泥沙起动临界切应力研究

泥沙起动是河流动力学基础理论中最基本的问题之一．从非均匀沙起动的特点出发，研究了泥沙颗粒起动的内在机理及水力、泥沙因素在泥沙起动中的作用．通过对瞬时作用流速及起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度、附加质量力等问题的分析及其表达式的引入，使泥沙起动在理论上进一步完善．采用泥沙颗粒沿床面滚动的模式，推得了非均匀沙起动临界无因次切应力公式．该公式包含了与水流脉动及泥沙颗粒相对暴露度相关的系数．对公式中的系数进行了理论分析，并采用实测资料进行了检验，证明了公式的合理性．     

Influences of the fish-mouth project and the groins on the flow and sediment ratio of the Yangtze River waterway

A depth-integrated two-dimensional numerical model of current, salinity andsediment transport was proposed and calibrated by the observation data in the Yangtze RiverEstuary. It was then applied to investigate the flow and sediment ratio of the navigationchannel, i. e. the North Channel of the Yangtze River Estuary, before and after the firstphase waterway project is implemented. Particularly, the influences of groin length and theorientation of the submerged dam on the flow ratio and sediment load discharging into theNorth Channel were discussed. The numerical results demonstrate that less sediment loaddischarges into the navigation channel, which unburdens the waterway dredging, but in themeantime the flow ratio is also decreased. The flow and sediment ratio can be adjusted bychanging layout and dimensions of the hydro-structures, such as the groin length, the topheight, etc. The effect of the orientation of the submerged dam is more obvious than thegroin lengh.     

非饱和水流问题的迎风差分法及其数值模拟

本文考察了非饱和水流问题模型方程的守恒型迎风差分法.我们基于有限体积方法建立的非饱和流动的守恒形式,分别提出了一阶和二阶迎风差分格式,并对差分格式进行了误差估计,给出了收敛性定理.最后,数值模拟验证了计算格式的有效性.     

新滩口泵站改造方案全流道仿真分析

针对湖北省新滩口泵站钟形流道和28CJ56轴流泵运行振动噪音大、效率低、电机负荷率低等问题,通过全流道数值仿真,分析指出该站流道设计中的主要问题是进水流道出口(轴流泵进口)流速周向分布不均匀,使旋转叶片受力不均衡,加之负压区诱发汽蚀,进一步加剧机组振动和噪声.为此,提出钟Ⅱ形及簸箕形进水流道改造方案并对其流态进行仿真分析,对比分析指出簸箕形流道方案在调整进水流态方面有更大的优势,最后模型试验结果验证了该结论的正确性.     

高含沙水流的紊动粘性系数研究及其应用

基于张红武的“紊流涡团模式”和采用高精度的流速垂向分布表达式,建立起高含沙水流的紊动粘性系数计算公式。应用此公式计算泥沙连续性方程中的泥沙扩散系数,得到了与测试资料相符合的含沙量垂线分布规律;进一步,将建立起的紊动粘性系数计算公式应用于黄河下游平面二维泥沙数学模型中,以封闭水沙控制方程,并选择1982年洪水和花园口至夹河滩河段开展数值仿真,计算出的洪水流量过程、水位过程及主流线等与实测资料基本一致。应用结果表明本研究中所建立的紊动粘性系数计算公式可用于高含沙水流的理论分析和模拟计算中。     

古代计时器——水钟

通过对中国古代计时器水钟的原理研究,利用现代的技术和材料制作了水钟.采用2种方式将匀速的水流转化为其他形式变量:一种是水滴计数法,水钟计时时长15min,累计误差6s;另一种是将匀速的水流转换成质量信号,计时时长10min,累计误差2～3s.     

带聚能垂直轴水轮机组间耦合特性的试验研究

虽然传统的垂直轴萨沃纽斯(Savonius)转子具有结构简单、自启动性能好等优点,但是其能量转换效率较低,因而其作为风能、水流能转换装置的使用并不广泛。如何提高Savonius转子的性能是目前国内外新能源研究领域一个十分引人关注的课题。大量的研究表明,两个并列旋转的Savonius转子间存在着一定的耦合作用,这种作用有助于提高单个转子的做功效率。在此基础上,本文提出了一种具用双Savonius转子,在外侧带有聚能-遮蔽板结构的新型水流能转换装置,并对这种装置的模型进行了水槽试验。试验结果表明:这种结构中的Savonius转子的性能可比单个传统的Savonins转子最大提高38%。此外,试验中还对两转子间的距离、聚能-遮蔽板与来流方向的夹角对提高Savonius转子性能的影响进行了研究。     

基于伯努利定理的流水法测量水流速度

对于侧壁有孔的敞口瓶,瓶中水流出的时间与出水口处的压强存在定量关系,根据伯努利定理,水管中的水流速度与压强也存在定量关系.结合上述定量关系,提出了通过测量敞口瓶中水流出的时间来测量水管中水流速度的方法——流水法.制作测试瓶,运用加氧泵搭建测试系统测量了水流速度,推导出敞口瓶中水流出时间与水管中水流速度的定量关系.     

利用圆锥曲线定义求解一类最值问题

新课程标准要求我们培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力,包括将实际问题上升为数学模型的能力.本文提出了让学生从日常生活中提炼出数学知识,并用所学的数学知识去解决问题.以培养学生学习数学的兴趣和实验动手能力,锻炼学生发现、提出、分析、解决问题的能     

非饱和土壤水流问题的广义差分法及其数值模拟

本文利用广义差分法建立了一维非饱和水流问题的守恒形式的数值模型,讨论了半离散广义差分解和全离散广义差分解的存在唯一性,并给出了其误差估计．数值结果表明,该格式具有计算量小和稳定性等特点,且对求解非饱和水流问题有较好的适应性．