90°弯道明渠横向环流的大涡模拟研究

采用气液两相流大涡模型模拟90°弯道明渠水流的水力特性。使用有限体积法对控制方程进行离散;使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解速度与压力的耦合;采用了VOF(Volume of Fluid)法模拟自由水面。通过计算得到弯道处流速、压强系数、横向环流强度等水力参数的分布规律。分别比较弯道纵向流速与横向流速的模拟值与实验值,二者吻合较好。通过分析弯道环流的流态特征得出:因受重力作用与水流在流经弯道时发生的离心现象的影响,凸岸附近较凹岸存在较大的二次流强度的结果;凸岸与凹岸压强系数均沿程增大,当达到弯顶时,水面横比降达到最大值;弯道横向环流强度随弯道角度增大而逐渐增大,其最大值出现在明渠底部。

弯道横向环流试验及分析

文章阐述了弯道横向环流的形成机理,建立了180°矩形断面弯道的概化模型,据此来分析弯道水流环流的流态特征。根据环流强度在不同剖面的沿垂线分布情况和等值线图,分析了弯道环流强度。通过流场在弯道各种断面的情况,得出的弯道环流特性可为相关的理论研究及工程实践提供理论基础。

弯曲分汊河道江心洲对横向环流分布的影响研究

结合长江中下游监利河段弯曲分汊情况拟定出概化模型,通过对江心洲从右到左的演变实验数据分析,得出了在同级流量时,随着洲头及边滩的推移,江心洲对水流的作用:产生的横向环流和环流强度分布规律,环流的存在引起水流的循环和泥沙的横向搬运作用,对于弯曲型河段的造床过程起作用,为解决弯曲分汊河段浅滩的演变机理等一系列问题提供一定的理论依据。

伶仃洋河口横向环流

横向环流存在于大多数河口中,在河口的动量平衡和物质输运过程中起着重要的作用,其形成的机制众多。本文利用三维水动力模型EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code),结合1989年和2002年的实测数据对伶仃洋河口进行研究,得到了伶仃洋河口在洪季和枯季时期不同的水动力和盐度分布结构。在文中选取了具有代表性的两个断面,针对洪枯季、大小潮以及涨落潮等不同时期的横向流结构和盐度剖面分布特点进行比较和分析。结果显示,受局地的径、潮流条件和地形约束影响,横向环流结构并不能充分形成,在不同的区域表现出截然不同的结构特点。伶仃洋河口横向环流主要是在径、潮流与地形三者之间的相互作用下形成的,不同的区域的形成机制存在差异。综合分析后,本文认为伶仃洋河口的横向环流在该区域的动力过程中相对较为次要。

磷化氢横向环流熏蒸技术在稻谷储藏中的应用

研究了18 m跨度平房仓磷化氢横向环流熏蒸系统设计方案和横向环流熏蒸技术在稻谷储藏中的应用工艺。粮堆内部磷化氢浓度检测结果表明,在磷化氢横向环流时粮堆内各竖直截面和水平层面磷化氢浓度分布均匀,变化趋势一致,没有熏蒸死角。与传统整仓熏蒸相比,采用横向环流熏蒸技术熏蒸粮堆时,磷化氢浓度均匀,熏蒸时间短,能够快速达到杀虫浓度;且覆膜密闭,能延长磷化氢浓度的保持时间,有效降低磷化氢用药量。

平房仓惰性粉横向环流杀虫效果研究

为优化横向通风系统下惰性粉的施粉工艺,研究了在18 m跨度的早籼稻平房仓中,运用比较预埋于粮堆内不同部位试虫笼中试虫死亡率的方法,初步判断环流方式施粉后惰性粉气溶胶的分布均匀性和防虫效果。结果表明:横向环流可以使惰性粉气溶胶贯穿粮堆,在粮堆内的分布比较均匀,施粉结束15天后玉米象、谷蠹、赤拟谷盗以及长角扁谷盗的校正死亡率分别为27.0%、37.8%、4.6%、54.2%。

小麦高大平房仓磷化氢横向环流熏蒸技术研究

研究了60 m×21 m平房仓磷化氢横向环流熏蒸系统设计方案和横向环流熏蒸技术在小麦储藏中的应用工艺。密闭小麦粮堆内部磷化氢浓度检测结果表明,在磷化氢横向环流时粮堆内各竖直截面和水平层面磷化氢浓度分布均匀,变化趋势一致,没有熏蒸死角。与传统整仓熏蒸相比,采用横向环流熏蒸技术熏蒸时,磷化氢浓度均匀,熏蒸时间短,能够快速达到杀虫浓度;且覆膜密闭,能延长磷化氢浓度的保持时间,有效降低磷化氢用药量。

对反弓煞、离心力、惯性、横向环流、煞心理的思考

不可否认,张艳丽、邵玉华《意外伤病败财——反弓水》一文中的例子可能有的来自网络,但作者选材之精、之有代表性、之切题,却令人叹为观止。六个例子,三个方面的内容,概括了风水形煞之一的反弓煞的主要形式及危害,叫人小心,启人警惕。三个方面的例子,形象地描绘了反弓煞的三种主要类型：一是最典型的,也是最常见由反弓路产生的反弓路煞。

弯道横向环流对处理泥砂的功能技术探讨

在多沙性河流上,泥砂处理是水利工作者们多年来一直积极探讨的问题,就新疆乌什县秋格尔引水枢纽工程多年运行管理存在的泥砂问题,通过抬高引水道进口底板高程、人工弯道横向环流、功能设施布置的综合措施,力求达到引清冲砂的良好效果,对农业引水灌溉、工业梯级发电、周边生态环境等国民经济的发展具有重大的现实意义。

“91.7”梅雨锋横向次级环流稳定维持原因初探

利用多层非线性平衡ω方程、湿静力稳定度倾向方程以及水汽通量散度方程诊断分析了“９１．７”梅雨锋横向次级环流稳定维持的原因。结果发现，稳定性凝结加热的正反馈对横向次级环流的维持起了重要作用。

黄河什四份子弯道冰下环流特性研究

为分析弯道冰下水流结构与环流分布特征,利用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对什四份子弯道的冰下流场进行了测量,通过测量弯道的冰厚、水深、流速,分析了弯道断面冰情与冰下环流分布情况。结果表明:弯道冰下水流并不完全呈现双螺旋结构,冰封期环流集中在弯顶凹岸侧和弯顶后凸岸侧,易产生在相邻冰塞之间或是冰塞与河岸之间;环流区域环流旋度沿水深线性增大,非环流区域环流旋度则线性减小,同一位置的不同流层环流旋度大小分布基本一致,弯道后半段大于前半段,弯顶前凹岸侧大于凸岸侧,最大环流旋度位于弯顶凹岸侧,约为0.91。

人类活动对珠江伶仃洋余环流结构的影响研究:以洪季小潮为例

近20 a来,受高强度人类活动影响,珠江伶仃洋滩槽已发生远超自然过程的异变,其河口动力结构必然发生响应,影响物质输运过程。本研究利用三维水动力数值模型,探讨了伶仃洋河口小潮期余环流结构的变化特征及原因。结果表明:近20 a来伶仃洋底层余流强度提高,沿深槽上溯时向中滩偏转,易引起泥沙汇聚于此。中滩存在表层向西,底层向东的横向余环流结构,主要由非线性对流项和科氏力项驱动。中滩大规模采砂后引起对流项变化,造成余环流结构东移,表、底层余流增强,可加快表底层物质交换。西槽内存在表层向海、底层向陆的纵向余环流结构,主要由正压和斜压梯度力驱动。受浚深影响,向陆斜压梯度力和非线性对流项均增强,引起表层余流减小22%,而底层增大24%,这将削弱小潮期西槽内水体交换能力,即减慢物质输出,易造成西槽淤积、水环境恶化等影响。研究成果对研究人类活动干扰下的河口余环流结构及物质输运响应具有一定借鉴意义。

计算弯道环流的通用公式

针对罗索夫斯基弯道环流公式推导过程中存在的问题 ,在其模型方程中 ,增加底床不可滑动条件 ,耦合求解得到了弯道环流公式和水面横比降公式 ,并应用数值逼近方法 ,对弯道环流公式进行了简化 ,以便于弯道环流的理论计算和工程应用。通过对光滑和粗糙床面条件下弯道环流实验资料的验证 ,并与罗索夫斯基公式、Odgaard公式、张红武公式进行了比较 ,表明本文公式与实际值最为符合。因此 ,本文得到的弯道环流公式 ,形式较为简洁 ,易于计算 ,而且适合不同粗糙度的床面 。

长江河口北槽弯道环流的涡度研究

基于ADCP走航观测得到长江河口北槽弯道附近3个横向断面(AD3、AD5和AD6)的流速资料,采用涡度方法,本文计算、分析了弯道环流与混合在垂直横向上的时空分布、影响因素及其重要性。3个横向断面上均存在由不规则界面分开的二层结构的横向环流。半拉格朗日余流的计算结果显示:(1)小潮期间,AD3、AD5和AD6断面呈现表层向海、底层向陆的纵向环状半拉格朗日余流;大潮期间,呈现表、底层均向海的纵向半拉格朗日余流;(2)小潮期间,AD3断面呈现表层向北导堤、底层向南导堤的横向环状半拉格朗日余流;大潮期间,AD3断面中间区域呈现表层向北导堤、底层向南导堤的、而断面两端区域则呈现表层向南导堤、底层向北导堤的横向环状半拉格朗日余流;(3)小、大潮期间,横向断面AD5和AD6均呈现表层向北导堤、底层向南导堤的横向环状半拉格朗日余流;(4)"纵向半拉格朗日余流"在–0.2—0.7m/s;横向半拉格朗日余流"在–0.15—0.2m/s;(5)纵向半拉格朗日余流在横向上有明显变化。对弯道环流的进一步分析表明:(1)斜压梯度、内部摩擦致混合和底部摩擦致混合这三项各自的纵向分量是驱动纵向环流形成的主要因素,"纵向动量的横向重新分布项"次之,离心力和地转的影响可忽略;(2)横向斜压梯度和内部摩擦致混合项是驱动横向环流形成的主要因素,离心力、地转和底部摩擦致混合次之;(3)横向环流可能通过"纵向动量的横向重新分布项"减弱纵向动量,从而可能减弱纵向环流。

第二章 纵向流速和横向流速沿弯道宽度和长度的分布(三度流)

§1.横向流速沿河宽的分布前面讨论了没有考虑制约水流的边璧的影响时,确定宽阔河流弯道处横向流速的各种方法。在这一节内。

斜交桥墩影响下的弯道水流运动三维数值模拟

斜向建设的桥墩常见于天然弯曲河道中,其改变下游水流运动趋势,并对堤防稳定产生不利影响。为探究连续弯道中斜交桥墩对水流运动特性的影响,运用MIKE Zero系列软件中的水动力模型对圆柱形桥墩不同建设位置及桥墩与河道呈不同斜交角度的工况进行数值模拟,分析各工况下桥墩对水位和流速的影响。研究结果表明:在弯道不同位置布设不同斜交角度的桥墩时,各位置墩前最大壅水高度均在桥墩斜交角度α为30°~60°时呈增大趋势;此外,各工况平面流速均随斜交桥墩偏移的方向增大,且桥墩斜交角度越大首末组桥墩周围流速相差越大。修建桥墩后的弯道中心区域墩后断面横向流速及纵向流速均较无墩情况下降低,且随桥墩斜交角度的增大流速降低现象愈发明显,但弯道凹岸及凸岸区域墩后断面横纵流速均不同程度增大,并始终大于桥墩建设前的流速。相邻弯道间前弯对其后弯的横向环流结构发展进行反向抑制,在弯道连接段修建桥墩时其墩后断面环流范围小于在弯道段修建桥墩时的环流。这些发现为弯道涉河桥梁规划及护岸工程设计提供了依据。

明渠弯道水流运动规律研究现状

自然界中河流经常是弯曲的,使得弯道环流研究成为水力学及河流动力学最重要的课题之一。明渠弯道水流运动规律的研究主要包括弯道水面横比降、横向环流垂线分布和环流流速沿程分布等方面。本文对这三方面的研究成果进行了归纳与分析,并对弯道水流运动规律的研究现状进行了评述。通过罗索夫斯基的实验资料对弯道环流流速分布公式和环流流速沿程分布公式进行了检验比较,向工程界推荐出相应的计算公式。

T型丁坝对90°弯道水力特性影响的大涡模拟研究

为了解决实际河流弯道中水流对凹岸冲刷严重而凸岸泥沙淤积的问题,有必要对弯道中布设了丁坝后的水力特性进行研究。采用气液两相流大涡模型模拟90°弯道明渠增设了丁坝后的水流水力特性。通过比较弯道纵向流速模拟值与试验值,结果吻合较好,得出大涡模型是模拟弯道水流水力特性的有效方法;通过分析弯道处水平面和不同弯转角度横断面的流速和流场分布规律,得出弯道环流的流态特征,即靠近凸岸的近底面处较凹岸近水面处存在较大的二次流强度;在弯道中布设丁坝后可有有效的消除弯道环流,而且T形丁坝无论是在改善弯道水流流态方面还是在自身安全性上都有更大的优越性。

新疆人工弯道式引水枢纽的设计与运行

新疆河流多系山溪性多沙内陆河,其特点是河床纵坡陡,洪枯流量变化大,含沙量大,推移质泥沙占年总输沙量的20%左右。为了解决引水与排沙的矛盾,采用人工弯道式引水枢纽,使其产生横向环流,因而上层清水主流靠近凹岸的进水闸,底层水挟带了泥沙和推移质向凸岸移动,最后从排沙闸排出。实践证明:这种正面引水,侧面排沙的人工弯道式引水枢纽的设计适合新疆河流特点。

弯道取水口河冰运动特性及导冰筏优化设置

采用DynaRICE二维河冰模型模拟弯道及其取水口附近的水面冰运动和堆积过程,探讨弯道取水口导冰筏的优化设计。该模型耦合了水动力方程和冰动力方程,分别采用有限元法和光滑粒子流体动力学法对水动力方程和冰动力方程进行求解。模拟得到弯道取水口处水流水力特性、不同角度导冰筏下河冰运动规律及其受力情况。结果表明河冰靠弯道凹岸一侧运动,并在取水口附近及其下游堆积,横向环流对河冰运动影响可忽略,取水口上游设置角度和长度合理的导冰筏可有效阻止河冰进入引水渠。但是,下游也需设置导冰筏来防止河冰在取水口下游堆积及向上游延伸到取水口。