水流翻石问题与水流切割

修建水电站需要进行大江截流，在截流的最后关头——龙口合拢时，常常会在电视画面上看到，载重卡车上抛下的巨大混凝土石块被水流冲走的镜头．在人们的想象中，水是柔软的，水流的力量是不大的，所谓“柔情似水”，实际上却能冲走巨大的石块，实在让人惊叹．     

煤层气在非饱和水流阶段的非定常渗流摄动解

煤层甲烷由煤层的割理裂隙系统流入生产井一般经历：单相水流、非饱和流和气、水两相饱和流三个阶段，在非饱和流阶段，储层压力降至临界解吸压力之后，储存在煤基质中的吸附气体少量被解吸出来形成互不连续的气泡并阻止水的流动，含气量尚未达到饱和程度。同时煤层甲烷运移包含渗流场、变形场和应力场的动态耦合过程。本文考虑渗流过程中水-气两相不溶混流体与固体耦合作用，建立了非饱和水流阶段非定常渗流问题的流固耦合数学模型，对该强非线性一维数学模型采用摄动法和积分变换法进行解析求解，并讨论了其压力动态特性，分析了压力随饱和度S及时间t变化的规律和气相及耦合作用的影响，这些研究对煤层气、石油和天然气的开采等地下工程领域具有一定的指导意义。     

近十年来流动测量技术的新发展

流动是一种跨行业、跨部门、跨学科的现象。现代空气动力学、流体力学、热力学、水力学以及航空航天工程、水利水电工程、热能工程、流体机械工程都提出了一系列复杂流动问题，其中包括高速流、低速流、管道流、燃烧流、冲击流、振荡流、涡流、湍流、旋转流、多相流等等。这些流动都需要人们提供新的测量方法和新的量测仪器、使之能够适应单点向多点、平面向空间、稳态向瞬态、单相向多相方向发展，这就促使人们不断利用新技术，发展新原理，采用新结构和新工艺，以改善食品性能，增强讯号处理能力，提高仪器的测量精度。同时简化操作技术，使之便于推广应用。近10年来，伴随着光纤技术、芯片技术、激光技术、数字信号处理技术，图形、图像处理技术以及计算机技术的日益成熟和完善，流速测量技术也随之得到了新的发展。本文就这些发展作一扼要介绍。     

明渠气二相流的双流体模型

从解决平均二相流基本方程的封闭问题出发,分析了水利工程中气水二相流的特点,介绍了据此提出的可用于水利工程稀疏气泡流计算的双流体模型,并对明渠气水二相流进行了算例验证。     

高坝挑流冲刷坑中掺气水流的流速量测及其特性分析

本文研究了利用热膜技术量测掺气水流的时均流速和紊动结构有关的技术问题，首次成功地量测了三峡溢流坝模型冲坑中掺气水流的时均流速与脉动流速，并对脉动流速和脉动压强的相关关系作了分析研究，把目前冲坑水流特性的研究推进了一步，对研究冲刷过程和探讨消能机理有重要的理论价值与实际意义     

台阶式溢洪道掺气特性的试验研究

通过试验研究了台阶式溢洪道上的掺气现象以及掺气区域的划分，试验表明，台阶式溢洪道沿程掺气可以分为非掺气区、掺气发展区和掺气充分发展区等三个区域；断面掺气分为台阶影响的含气区、楔形清水区、水中气泡区和空中水滴区。试验还测量了台阶式溢洪道上的断面掺气浓度及其沿程分布，计算了断面含水率，提出了初始掺气点的计算方法。与光滑溢洪道相比较，台阶式溢洪道具有初始掺气点前移，掺气发生早，发展快，掺气浓度大等特点。     

漫滩水流二次流项系数研究

基于SKM方法,引入二次流项系数,给出了漫滩水流水深平均流速沿横向分布的二维解析解．文中对SERC-FCF的系列试验进行了模拟,计算结果与实测资料吻合较好．在此基础上,进一步研究了复式河道断面形态对二次流项系数的影响,并分析了造成各种影响的原因．计算结果表明,二次流项系数的大小与断面形态有关,而其正负号与二次流的方向有关,这为二次流项系数的选取提供了参考依据．     

用于双向水流发电的导流罩增速性能研究

为提高水平轴水轮机用于双向水流发电时总输出功率, 对一种导流罩的增速性能进行了研究. 以流速比作为导流罩的性能指标, 利用有限元仿真计算不同几何参数时导流罩流速比且对其进行优化, 分析了增速导流罩的安装对水平轴水轮机双向发电性能的影响, 并通过水下拖拽发电试验对仿真优化后的导流罩性能加以验证. 结果表明 增速导流罩长度和角度是影响其性能的关键因素, 在导流罩长度保持不变时, 随着导流罩角度的增加, 流速比呈现先增后减的变化趋势; 当水流速度为1m·s-1时, 加装增速导流罩后发电装置的双向发电功率提高了37%.     

台阶式溢洪道滑行水流水面线和消能效果的试验研究

通过模型试验研究了台阶式溢洪道滑行水流的流态、水面线和消能效果。试验得出,台阶式溢洪道的水流流态分为台阶内部的旋滚流态和虚拟底板以上主流区的流态。台阶式溢洪道水面线的变化与来流量、台阶尺寸和掺气浓度有关。当水流进入台阶段时,水面由于失重有一定的降低,然后逐渐抬高至某一高度后再略有降低;在掺气发生点以前,水面线沿程降低,掺气发生点以后,水面线沿程升高;当水流掺气饱和时,水深沿程不再变化,为明渠均匀流。台阶式溢洪道的消能率是逐级台阶的累积效应。水流通过与台阶之间的碰撞、台阶上的水流漩滚以及水流内部的紊动剪切强化了溢洪道的消能效果。在试验范围内,台阶式溢洪道与光滑溢洪道比较,消能率可以提高40% ~70%。通过试验,得出了台阶式溢洪道滑行水流水面线和消能率的计算方法。     

用PDF方程法分析悬沙垂线浓度分布

从颗粒运动的PDF(概率密度分布函数)输运方程出发。建立颗粒相的质量、动量和脉动速度二阶矩方程．对于明渠二维恒定均匀流。利用垂向动量方程导出了新的泥沙扩散方程。表明颗粒脉动强度梯度、升力、重力沉降和紊动扩散都影响悬沙运动。说明了传统扩散方程的不足．理论分析了水沙两相物理属性和水流条件对泥沙扩散系数和浓度分布特征的影响。并通过细颗粒试验资料的分析进行了定量研究．