高含沙水流紊动输送

通过理论及资料分析研究了清水、低含沙水流和高含水流的紊动粘性系数变化规律。结果表明，考虑紊流相干结构的清水水流紊动粘性系数随尾迹强度的增加或减小而相应增减。低含沙水流紊动粘性系数随含沙量增加而减小，即挟沙后水流紊动强度减弱。高含沙水流紊动粘滞系数更是如此，且垂向最大值偏离中间水深向下移。紊动粘性系数与含沙量、冲刷、淤积状态有关，宾汉极限剪切力对紊动粘性系数有较大影响。     

高含沙水流河床稳定性试验研究

利用过程响应模型试验原理,模拟了高含沙水流河道的形成过程,从平面、横断面和纵向变化3方面揭示了高含沙水流窄深河道的形成过程及河道形态特征。试验结果表明:在高含沙窄深河道形成初期,河道平面摆动剧烈,同时水流漫滩并大量淤积,河床抬高,主槽保持窄深形态;在后期,水流不漫滩和保持高含沙水流的条件下,这种单一窄深河道形态变化较小,在空间和时间上都能够相对稳定。     

高含沙水流挟沙能力

作为河流动力学中的核心问题之一,水流挟沙能力的研究一直受到众多学者的重视．首先以固液两相挟沙水流紊动能量平衡时均方程为理论出发点,在二维、恒定、均匀、充分紊动的流态条件下,经过详细推导了悬移质运动效率系数的表达式,并进一步推导得出水流挟沙能力的结构公式．在此基础上,依据115组天然沙和粉煤灰两种平衡输沙实验的实测数据,结合高含沙水流的流变特性及输沙特性,确定挟沙能力结构公式中的有关参数,获得了具有普遍意义的高含沙水流挟沙能力公式,最后采用大量的黄河、无定河、长江等天然河道实测资料对公式的可靠性进行验证,结果表明计算值与实测值相符合的程度令人满意．该成果对完善河流动力学特别是高含沙水流的理论体系、建立黄河生态输沙需水量模型以及指导治黄工程规划设计等均具有十分重要的现实意义．     

高含沙水流流动稳定性特征的研究

流动稳定性涉及较为宽广的研究领域和很多工程实际问题．层流转捩为紊流,是由于层流流动失稳所致,判断失稳与否,则采用稳定中性线和临界Reynolds数的标准加以判断,其对应的流动介质为清水,亦即单相的Newton流体,而对于江河中广泛存在的高含沙水流,在传统的流动稳定性理论中则没有讨论,该文就是补充这方面的不足．研究发现,对于高含沙水流等非Newton流体,层流转捩为紊流以及紊流溃灭再次转为层流,其不仅主要取决于惯性力与黏性力的比值—临界Reynolds数,而且还取决于这种非Newton流体中含沙量的大小、含沙量的分布形式、含沙颗粒粒径的大小以及含沙颗粒的重度等多种因素．研究结果为解释河流中的“浆河”现象、挟沙水流湍流强度及湍流结构的变化趋势提供了一些重要的学科依据．     

复杂河道二维水流数学模型与应用

采用二维非恒定流方程为基本控制方程,运用有限元法建立复杂河道的二维水流数学模型,并应用于福州市大学新区溪源溪下游河道.计算结果表明,数学模型计算值能够较好的吻合实测值,能正确反映河道的水位、流量变化过程,很好地复现河道的水流形态.     

水库二维水流泥沙数学模型及应用

建立水库坝区平面二维水流泥沙数学模型,考虑了悬移质非均匀,非饱和输沙特性,采用正交曲线坐标拟合复杂边界、ＳＩＭＰＬＥＣ程式离散求解及动边界技术。用该模型对白沙水库流场和河床变形进行了数值验证,计算了典型年条件下,水库取水口附近流场和河床局部形态。结果表明,坝前取水口漏斗基本保持稳定状态。     

河道洪水演进的二维水流数学模型

提出了河道洪水演进二维水流数学模型的计算模拟方法,考虑了上,下游洪水边界的控制条件及糙率随河道流量变化的调查并与采用不同尺度流、波分离方法得到的一维洪水波演进的理论解进行了比较。     

含沙水流在离心叶轮盖板腔体内的运动分析

根据含沙水流的运动特点,从固液两相流运动方程出发,从理论上定性分析了含沙水流在离心叶轮盖板腔体内的流动特性和速度分布规律,导出了叶轮盖板磨损强度与速度的关系以及影响磨损的因素.     

含沙掺气高速水流对壁面磨蚀的分析

搪塞了沙粒磨损分析,分析了影响腐蚀的因素,研究了掺气抗磨的可能性,根据试验数据导出了混凝土材料壁面磨损率的计算公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的腐蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速,含沙量的提高而增大。     

石油在明渠含沙水流中的垂向浓度分布

从理论和实验两方面，对明渠水流中悬沙吸附乳化油的特性进行研究，得出了相应的吸附参数和吸附量；应用单元控制体系法建立了数学模型，对明渠油浓度问题采取分层求解，最终得出石油经悬沙吸附后在明渠含沙水流中的垂向浓度分布。根据计算结果，油浓度沿水方向将明显减小。     

-含沙水流对离心泵能量特性的影响

通过对三个叶轮含沙量从０～８８ｋｇ／ｍ３的大量浑水试验，分析其水力性能曲线的变化规律，讨论了离心泵抽送含沙水流时的扬程、效率和流量之间的变化关系；分析了含沙量对离心泵能量特性的影响．为抽送含沙水流离心泵的设计和工作性能的预测提供了依据．     

含沙水流时水泵汽蚀性能的分析研究

从理论上分析推导了抽送含沙水流时泵的汽蚀余量随含沙量的变化关系。结果表明，清水泵抽送含沙水流时其临界汽蚀余量增大，使泵提前发生汽蚀，临界汽蚀余量的增值与含沙量成线性关系，其变化趋势与实验资料吻合，从理论上阐述了清水泵抽送含沙水时汽蚀破坏加剧的原因及安装高度的确定原则。     

二维水库水流泥沙数值模拟

根据水库的水沙运动特点及库区地形条件,考虑悬移质和推移质运动,建立了二维水流泥沙数学模型。网格单元用拉普拉斯方程和代数方法生成,模型方程用有限元法离散求解。利用水槽试验资料和水库实测资料进行模型验证和稳定性分析,结果表明：计算的断面流速分布、流场和河床变形与实测结果基本吻合。     

含沙水流条件下水轮机蜗壳优化设计方法

探讨了一种以蜗壳中的水力损失和泥沙磨损特征值为双目标函数,以沿蜗壳周向断面的速度矩分布规律为优化变量的水轮机蜗壳的设计方法．实际编程设计证明,设计出的蜗壳可降低水力损失,减轻泥沙磨损．     

分形理论在含沙掺气水流脉动压力分析中的应用

简要介绍分维的定义和计算方法,同时运用相空间重构法,对含沙掺气水流脉动压力信号进行处理,并计算浑水、清水、掺气三种不同水流状况的关联维数。结果表明,不同水流状况具有不同的关联维数,含沙掺气水流运动并非完全随机,而是具有内在有序性。计算得出的不同关联维数反映出不同脉动压力信号序列所具有的不同分形特征,说明动力形成机制、系统复杂程度的差异。     

含沙水流在水轮机中的流动分析研究

本文从固液两相流的动量方程出发,研究了水轮机蜗壳、导水部件及转轮中的含沙水流运动规律。推证了含沙水流在水轮机中流动时,其沙子和液体的流动属于分离流动,即沙子和液体的运动速度和运动角是不相同的,且沙子质量越大,差值越大;并指出在水头相同时,水中含沙时水轮机的效率一般低于清水时的效率;进而分析了水轮机各过流部件的泥沙摩损规律。     

基于含沙紊动水流掺混长度的含沙量垂线分布

根据Prandtl掺混长度理论对紊流动量传递的假设,推广得到挟沙水流中泥沙扩散对应的含沙紊动水流掺混长度。类比Prandtl动量传递系数与紊流掺混长度的关系,由含沙紊动水流掺混长度推导出与实测数据吻合较好的泥沙扩散系数,得到新的含沙量垂线分布公式,并利用多个海域实测资料对其进行验证。验证结果表明,新的含沙量垂线分布公式能够较客观地反映含沙量垂线分布规律。     

含沙水流时水轮机工作参数的定义和计算方法

从两相流动观点出发,推导了含沙水流时的伯努利方程式,使其更能真实地反映含沙水流的力学特性;对含沙水流条件下水轮机的工作参数进行了定义,进而推出其具体计算方法。经过与清水条件下的伯努利方程及工作参数进行对比分析,得出了清水与含沙水流能量转换的不同特点。指出了在相同静水头下含沙水流时水轮机的工作水头小于单相液体的工作水头以及水轮机输出功率、效率等参数的变化规律和含沙量的关系。     

水力机械中含沙水流的两流体数学模型

针对含沙水流的特性和水力机械过流部件内流动的特点 ,从最基本的守恒原理质量守恒和动量守恒原理出发 ,根据两相流动的连续介质理论 ,在分析了相间作用力的基础上 ,建立了固液两相流动的两流体数学模型 .得出了水力机械中含沙水流流动的一种控制方程 ,以此控制方程 ,在其特定的边界条件下可以模拟水力机械各过流部件的流场 .     

含沙水流中水轮机导叶的设计研究

依奇点分布法和前人分析实验得到的含沙水流中固体颗粒的受力分析结果,利用相对阻塞和相对抽吸的观点对含沙水流中水轮机导叶进行设计。经模型试验表明,与传统方法设计的导叶相比,用本文提出的方法设计的导叶在含沙水流中运行时,水力效率高,耐磨蚀。