生态水力学原理在城市河流保护及修复中的应用

本文根据城市河流的特点,简述了生态水力学的基本原理及其在当今城市河流保护及修复中的应用,详细介绍了公园式生态池塘的构想,提出了通过改变河流的水力特性、调整品种结构和修建公园式生态池塘3种途径改善城市河流现状的对策。

压裂支撑剂回流时地面流程防护的水力学研究

水力压裂工艺过程中 ,裂缝中压力梯度的变化会造成支撑剂回流现象 ,这势必对地面流程造成严重的冲蚀破坏。文章在了解多种地面流程防护措施的基础上 ,采用水力学的方法进行了研究 ,提出在节流油嘴上游高压低速区重力沉砂的方法。此外 ,还介绍了一种有效分离固体颗粒的装置———砂粒捕集器的设计思路和原理。装置模型实验结果表明 ,此种方法能除去天然气以及携砂液中的支撑剂 ,实现对地面流程的有效防护。

水力学及河流动力学基本问题研究的现状与任务

在简要回顾水力学及河流动力学发展历程的基础上 ,概括了本学科当前共同关心的学科交叉、比尺效应、数模鉴定和可持续开发等基本问题。介绍了传统的和新近发展的十个主要研究方向 ,包括水工水力学、河流水力学、环境水力学、电站水力学、生态水力学、海洋水力学、地下水力学、冰水力学、水力学模拟和工业水力学。对基础理论及研究方法、应用水力学和地球物理水力学等领域的若干基本问题的现状与任务进行了探讨。

国家重点实验室管理信息系统的架构设计

国家重点实验室的信息管理系统由于其人员组成和管理方式而具有其特殊性。本文介绍高速水力学国家重点实验室的信息管理系统的构建方案。该方案具有信息随处可得 ;分布式维护管理 ;与国家实验室管理方式接轨 ;

现代工程水力学

介绍了现代工程水力学的性质、任务及其发展历史 ,从新理论、数学模型和实验研究三方面论述了现代工程水力学的发展趋势 .现代水力学的理论框架将发生很大变革 ,研究对象将突破传统的均匀连续介质假设 ,从自然尺度向细观尺度发展 ,非线性理论和随机理论将得到广泛应用 .水力学与计算机技术紧密结合 ,将出现全新的现代化知识体系 ,随着基础研究的不断深入 ,针对工程水力学的紊流研究将有新的突破 ,关于水流与固体、气体的相互耦联作用的探讨将有重大进展 ,水力学将跨向现代化的新阶段 .

21世纪工程水力学发展趋势

从新理论、新技术和数学模型三方面论述了 2 1世纪工程水力学的发展趋势。 2 1世纪水力学的理论框架将发生根本性变革 ,研究对象将从自然尺度向细观尺度发展 ,突破传统的均匀连续介质假设 ,非线性理论和随机理论将得到广泛应用。水力学与计算机技术紧密结合 ,将出现全新的现代化知识体系。随着基础研究的不断深入 ,针对工程水力学的紊流研究将有新的突破 ,关于水流与固体、气体的相互耦联作用探讨将有重大进展 ,水力学将跨向现代化的新阶段。

圆管狭窄下游湍流场流动分离区流体力学实验模型的设计和调试

研究旨在建立和调试体外圆管狭窄模型 ,使之能够配合粒子成像流速仪 (PIV)进行狭窄下游流动分离区速度、湍流切应力的检测和压力传感器的压力检测。采用粒子成像流速仪和压力传感器 ,对模型狭窄下游定常流湍流场速度、湍流切应力和压力进行定量检测 ,初步认识流动分离区速度、切应力和压力的分布特征。实验模型能够较好地配合 PIV和压力传感器进行流动分离区速度、湍流切应力和压力的定量检测 ;圆管狭窄下游流动分离区边壁局部存在明显的低速度、低压力和低切应力分布。

四川水力资源开发和长江上游水土保持的思考

四川具有丰富的水力资源 ,在西部大开发的形势下 ,将大力进行开发。根据四川境内的四大河流流域的水土流失及河道泥沙资料 ,经初步分析 ,认为水土流失与河道泥沙的关系非常密切 ,二者成正相关态势。然后 ,进一步探讨了长江上游水利工程在阻挡流失水土进入长江主河道过程中的地位和作用 ,探讨表明 ,这些水利工程有效地阻拦了流失水土进入长江河道 ;与此同时 ,水利工程 ,如电站、水库等的库容却大大减少 ,降低了工程效益发挥 ,缩短了使用年限。在此基础上 ,还探讨了控制水土流失 ,大力开发四川水力资源和进行长江上游生态屏障建设的措施。在四川水力资源开发过程中 ,对四川 ,对整个长江流域 ,必须工程效益和生态效益并重 ,故应当加强水土保持生态环境建设 。

脉冲式浮射流水力特性的实验研究

目前污水的海洋排放方式可大致分为 2种 :恒定或准恒定流量排放 ;脉冲式的非恒定排放。对工程中更为常见的脉冲式排放在环境受纳水体中的浮射流运动特性 ,动量尺度、底边界对浮射流的影响进行实验研究 ,此项研究方法及初步成果为河底射流冲淤排沙研究工作奠定了基础。

洞塞泄洪洞的水力特性研究

本文提出的洞塞式消能工与孔板非常相似 ,充分利用高速水流经过局部突缩突扩断面产生巨大水头损失实现消能 ,但体型简单 ,洞塞内水流相对平稳 ,消能率很高。本文较为详细地介绍了洞塞消能的特点、洞塞泄洪洞的布置型式和水力学计算。

溢流丁坝附近自由水面的实验研究与数值模拟

在整治河道中,丁坝的存在使得丁坝附近自由水面及流场的三维特性非常突出,对这种三维特性非常突出的自由水面和流场的模拟在计算流体力学的应用中一直是个难点。作者对溢流丁坝附近的自由水面进行了实验研究,应用VOF方法和标准的k～ε模型耦合求解对丁坝附近自由水面的模拟,模拟结果与实测值吻合较好,说明VOF方法可以在丁坝附近自由水面的计算中应用推广。同时,还对溢流丁坝附近的流场进行了预测。

紊动对水体中有机物降解影响的实验

利用专门设计的紊动诱发装置，对不同紊动强度水体进行了紊动对有机物生物降解影响的实验研究．通过３种不同紊动强度的实验，发现紊动对有机物的降解有明显的影响紊动强度越大，有机物的降解率和降解速度越大．通过对较高紊动强度水体的降解实验数据分析发现，在水体有紊动时，有机物的降解反应并不遵循一级反应动力学。

水平多股淹没射流水力特性及消能分析

针对不能采用挑流消能型式的大型水电工程,提出了多股多层水平淹没射流新型消能型式。它是利用与下游消力池底板具有一定高差且基本平行的多股射流进入消能水体的中间,在每一股射流的四周形成强剪切并各有一个较为稳定的三元紊动旋滚的水平多股淹没射流进行消能。对该消能方式的水力特性和消能特性进行理论分析,推导出三元水平多股淹没射流水力参数计算公式,计算结果表明它是一种流态稳定、适应性强、低雾化、高消能率,有利于降低临底流速的新型消能方式。

向家坝水垫塘的实验研究与数值模拟

多股水平淹没射流消力池的大量试验研究结果表明:泄槽的体形以等宽或微收缩为宜;水平方向窄而垂直方向厚的水舌适应水位变化的稳定性较好,能始终保持水平淹没射流状态;表、中孔的最优坎高差应大于中孔水流的主流水深,以使表层水跃的回流漩滚区向两侧表孔溢流面充分扩散,从而减弱或消除中孔表层水跃的横轴漩滚。用三维RNGk-ε紊流模型进行了数值模拟,将计算的消力池底板压强及水深与试验结果进行了对比,两者符合较好。

人工加糙溢流坝复氧实验研究

通过对不同流量、不同加糙溢流坝面情况下的溢流坝复氧实验研究,结果表明,在相同模型装置情况下,流量越大,溢流坝水体复氧效果越小;在等流量情况下,坝越高、加糙物越大的溢流坝复氧效果越明显.将水体自身能量—紊动能和流速应用于溢流坝水体复氧过程研究中,得到了水体氧亏恢复率与紊动能、流速的关系表达式.不同工况的实验资料验证了此关系式的合理性和可靠性,为优化选择河流中建筑物形状以便更好地促进水体生态系统的恢复和河流的自净能力具有重要意义.

滇池湖泊富营养化动力学模拟研究

针对滇池富营养化情况 ,利用实测资料 ,建立了叶绿素a、透明度、藻量与总氮、总磷之间的相关关系式 ,利用水动力学原理建立垂向平均化的水动力学模型 ,并对总氮、总磷及叶绿素a、透明度和藻量分布进行了模拟计算。对滇池湖泊富营养化的控制提供科学依据。

孔板泄洪洞事故闸门动水下门实验研究

在泄洪洞事故闸门动水下门过程中 ,洞内可能产生巨大的噪音和强烈的振动。为了保证孔板泄洪洞的运行安全 ,在理论分析的基础上 ,对孔板泄洪洞事故闸门动水下门过程进行实验研究。试验中 ,量测了泄洪洞沿程的脉动压力 ,事故闸门门井进口的风速等 。

高速淹没冲击射流的压强特性

在试验室中研究了高速淹没射流对挡板的冲击压强特性。射流出流速度为10 36m s～53 86m s、厚度为3cm。测得最大时均冲击压强沿射流流程的变化规律以及挡板上的时均冲击压强的分布特性及扩散宽度。试验结果表明:在高流速范围内,挡板上的最大时均无量纲冲击压强与无量纲射流流程的平方根之间存在良好的直线关系。当射流流程大于80倍出流厚度时,淹没射流产生的冲击压强可以忽略。挡板上的时均压强分布存在较好的自模性,近似符合高斯分布。最后给出了挡板冲击区宽度的定量描述。

紊动水体表面传质系数的实验研究

本文根据紊动扩散理论及气液界面质量传递过程， 提出了紊动水体复氧过程的概化模型． 在对紊动水体复氧过程的研究中， 采用了将由分子扩散引起的氧传递和由紊动扩散引起的氧传递分别进行研究的新方法． 根据在紊动诱发实验装置内进行的大量复氧实验及理论分析， 分别确定了无紊动和不同紊动强度下的表面传质系数， 并建立了表面传质系数与紊动动能之间的定量关系式． 这一关系充分考虑了表面紊动动能对复氧的影响，对于研究紊动复氧水体表面传质系数。