估各湍流模型的计算精度和效率。数值结果表明:大涡模拟方法对Navior-Stokes方程直接求解大涡的优势使其对礁体内部的流动分离现象预测最为精确,但模型计算效率最低;可实现k-ε模型对礁体结构内外的流速和涡旋分布的模拟基本反映了实测结果,且计算效率最高,是在计算能力有限时最适用于模拟透水鱼礁型潜堤的湍流模型。

三角形断面无壁排水暗管在非饱和土壤中减缓绕流作用的试验研究

为研究三角形断面无壁排水暗管在非饱和土壤中减缓水分绕流的作用,在室内土槽中对该暗管(标注为T1)进行了排水试验,以圆形断面无壁暗管(标注为CK)作为对照,并利用MATLAB对2种暗管周围的水分绕流过程进行了模拟。试验结果显示,T1暗管底部的土壤含水率小于CK的土壤含水率,但是T1底部的土壤含盐率大于CK的土壤含盐率,表明T1对土壤水分绕流现象的抑制作用好于CK的作用;T1的出水时间比CK的出水时间提早3.89 h,两种处理的排水及排盐量之间没有显著性差异(p>0.05)。模拟结果揭示了非饱和土壤中暗管排水的特征,从理论上证眀了T1下方的含水率低于CK的值,T1对绕流的抑制作用更好。研究结果显示,在非饱和土壤中三角形断面无壁排水暗管比圆形断面暗管能够更有效地抑制土壤水分绕流,有利于提高排水效率。

超深超宽地下连续墙施工中若干问题探讨

地下连续墙是当前地下工程施工中最常见的围护结构形式.随着我国城市地下空间的开发,新技术、新材料、新设备的不断应用,基坑深度越来越深,宽度也随之增加,超深超宽地下连续墙被广泛应用,施工风险也将随之增大[1].本文以南京地铁七号线永初路站超深超宽的地下连续墙施工实例,对超深超宽地下连续墙施工中遇到的若干问题进行探讨、分析,并提出相对应的建议及解决措施.

桥台的冲刷机理和冲刷深度

根据水工模型试验观测和大量试验数据及图象资料，应用流体力学原理对桥台及丁坝绕流的流场和旋涡体系进行了分析，阐明了桥台及丁坝冲刷的旋涡机理，发现并论证了决定冲刷的关键因素是天然河槽水力因素（弗汝德数Ｆｒ）和路堤及丁坝阻水因素（阻水面积Ａｚ或阻水长度ＬＤ）。根据本文和近年来国外发表的长历时平衡冲刷数据，应用图解和回归分析，建立了桥台及丁坝平衡冲刷深度公式。公式简明易用，并得到汛后工程实测资料验证。

冬、春季青藏高原东侧涡旋对特征及其对我国天气气候的影响

受高原地形影响,低层西风气流在高原西侧分支,从南北两侧绕流,在高原东侧汇合,并在南(北)侧形成定常的正(负)涡度带。本文利用NCEP/NCAR提供的1951—2004年再分析资料,发现这两个涡度带在700 hPa上最明显,常年存在一正一负两个对称的涡旋(下称"涡旋对"),且冬、春季较强。根据各月涡旋对的位置及强度,本文定义冬、春季绕流指数为正、负涡旋对平均涡度之差,定量地表征高原绕流作用的强弱,绕流指数大则高原绕流作用强。结果表明,1951—2004年中2/3的年份高原绕流作用春季强于冬季,高原绕流作用不仅是高原大地形的动力作用造成的,而且受到热力作用的影响。冬季绕流指数以年代际变化为主,近50年冬季高原绕流作用有显著的增强趋势;春季绕流指数年代际和年际变化均不明显。冬、春季,强高原绕流作用均有利于中高纬冷空气向我国北方输送,使东北及新疆北部地区气温偏低。春季强高原绕流作用还有利于高原东南侧的暖湿气流向华南及江南地区输送,使西南、华南部分地区气温偏高;偏南暖湿气流和来自中高纬的偏北冷干气流在31°N附近辐合,有利于江淮地区降水。无论冬、春季,亚洲中纬度西风强度是影响高原绕流作用的重要因子。

非饱和水在双层孔隙介质中渗流的定性实验

本文主要介绍关于非饱和水在双层孔隙介质中渗流定性实验的方法和主要结果。使用由粗 -细颗粒石英砂层 (第 类组合 )及黄土 -石英砂层 (第 类组合 )组成的两类双层孔隙介质 ,用可视玻璃箱作为实验箱体 ,分别采用红色罗丹明 B和曙红 Y为示踪剂进行渗流定性实验。在由介质上表面定时喷淋清水条件下 ,分别观测了当示踪剂在第 、 两类双层孔隙介质“顶层释放”及示踪剂和石英砂混合后铺设在黄土内 (第 类组合 )的“中间释放”情况下 ,示踪剂的渗流路径和扩展情况。无论在“顶层释放”还是在“中间释放”情况下 ,尽管粗颗粒层很薄 ,但均观察到非饱和水的绕流现象。距释放时间较长时 ,“顶层释放”的示踪剂在粗颗粒层下方中央形成一条明显的空隙 ;而由土体“中间释放”的示踪剂在粗颗粒层下方中央形成一条狭窄的示踪剂色带 ,两者形成了互补景象。另外 ,在未喷水的静置条件下 ,“中间释放”的示踪剂随着静置时间的增大而向上。

非饱和水通过双层孔隙介质渗流的定量实验

非饱和水通过双层孔隙介质的渗流对于放射性废物近地表处置库的顶盖设计具有重要意义。本文主要介绍非饱和水通过以黄土 (细颗粒 )和石英砂 (粗颗粒 )组成的双层孔隙介质渗流定量实验的装置、方法及其结果。从实验结果可见 :黄土中的非饱和水在下渗过程中遇到石英砂层时 ,即使石英砂层很薄 ,且粒度很小 ,下渗水也发生绕流现象 ;相对绕流量的大小随水的喷淋强度的增大而减小 ,随石英砂层厚度的增加而增加。另外 ,实验发现 ,相当部分的绕流水是紧贴石英砂层的下表面运动的。由实验结果推断 ,在石英砂粒径 0 .2～ 0 .4 5 mm、埋深 2 0 cm情况下 ,不起绕流作用的石英砂层厚度≤ 1mm;对于≥ 2mm厚的石英砂层 ,相对绕流量达 10 0 %的喷淋强度需低于 5 mm/

双层孔隙介质中非饱和渗流的水势分布与变化

水势反映土壤水的能态 ,而水势梯度则是决定水流方向和速度的重要因素。本文主要介绍非饱和水通过以黄土 (细颗粒 )和石英砂 (粗颗粒 )组成的双层孔隙介质渗流的水势分布和变化的实验方法和主要实验结果 ,用以进一步分析解释以前工作中观察到的非饱和水在双层孔隙介质中的绕流现象。实验结果表明 :在喷水强度一定情况下 ,石英砂层中的水势随石英砂层厚度的增加而减小 ;在石英砂层厚度一定情况下 ,石英砂层中的水势随喷水强度的增加而增大 ;石英砂层上方的水部分通过石英砂层向下流动 ,部分绕过石英砂层向下流动 ;绕过石英砂层的水部分地紧贴石英砂层下表面向石英砂层下方的黄土中流动。

春季青藏高原绕流作用变化特征及其影响

受青藏高原地形影响,低层西风气流在高原西侧分支,从南北两侧绕流,于高原东侧汇合,在其边缘附近形成一正一负2个对称的涡旋(下称"涡旋对")。文中利用NCEP/NCAR提供的1951—2004年再分析资料,研究发现涡旋对在700hPa上最明显。将700hPa正、负涡旋对平均涡度之差定义为春季绕流指数,可以定量地表征高原绕流作用强弱。研究还发现,1951—2004年春季绕流指数存在准18a、准10a、准4a的周期振荡,春季绕流指数能较好地反映高原绕流作用的强弱。利用全国160站1951—2004年气温和降水资料,研究春季绕流作用对中国天气气候的影响发现,强高原绕流作用不仅有利于中高纬冷空气向中国北方输送,使西北、东北部分地区春季气温偏低,而且也有利于冷空气绕高原南下,使江淮部分地区春季气温也偏低;同时也有利于高原东南侧的暖湿气流向华南及江南地区输送,偏南暖湿气流和偏北冷干气流在32°N附近辐合偏强,有利于江淮地区春季降水偏多。此外,春季绕流指数对长江中下游及淮河流域夏季气温具有指示意义,当春季绕流指数偏强(弱)时,同年长江中下游及淮河流域夏季气温偏低(高)。

一种绕流管束雷诺数和特征尺寸计算新方法

针对匀速进气横掠管束的流动,采用Fluent软件和标准k-ε模型,建立二维网格进行了数值模拟。以绕流管束的沿程压降为流道流动压降的当量压降,分析了不同管束尺寸和不同流速下流动压降的变化规律,得到了绕流雷诺数及其特征尺寸随管束结构参数和流速的变化关系,据此提出了一种绕流管束雷诺数和特征尺寸计算的新方法。数值模拟结果表明,在绕流管束雷诺数及其特征尺寸计算中同时考虑管外径、管间距、排间距和管间流速的影响时,得到的绕流管束雷诺数及其特征尺寸能更真实地反映绕流管束结构尺寸和流速对流道或流场特征尺寸de的影响。

碳纤维出丝槽流系统结构尺寸优化

为减小碳纤维原丝生产工艺中双扩散过程对原液细流进入浴槽凝固成初生纤维的影响,必须保证出丝槽流系统中流场的稳定性.采用时变雷诺方程和标准k-ε湍流模型,模拟计算不同形状和结构尺寸的喷丝孔外罩对碳纤维出丝槽流系统流域中湍流的影响.利用不同长高比二维矩形钝体模型计算高雷诺数下绕流的情形,对比不同尺寸下尾流内湍流的大小,分析得到较优的结构参数.结果表明,外罩长高比是影响湍流大小的主要因素;长高比增大有利于减弱尾流内的湍流;当长高比接近4时,喷丝口处湍流较小,但长高比再增大,湍流减小程度不明显.

关于地形绕流作用的数值模拟

本文的目的是为了研究复杂地形中的中尺度环流特征。在统计分析黑龙江省地形－环流－暴雨关系的基础上，应用一层σ坐标中尺度模式对局部复杂地形进行数值模拟。选取的个例是一次北上台风和西风带冷空气相结合的暴雨过程。模拟结果表明，有一些明显的中尺度地形辐合带（１００～２００ｋｍ）与暴雨中心相对应。最强的辐合带出现在喇叭口地形附近。另外，在一些山包背风坡也有较强的辐合带。理想的椭圆形孤立山地的试验，更清楚看出地形周围的气流分布。绕流作用造成的迎风坡辐散和背风坡辐合非常明显。这说明，在暴雨中尺度诊断分析中，除了考虑地形爬坡作用外，还必须重视地形的绕流作用。

不同喷淋量对核废物处置库顶盖毛细屏障效应的实验研究

采用箱体实验方法,通过对粗-细砂交界面水分穿透量和绕流量的定量观测以及基质势的测定,模拟降雨条件,探讨了喷淋量分别为5、10、15、20、25mm/d时对核废物处置库顶盖(粗-细砂交界面)毛细屏障效应的影响。基质势的测定结果表明,在没有达到粗砂进水基质吸力之前,水分在粗-细砂交界面累积量增加并未及时发生横向流动;当交界面的基质吸力达到进水基质吸力后,穿透发生;此后交界面的基质势又很快减小,水分主要发生横向绕流。随着喷淋量的增大,对于粗-细砂交界面,无论是喷淋期间基质势的增加程度还是喷淋结束后基质势的降低程度都很明显;相比较而言,细砂层的基质势变化很小。水分相对绕流量测定结果表明,喷淋量不大于5mm/d时,不会发生穿透;随着喷淋量的增大,通过粗-细砂交界面的穿透量逐渐增大,而横向绕流量随之减小,当喷淋量达到25mm/d时,水分相对绕流量减少至39.7%。

高峰时段绕行票价优惠策略研究

上海轨道交通客流分布在时间和空间上呈现不均衡的特点。目前上海轨道交通售检票系统已实现一票换乘,乘客可依据乘坐的里程、时间、次数、舒适度等因素选择不同的乘坐路径。绕行票价优惠策略旨在寻找避开高峰时间客流拥堵区段的绕行路径,通过在绕行路径换乘站中设置刷卡标记等方式,实现对避堵绕行乘客的识别和票价计费的优惠,从而诱导乘客绕开高峰拥堵区段,达到均衡网络客流的目的。

粘性土河床桥台冲刷计算

应用流体力学原理对桥台绕流的流场和旋涡体系进行了分析。根据水工模型试验资料 ,运用水力学连续性原理 ,结合粘性土的特点 ,建立了粘性土河床桥台冲刷计算公式 ,以供设计人员参考。

双层孔隙介质水阻与绕流量分析

根据以往的实验研究,双层孔隙介质对水分流量的分布有着比较大的影响。通过相关的实验,确定了影响绕流的一些因素。针对双层孔隙介质的水阻与流量之间的关系展开分析,推导出一些水阻与流量的相关基本公式,可以对于双层孔隙介质,乃至多层孔隙介质的各区域流量分配进行比较合适的初步计算。

流量计直管段适用长度的探讨

现有流量计中,除了容积式流量计、科里奥利质量流量计之外,其他流量计对前后直管段有特定的要求,且不同类型的流量计所要求的直管段长度也差异悬殊。直管段长度不够时引起流量测量不确定度增大的原因:流体流过弯管或阀门时,速度分布产生畸变,导致实际流量系数与出厂标定时的流量系数不一致。常用对策包括:管线绕道法,简单易行;降低精确度指标,在普通监测和过程控制中亦经常采用;将流量传感器在管道上的安装方位选择在最有利的位置;加装流动调整器和选用直管段长度要求低的流量计。同时,对以上几种对策进行了比较与分析。

深水明渠特殊施工围堰绕流水力特性研究

大型调水工程通常采用深水明渠输送,受供水保证率制约,渠道边坡衬砌板的修复通常只能在不停水条件下进行。内静外动钢围堰目前采用的是一种新的深水渠道水下施工技术。为评估施工对渠道输水的影响,对钢围堰绕流水力特性开展研究十分必要。通过采用三维水动力数值模拟与概化物理模型验证相结合的方法,对比分析了钢围堰渠段的水深场和流速分布的空间变化。研究表明钢围堰绕流影响了上下游渠道的流态,形成约0.11 m的局部水头损失;上游壅水长度约40 m,平均壅高约0.15 m;缩窄段局部水面跌落,流速增大为上游来流的1.58倍;下游扩散段有回流区,造成湍动能集中耗散,同时卷吸作用则对截留施工漂浮物有利。虽然钢围堰渠段的水流结构历经收缩与扩散的调整,但过流总体比较适顺,对渠道过流能力影响较小;研究成果可以为深水明渠护坡的不停水维修施工提供技术支撑。

浅述超深地下连续墙工程的施工技术难点及对策

随着城市化进程的持续发展,基础设施的建设规模大幅增长,其中轨道交通和高层建筑所需的超深地下连续墙基础工程也逐渐增多。以天津滨海新区于家堡交通枢纽工程的超深地下连续墙基础施工为例,详细介绍通过改进施工工艺,克服施工中的不良地质问题、保证地下连续墙施工精度和防水效果的措施与方法。

青藏高原冬季1月绕流的变化特征及其对中国气候的影响

利用1979~2019年NCEP/NCAR再分析资料和中国地面基本气象要素日值数据集(V3.0)的气温和降水资料,首先定义了客观表征冬季青藏高原南北两支绕流变化的指数,然后分析了其不同的变化特征,并采用相关分析、合成分析等方法初步研究了青藏高原南北两支绕流异常变化对中国气温和降水的影响机制。主要结果有:(1)青藏高原冬季北支绕流和南支绕流之间呈显著的负相关;北支(南支)绕流强、南支(北支)绕流弱时,对流层中低纬度地区从高原西部到我国东部沿岸为一个大范围的异常反气旋式(气旋式)环流系统,500 hPa高原的中部为一个异常反气旋(气旋)环流中心。(2)青藏高原冬季南北两支绕流的变化对中国冬季天气气候有显著影响。当青藏高原北支绕流强(弱)时,中国除东北是气温偏低(高)、降水偏多(少)外,河套、青藏高原及长江以南则是气温偏高(低)、降水偏少(多);当南支绕流强(弱)时,中国气温普遍偏低(高),东北及新疆北部是降水偏少(多),南方大部分地区是降水偏多(少)。(3)分析高原绕流异常变化对中国天气气候的影响机制表明:当青藏高原北支绕流强、南支绕流弱时,中国东部35°N以北的对流层中都是异常西北风,35°N以南都是异常东北风,受高原异常纬向绕流影响,对流层大气为明显的"正压结构";相应的对流层底层从南到北为一致的异常西南风,850 hPa以上35°N的之间为反气旋式切变和下沉运动异常,300 hPa以下异常偏暖,这些条件加强了下沉增温,导致中国东部气温偏高、降水偏少。当青藏高原南支绕流强、北支绕流弱时,对流层中的纬向风异常则为明显的"斜压特征",异常西风呈现为从对流层低层到高层、低纬度到高纬度的倾斜的带状特征,其下方自华南近地面到华北200 hPa的"三角形"状异常东风,配合相应的经向风异常和华南到华北的异常上升运动,低层为"三角形"状的异常冷气团向南切入到中国南海,中上层为异常偏暖的西南气流在冷气团上自南向北爬升到中高纬度地区,导致中国大范围的气温异常偏低、降水偏多。