水垫塘三元流态及消能特征的数值和实验研究

采用数值模拟和实验测试相结合的方法对水利工程中高拱坝泄洪水垫塘三元流场进行研究．获得了详细的流态特征，得到了水垫塘三元典型流态概化图．研究了水垫塘消能特性，并据此将塘内水体划分为剪切消能区、撞击消能区和混掺消能区．计算和实验所得的速度场及底板最大冲击动压相比较，二者基本一致．

水力旋流器湍流数值模拟及湍流结构

采用湍流代数应力模型对水力族流器内湍流场进行了数值模拟，数值计算结果验证了实测数据。用数值计算与实验研究相结合的方法深入揭示了旋流器内的湍流结构，结果表明，旋流器内湍动能分布呈两边高中间低的不对称鞍形;;湍动能耗散率分布与湍动能的分布有十分相似的现律;;溢流管端以下内旋流区域中湍流压力脉动强度以及压力相对脉动强度均很大。

低Fr数流动跌坎掺气槽的水力及掺气特性

通过模型试验和理论分析， 研究了低Ｆｒ 数（ Ｆｒ＜ ７） 流动情况下空腔积水对跌坎掺气设施水力及掺气特性的影响． 建立了计算跌坎掺气设施水力及掺气特性的预测数学模型． 给出了射流出射角的修正式； 积水尺寸的计算式； 掺气设施实际运行工况（ 空腔长度、空腔负压、掺气量等） 的预估方法． 研究表明， 低Ｆｒ 数流动情况下， 由于重力作用显著， 积水对水力及掺气特性均有显著影响．

泥沙吸附石油的实验研究

本文通过实验研究了河流泥沙（包括黄土）对石油乳化油吸附的基本规律，讨论了吸附等温关系及吸附量与含沙量、泥沙粒径、溶液盐度、温度等影响因素之间的关系，分析了吸附动力反应过程。

水力旋流器湍流场数值模拟

引言 水力旋流器作为一种简便、易行和高效率的分离、分级和离心沉降设备,已被广泛应用于化工、冶金、石油等众多工业领域中.以往的水力旋流器设计主要是根据大量物理模型试验得出的经验准数方程来求出旋流器的几何结构参数和操作参数.然而,随着水力旋流器应用范围的迅速扩大和人们对其分离(级)性能指标的要求日益提高,传统的按经验或半经验公式进行旋流器设计方法的局限性越来越明显,以及物模试验的耗时费钱,已促使人们开始采用数值模拟的方法,通过对旋流器内部流体运动的深入研究,弄清旋流器的分离机理,以便为提高水力旋流器的分离效率和分级准确度予以理论指导.本文采用了适于水力旋流器液相(水)流场的K-ε湍流数学模型,对水力旋流器内的湍流运动规律进行了数值模拟并根据激光实测结果对部分模型常数进行了修正.

水力旋流器湍流结构控制与能耗降减

The turbulence structure control by adding component parts similar to the large eddy break up device and riblets in the hydrocyclone was investigated by studying the characteristics of the turbulent pressure field,and the relationship between turbulence structure variation and energy consumption reduction was also studied. The results showed that all the time-averaged characteristics of turbulenyt pressure distribution,pressure fluctuation,relative pressure fluctuation and the probability density distribution characteristics of fluctuating pressure in the hydrocyclone were controlled effectively by adding a winged core and adopting a spiral type cone,and the energy consunmption in the hydrocyclone separation process was reduced remarkably.The winged core is very effective in controlling the trubulence structure and reduceing the energy consumption in the hydrocyclone.

调压井事故闸门水力特性研究

对调压井事故门，在电站机组运行台数不同时下闸闸门水力学特性，以及闸门处于不同位置、机组满发、突然全丢弃、闸门受水锤波冲击引起的上浮力进行了系统的测试、比较和分析，还测试了事故闸门静态店门和涌波过程中下闸时的水力特性。关于持住力，计算值和实验值基本相符。对ＷＷＳ电站特大型调压井，事故闸门在上述工况下模型试验表明没有浮起的危险。有关数据对研究调压井事故闸门有十分重要的价值。

高速铁路隧道内人员安全退避距离的研究

我国高速铁路建设已经提上议事日程。当高速列车通过隧道时，由于强大的列车风的存在，隧道中工作人员的人身安全将面临危胁。本文在已知隧道断面平均风速时间过程极值的基础上，利用列车侧面风速剖面的简化模型，建立了隧道中人员安全退避距离与隧道断面底宽、风速标准等因素之间的关系，并据此提出了京沪高速铁路设计时隧道断面底宽和风速标准的建议值及与之对应的人员安全退避距离。

临界细沟水力几何形态问题的研究

从分析细沟床面上切应力出发，在细沟全断面泥沙处于临界起动条件下，导出了细沟临界断面方程并讨论其水力几何要素的变化，进一步提出用细沟密度去分析坡地的土壤侵蚀程度．

小湾水垫塘三元流场的数值模拟与实验测试

对水垫塘流场的研究是深入研究水垫消能问题的基础。但迄今为止,对水垫塘内水流流态特征这一基本问题尚缺乏全面的认识。不仅以数值模拟方法所做的研究较为欠缺(尤其是三元数值模拟),即使物理模型实验,也尚未对塘内三元流场进行全面的测试。事实上,对水垫塘这种复杂流动,有效的方法应是两者的结合。小湾水电站系我国拟建的巨型水电工程,水头高、流量大,对其水垫塘流场的研究具有一定的代表意义。

河流泥沙吸附石油的实验研究

研究河流中的泥沙对石油的吸附和解吸规律对建立水质数学模型及水质预测预报具有重要意义，可为水域石油污染的治理提供依据。本文根据静态实验研究成果，建立了通用的吸附反应方程，在水槽中进行了均匀输沙吸附实验，并用解析解进行计算与动态实验结果进行比较，其结果较为理想。最后对河流底沙的吸附进行了初步探讨，分析了石油向底沙层扩散的过程。

小湾水垫塘水力特性及设计优化研究

小湾拱坝坝身泄洪消能的技术难度已达世界当前最高水平，其水垫塘的优化设计亦是工程中的一大难题。本文通过承担完成国家“八五”科技攻关项目课题研究任务，在对小湾坝身泄洪消能布置方案进行水力模型试验的基础上，应用二维和三维紊流数学模型对多层和多股淹没射流水垫塘流动特性进行了数值模拟，对水垫塘三元流速场和壁面脉动压强的水力特性进行了实测研究；通过对多层射流入流方式的优化计算和实验验证，提出了“１＋１＜１”效应的新观点和最佳入流方式。用人工掺气方法，研究了掺气射流特性，得出了水流掺气可导致时均压强减小，脉动压强增大的结论。文中还讨论了小湾水垫塘采用全面混凝土衬砌的必要性，并对水垫塘底板高程、长度及体型提出了新建议。

高坝空中挑射水流水力特性及消能机理的研究

本文介绍研究高坝泄洪消能空中挑射水流水力特性及消能机理的重要意义;介绍利用作者研制的挑射水流流速仪，为工程模型试验实测挑射水流沿程流速的情况及成果；并在上述实测成果的基础上进行挑射水流流动规律的分析研究。提出挑射水流空中消能率的计算公式及检验消能效果的其它因素。对挑射水流空中消能机理作了分析研究。

河流泥沙对石油的吸附、解吸规律及影响因素的研究

通过静态（搅拌）实验，研究了河流泥沙对石油乳化油的吸附、解吸和极限残留量变化的基本规律。泥沙对石油乳化油的吸附规律符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式，吸附与解吸过程不可逆，在清水中不能完全解吸出来。吸附量与油浓度、沙浓度、沙粒径及溶液中的电解质（盐）浓度等因素有关。根据实验资料建立了吸附等温式、解吸方程、极限残留方程、以及吸附量和极限残留量随泥沙粒径的变化关系式。最后对溶液盐度对吸附的影响作了初步探讨。

水垫塘三维紊流数值模拟及消能分析

开发了能模拟复杂紊流的三维数学模型，编制了大型计算程序，针对拉西瓦水垫塘进行了数值模拟，揭示了水垫塘内速度、压力、紊动能及其耗散率的三维分布规律。获得了详细的水垫塘流态特性。研究了水流紊动扩散及消能特性，反映出紊动和消能大量地发生在射流轴线附近，计算所得的底板最大冲击动压与实验值进行了比较，二者符合良好。

溪洛渡水垫塘流场的数值计算

采用三元k-ε紊流模型，模拟了溪洛渡水垫塘的复杂紊流场。揭示了流场特征量的三元分布规律，获得了详细的流态特征。对于工程中最为关心的底板冲击压强进行了水工模型测试。

急流条件下模拟自由面紊流的“弹性盖”法

文献［１］提出了一种模拟自由面紊流的“弹性盖”法，并实际计算了底部垂向射流流场，其自由面流动性质属缓流。本文研究了在急流条件下“弹性盖”的变形规律，得出了急流条件下只需“弹性盖”变形方向与缓流情况相反即可获得相应的自由面位置的结论，并给出了实际算例。

泥沙起动条件及机理的非线性研究

分析了单颗粒、均匀沙及非均匀沙的起动现象及其机理，认为泥沙的起动属于突变论研究的范畴。从泥沙起动所遵循起动条件的力学规律出发，导出泥沙起动条件方程。在此基础上，利用尖点突变性质对各种泥沙起动现象及机理进行了描述和说明。

圆管流掺气减阻理论研究

本文研究了圆管中气液分层层流、分层紊流及掺气混合紊流情况下的阻力减小规律。理论研究表明，圆管中的气液分层层流、分层紊流，即在近壁层内充以空气，可以在相同的水流量下，使阻力下降，实现减阻。而掺气混合紊流时，只有当壁面附近的含气浓度大于圆管中心处的含气浓度时，才能在相同水流量下，使阻力下降。

泥沙吸附石油的数学模型与试验研究

石油在天然水体中常以浮化油的形式存在．本文通过理论分析和试验研究相结合的方法，较系统地探讨了泥沙对乳化油的吸附特性，建立了相应的吸附模型，研究了含沙浓度、泥沙粒径、乳化油溶液的初始油浓度以及水流条件对吸附量的影响，是对水环境中石油的扩散输移及其转化规律认识的进一步深化．