明渠挟沙水流的两相流模式

本文从两相流基本方程出发对明渠挟沙水流含沙量、流速垂线分布及近底层平均流动特性进行了理论研究，建立了一个新的泥沙扩散方程，并用大量资料进行了验证．结果表明：现有含沙量公式和流速垂线分布公式只是本文理论模式在低含沙量条件下的简化形式。当含沙量增加时，固相泥沙对流动结构的影响亦趋显著而不可忽略．精确模拟水沙流动，需要发展高级的两相湍流模式．

泥沙对挟沙水流流动结构影响的研究

应用MicroADV研究了不同粒径的泥沙颗粒在不同水力条件下对水流流动结构的影响。实验发现:挟沙水流流动结构的变化不仅与颗粒的大小密切相关,而且与水流流动条件有关,颗粒对水流结构的影响随着水力条件的变化而改变:在强水流条件下,不论粗、中、细泥沙都不改变主流区的流速分布及紊动强度;在中等强度水流条件下,粗、中、细三种颗粒的加入都使流速大于相同条件的清水水流,而其紊动强度则较清水水流低;在弱水流条件下,三种颗粒的加入都不改变水流的流速分布,但粗颗粒使水流紊动强度显著增大,而中、细颗粒基本不改变其紊动强度。

挟沙水流中空泡溃灭的实验研究

利用高速摄影方法观测了挟塑料沙水流中不同流速、不同含沙量工况下由电火花生成的空泡的溃灭过程，分析了水流流速对空泡运动形态的影响。

挟沙水流卡门常数的理论研究

挟沙水流的流速分布,特别是其中的卡门常数,一直是冲积河流水力学研究的热点问题之一。实测资料表明挟沙水流流速分布仍遵循对数流速分布规律,但在主流区的卡门常数要小于清水时的卡门常数,而在近底区的卡门常数与清水基本一致。在引入颗粒切应力的基础上,从理论上推导了同时适用于主流区和近底区的统一流速分布模型。利用该流速分布模型,得到挟沙水流的卡门常数沿垂线是变化的结论,即从近底区的约0.4渐变到主流区的小于0.4。并给出了主流区卡门常数的理论表达式,认为主流区卡门常数与近底区的泥沙浓度和泥沙粒径有关。该卡门常数的理论公式与实测资料较为吻合。

挟沙水流紊动扩散系数的研究

本文通过理论分析，得到剪切紊流中紊动粘性系数υｔ（紊动扩散系数）沿水深服从Ｆ分布，用于计算悬移质含沙量沿垂线分布与Ｒｏｕｓｅ公式、张红武公式一致，规律符合实际，可用之于紊流计算与分析．

挟沙水流紊动结构研究现状及进展

本文系统总结了清水、低含沙水流和高含沙水流的紊动结构研究现状：包括研究理论与方法、试验手段、现有成果与存在的分歧。提出有待研究的问题。

基于分形理论的挟沙水流掺混长度分析

采用爱因斯坦和钱宁的试验数据,基于分形理论计算和分析了掺混长度的分形维数,结果表明:①挟沙水流掺混长度分维值的取值范围为0.0175<D<1,且掺混长度分维数与含沙量呈正比关系;②建立的挟沙水流的掺混长度公式是合理的;③水流含沙量与掺混长度呈反比关系。

弯曲型河道挟沙水流运动规律研究进展

弯道水流 (包括挟沙水流 )运动规律的研究 ,在水利工程学的许多领域中 ,占有重要的位置。本文着重对弯道水流水面横比降、横向环流、纵向垂线平均流速分布规律及弯道输沙特性研究进展进行了阐述分析 ,以便为生产科研方面服务。

挟沙水流中石油类污染物输移转化的数值模拟

利用一维数学模型模拟了挟沙水流中石油类污染物输移转化现象。在所使用的数学模型中引入了基于固-液两相流基本守恒关系得到的吸附态、溶解态污染物输移转化方程,用以反映泥沙运动、河床冲淤与污染物输移转化的强耦合过程。文中对水槽及天然河流中石油类污染物输移过程的模拟结果表明,本文结果较好地反映了泥沙运动、河床冲淤对污染输移的影响,可用于挟沙水流中石油类污染物输移转化的模拟。

挟沙水流泥沙浓度分布的试验研究

通过挟沙水流泥沙浓度分布的试验 ,研究泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布之间的内在联系 ,试验结果表明泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布一致性较好 ,建立了泥沙浓度和紊动强度沿垂线分布之间的关系式。分析了关系式中泥沙浓度、泥沙的中值粒径对系数K的影响 ,中值粒径的影响较泥沙浓度对系数K的影响大 ,系数K随中值粒径的减小明显减小。并在此基础上进一步建立了泥沙浓度与流速。

挟沙水流中悬浮颗粒的漂移—扩散方程

本文基于固液两相流动双流体模型的基本方程推导得到了挟沙水流中悬浮颗粒的漂移—扩散方程。该方程表明 ,除重力外 ,作用在颗粒上的升力、虚拟质量力、Basset力等 ,以及颗粒间相互作用都会影响颗粒浓度分布。对明渠中悬浮颗粒浓度垂线分布分析结果表明 ,在床面附近有较大值的升力是使得悬浮颗粒浓度在趋近床面时增大趋势趋缓 ,甚至趋向于零的重要因素 。

漫滩挟沙水流流速横向分布研究

在建立漫滩挟沙水流掺混区横向涡粘性系数表达式的基础上，根据水深平均的水流运动方程，得到掺混区流速横向分布公式，经验证，该公式与实测资料基本上吻合．

论明槽挟沙水流的阻力

从挟沙水流的能量平衡原理出发 ,指出泥沙的运动从两个方面影响水流的阻力 :一是由于卡门常数的减小而引起的阻力减少 ,二是由于推移质泥沙的存在而引起的阻力增大。两者对阻力的作用正好相反 ,因而挟沙水流阻力比清水可能减小、增大及不变 ,取决于两者的对比程度。并从理论上给出了动平整床面挟沙水流阻力的计算公式 。

挟沙水流卡门常数的影响因素

挟沙水流卡门常数是反映泥沙运动对水流结构影响的重要参数之一,本文回顾并讨论了挟沙水流卡门常数的计算公式及其影响因素。基于影响因素的量纲分析,得到了影响挟沙水流卡门常数的无量纲参数的关系式,由水槽实验资料确定出卡门常数的计算公式。经有关实验观测资料和长江、黄河实测资料的检验,表明本文所得公式计算的卡门常数与实验观测资料和野外实测资料的分析值均符合较好。

关于挟沙水流流速分布问题

挟沙水流的流速分布是泥沙动力学中一个尚有争议的问题 ,为了深入研究这一问题 ,对爱因斯坦和钱宁等的变 k模式和 Coleman模式进行了进一步分析。发现变 k模式的 k值与 Coleman尾流强度系数 Π之间存在一一对应的关系 ,并推导了这一数学关系。

挟沙水流浓度脉动特性研究

挟沙水流的速度脉动导致了泥沙浓度的脉动 ,文章利用MicroADV超声流速仪信号强度与泥沙浓度之间的关系 ,观测了挟沙水流浓度的脉动特征 ,对浓度脉动信号采用小波分解 ,对比分析了挟沙水流速度脉动与浓度脉动之间的关系 .结果表明 ,无论从微观结构 ,还是外在特征 。

明渠挟沙水流中悬移质的床面平衡浓度

本文通过泥沙颗粒运动的概率密度输运方程,推导出床面附近运动的泥沙颗粒的概率密度函数及相应的泥沙颗粒向上运动和向下运动的通量,建立了计算明渠挟沙水流悬移质床面平衡浓度的关系式。通过与试验资料及经验公式的比较对本文建立的关系式进行了检验,结果表明本文所得计算公式与实际符合较好,可用于悬沙床面平衡浓度的计算。

挟沙水流紊动特征的小波分析研究

采用三阶Db3小波函数对挟沙水流脉动流速进行消噪 ,小波分析较好的时频特性能有效地消除原始信号的高频噪声。将消噪后的脉动流速用不同尺度的小波进行分解 ,较大尺度下的小波分解刻划信号的总体趋势和形状 ,体现湍流的相干结构 ;而较小尺度下的分解则反映信号变化较快的高频部分 ,反映湍流的小尺度旋涡的各向同性的无序紊动特性。

挟沙水流中含沙量沿垂线的分布规律

本文在前人已有成就的基础上，采用笔者的挟水流流速公式求解扩散方程，得出了适用性强且与大量实例测资料符合的含沙量沿垂线分布公式。

挟沙水流中沙粒对底壁湍流猝发的影响

本文在常规的边界层方程中保留了法向压力梯度项和增加了固粒对流体的作用项，结合Ｂａｔｃｈｅｌｏｒ［１］对交界面提供的分析方法和小扰动稳定性理论，由理论分析和计算得到了包括沙粒之类的悬浮体的尺寸、比重、流动Ｒｅ数、两相速度差以及扰动波数与水流底壁湍流猝发角的关系，计算结果与Ｒａｓｈｉｄｉ等［２］的实验结果相符，文中所得结果有助于进一步了解江河底部水流的流动特性以及泥沙的沉积和输运机理。