波流联合作用下广东阳西电厂海域二维泥沙数值模拟研究

建立波流联合作用下平面二维泥沙数学模型,在对模型进行充分验证的基础上,对广东阳西电厂工程海区的潮流泥沙进行了数值模拟,对潮流场泥沙场特征进行了分析,计算了工程附近海域冲淤变化及暴风骤淤特征。研究结果表明;工程方案实施后,流态变化比较大的区域主要是取排水口附近、防波堤两侧以及防波堤东侧水域。排水口处流速明显增大,增幅可达167%;取水口东侧、南侧均为泥沙淤积区,取水口附近年冲淤厚度范围为0.1～0.2 m/a;加长码头防波堤后,堤头东侧水域则会有所冲刷,最大冲刷为0.2 m/a左右;台风作用下,海域含沙量明显增大,造成港池和取水口的较强淤积,取水口东南侧均为泥沙淤积区,取水口附近淤积厚度为0.20～0.25 m;加长码头防波堤后,堤头东侧会有所冲刷,最大冲刷可达0.5 m。     

二维数学模型在防洪影响评价中的应用

建立了基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,采用黎曼近似解通量差分裂(FDS)格式计算通过各单元边的水流法向数值通量,并应用相关的悬移质、推移质河床变形计算公式计算冲淤变化。模型应用于浙江省49省道温溪至鹤城段改建工程河道水流状况的模拟,结果表明工程修建后工程段的中间部位以上以及外侧附近水位略有壅高,最大壅高值0.03m;工程区附近流速减缓、靠近河道中央流速略微增大,最大增幅约0.12m/s,河道冲淤幅度在0.3m以内。     

围填海工程对半封闭海湾水动力环境影响分析——以大鹏湾内围填海工程为例

大鹏湾为一半封闭海湾,湾内围填海工程必将造成大鹏湾水动力环境的变化。采用二维潮流数学模型MIKE 21 Flow Model_FM,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,从潮流、纳潮量和水交换3个方面分析大鹏湾内围填海工程对大鹏湾水动力环境的影响。模拟结果表明:围填海工程对湾内流场的影响仅限于工程水域附近,工程实施后,流速减幅较大的范围主要发生在围填海工程的北侧,流速减幅在0.01～0.10 m/s之间。工程实施将会导致工程及附近海域纳潮量减小,降低了本海域的水体自净能力。此外,工程实施让港区及西部的沙头角海域水体半交换周期增加约27 h。     

东深供水工程取水口潮流上溯影响因素研究

针对潮流上溯时石马河溢流可能污染东深供水工程取水口水质的潜在风险,采用数据统计分析并结合数值模拟方法,研究了东江水利枢纽工程下泄流量对取水口断面潮流上溯的影响。结果表明,下泄流量对取水口附近的潮流上溯具有抑制作用,在最不利水文条件下,下泄流量达到1 380 m3/s的临界值时,取水口附近潮流不再上溯;而下泄流量超过1 380 m3/s的情况下,石马河溢流量增加并不会改变取水口潮流流向和影响取水口水质;潮流上溯强度与地形密切相关,如果东江干流河床分别下切2和6 m,则东江水利枢纽工程下泄流量需分别达到1 550和1 660 m3/s才能防止取水口潮流上溯。     

黄河浪店泵站取水防沙水工模型试验

在动床模型试验中,根据黄河浪店水源工程引水闸前设计高水位347.70 m及低水位347.34 m,相应斜坡沟流量为821 m3/s及337 m3/s,对可能出现的各种含沙量条件下运行时闸前后的水流流态、流速分布、含沙量及粒径的分布以及闸前后的河床冲淤变化、拦沙设施的拦沙效果等进行了试验观测,并对浪店泵站取水防沙水工模型试验所测资料进行整理分析。结果表明:在一定水位条件下、水流含沙量不高时可以冲刷形成汊道,为不同时期水泵成功取水进行灌溉提供正确的操作方法。     

苏北灌河口海域三维水动力数值模拟

基于无结构网格海洋模型(FVCOM),建立了灌河口海域三维潮流数学模型。模型水平方向采用三角形网格,使得能够更好地拟合灌河口不规则岸线边界,垂向采用σ坐标。模型计算结果与实测结果吻合良好,较好地模拟了灌河口潮流场时空分布。水平潮流以旋转流为主,流速由北到南逐渐增大,近岸余流方向都是由北向南的沿岸流。灌河口和海州湾的水动力交换主要受潮流驱动,余流漩涡形成的主要机理可能是潮波和地形及岸线的相互作用。     

基于Fluent的水冷却式磨辊冷却性能分析

以辊式制粉粉路中的水冷却式光辊为研究对象,应用计算流体力学软件Fluent对不同通水流速及磨辊转速下磨辊温度场分布进行数值模拟,考察了磨辊内部冷却水及辊体温度场的分布规律.结果表明:通水流速介于3～6 m/s时,辊体温度同通水流速近似成线性负增长;通水流速至6 m/s时,辊体温度趋于动态平衡.磨辊转速介于400～500...     

长江福山倒套河床演变分析

运用大量实测水下地形及岸线利用资料,对福山倒套成因,演变及发展趋势做了计算分析。结果表明,福山倒套上段和倒套中下段均处于淤积阶段。其中倒套下段河床近徐六泾节点主槽,河道较深且具有使河床处冲淤平衡状态的水流条件;倒套中上段河道较浅,水流滞缓,淤涨较快。利用平面二维水流模型模拟预测结果表明,倒套落潮水动力场受其上部串沟支配,上部串沟的淤涨,使倒套上段流速进一步减小,淤积加快。此外,提出了相应的整治措施,以保证福山倒套河势稳定。     

异侧竖缝式鱼道的数值模拟及试验研究

竖缝式鱼道具有隔板型式简单、水流条件好、主流位置明确等特点,适宜喜爱不同水层鱼类洄游,是目前应用最为广泛的过鱼工程。参考规范要求,以实际工程为例,初步设计3种鱼道池室隔板型式,利用数值模拟的方法,以第1种鱼道池室结构搭建数学模型计算出的竖缝位置流速和池室表层水流流态,与物理模型试验结果进行对比,验证数学模型隔板型式尺寸优化的合理性。根据池室内的水力特性优化隔板型式,对确定的优化隔板型式以比尺为1∶5的局部物理模型试验对不同竖缝处不同水深进行流速测量,以尺为1∶20的整体物理模型试验对竖缝处流速以及沿程水深进行测量。试验结果表明,当鱼道出口水深不小于进口水深时,即运行工况1和运行工况4,各隔板竖缝附近流速均小于设计流速1.2 m/s,当鱼道出口水深小于进口水深时,即运行工况2和运行工况3,鱼道进口处隔板竖缝附近流速较大,运行工况2时,最大流速为1.319 m/s;运行工况3时,最大流速为1.561 m/s,均超过设计流速1.2 m/s。建议鱼道在工况1和工况4条件下运行。同时对始水状态下鱼道的水力特性进行分析,建议采用流速为4 m/s的冲击流速值加强对鱼道首部数级水池隔板与导板的结构设计...     

银湖湾A区围垦规划潮流泥沙数值模拟研究

采用边界拟合坐标系下的潮流基本方程和泥沙连续方程及河床变形方程, 建立二维动边界非恒定潮流泥沙数学模型,并在模型中考虑了波浪对水流挟沙能力的影响。在模型验证的基础上,对银湖湾A区滩涂围垦规划方案进行了潮流泥沙数值模拟研究。研究结果表明,银湖湾A区滩涂规划方案实施后,对黄茅海整体流速、流态、冲淤影响不大。从潮流泥沙角度考虑,该围垦规划是可行的。     

建库对库尾产卵场水动力适宜范围影响研究

水库修建后库区水面的抬升导致流速、水深及泥沙运动变化,也可能会影响原河段内鱼类及其他生物的生存环境。为论证建库对库尾产卵场区冲淤及适宜水动力条件影响,以LC流域某电站为例,建立一维及平面二维嵌套水沙数学模型,在推荐正常蓄水位和汛期运行控制水位的方案下,计算分析库尾鱼类产卵场区逐年淤积形态与部位、水库回水及水动力条件的变化。结果表明：推荐方案下产卵场区域河段冲淤分布和天然情况下基本相同,产卵场区含沙量没有突变区域,建库对该区淤积影响不大;建库后4-7月各月产卵场区“流速满足1.0～2.0 m/s、水深满足0.5～1.0 m”的面积升高,变化率在8.74%～386.43%。推荐正常蓄水位和汛期运行控制水位的方案下,建库对库尾产卵场区生境及适宜水动力条件影响不大,仍可满足鱼类需求;研究成果可为类似工程规划设计提供技术参考。     

弃渣场与大桥工程对防洪影响的计

采用控制体积法与SIMPLE算法对一般曲线坐标系下的水流控制方程进行离散求解,建立了一般曲线坐标系平面二维水流数学模型。并用来对大岗山水电站下游弃渣场与永久大桥工程建设后遭遇百年一遇洪水时的防洪影响进行了数值模拟。结果表明：工程修建后最大壅水高度为0.91m,位置在桥前200m。流速最大增加值为4.3m/s,出现在桥下游130m处。     

圆中环沉沙排沙过滤池沉沙冲沙特性试验研究

介绍一种新型水沙分离装置圆中环沉沙排沙过滤池的初步研究成果。圆中环沉沙排沙过滤池是一种新型的低耗水率、处理泥沙范围广泛的水沙分离装置。通过物理模型试验,模拟了在流量1m3/s,输沙率1.43g/s工况下的运行效果。实验结果表明,装置运行约43小时达到必须泄空排沙的极限状态,冲沙耗水率约为1.9%;冲沙道平均流速为0.51-2.75m/s,池内永久淤积沙质量约占总沉积质量的2%。同时分析了影响冲沙效率的主要因素,为装置的推广应用提供了理论依据和经验。     

截污箱涵系统水力冲淤可行性试验研究

分析截流式合流制、完全分流制排水体制的适应性和优缺点，为论证广州某城市截污箱涵系统设置水力冲淤设施的必要性和可行性，开展截污箱涵沿线淤积物厚度测量、样本取样、泥沙组分和淤积成因分析。建立截污箱涵水力冲淤物理模型，合理模拟水力冲洗设施边界条件和淤积物，测量截污箱涵不同泄流条件下的水动力参数，论证利用水力冲洗设施调蓄旱季、初小雨污水，实施“突然开闸、接力冲淤”辅助清淤措施的适用性和可行性。截污箱涵蓄水闸高度仅1.0 m，水力坡降0.10%，冲淤蓄水量有限，箱涵沿线清水动床物理模型试验成果表明：截污箱涵内部蓄水冲淤水沙动力条件不足，水力冲淤效果相对较差，建议取消该箱涵系统中尚未安装的水力冲洗设施，推荐采用“人工+机械”清淤方案。应根据截污箱涵工程特点，制定具有适应性、经济性的防淤、减淤和清淤对策，研究提出的为防淤和清淤策略可为类似截污箱涵工程提供技术参考。     

黄河下游典型河段分滞洪模式研究

通过动床模型试验,研究了黄河下游典型河段不同量级漫滩洪水在不同边界条件下的冲淤特性,对河道最优量级洪水泥沙调控技术进行了研究,探寻了黄河下游漫滩洪水泥沙过程控制及分区滞洪沉沙的可行性方案。结果表明:对于规划边界条件下最大洪峰流量为8 000 m3/s的洪水过程主槽冲刷量效果最好,且洪水可控性好,滩区淹没面积较小。若黄河下游遭遇大漫滩洪水,小浪底水库可控制下泄洪峰流量为8 000 m3/s。在夹河滩-高村河段,对应滩区运用方式,可开启东明滩、长垣二滩的滞洪沉沙,淤滩刷槽。     

流速对再生水滴灌系统毛管内生物膜表面特征的影响

采用三维白光干涉形貌仪观测不同流速下附着于PE管内的生物膜表面形貌,分析再生水滴灌条件下不同流速对滴灌系统内生物膜表面形貌的影响.结果表明:中流速区,生物膜表面固体颗粒物质多,表面粗糙,生物膜较厚;高流速区,生物膜表面光滑,生物膜较薄;生物膜平均厚度与流速的关系符合指数规律,流速为0.22 m/s,生物膜平均厚度达到最大值.流速大于0.90 m/s的生物膜生长速率随着流速增加而下降快,生物膜易脱落,且水力剪切力力也急增,清洗滴灌系统的流速应大于0.90 m/s.     

空气流速对温室地下蓄热系统湿热传递影响试验

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热量和水蒸气迁移的影响,建立合理的运行模式,测试了该系统以0.6～2.8m/s的空气流速蓄热时换热管道进、出口空气温度和相对湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气含湿量与焓及蓄热功率。结果表明,在冬季白昼晴朗时,系统分别以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8m/s的空气流速进行蓄热,温室内热空气流经换热管道焓值明显降低,以不同流速蓄热时进、出口空气焓差的变化幅度、变化趋势相近,换热均充分;蓄热功率随流速增加而增加,当空气流速小于2m/s时,蓄热功率不足,系统蓄热时较佳的空气流速为2.5～2.8m/s,蓄热时间应以     

导流兼泄洪冲沙洞消力池体型优化及河床冲刷研究

导流兼泄洪冲沙洞中消力池经常存在水跃波动范围不稳定、水流跃出边墙等问题。为获得良好的消能防冲效果,通过数值模拟与物理模型试验相结合的方法,对导流兼泄洪冲沙洞泄洪过程的流体运动进行研究,获得流场水力性能参数以及下游河床冲刷情况,分析不同方案对消力池水力特性的影响并进行物理试验验证。结果显示：消力池末端在增设矩形尾坎后水流流态得到改善;同时池内进出口流速降幅最大为7.66 m/s,而压强分布均匀、无负压产生,且消能率达到80.60%。在设计和校核工况下,增设矩形尾坎后河床冲坑范围相较于原方案分别减少12.20 m和13.30 m,其最大冲坑深度分别较原方案减少0.48 m和1.00 m,对下游防护效果明显。研究表明：所设的体型优化方案均能有效的提高消力池的消能效果,在增设矩形尾坎后流场分布均匀且减轻下游河床冲刷的效果最佳。该研究成果可为导流兼泄洪冲沙工程提供参考。     

梯形明渠均匀流计算的改进

梯形明渠设计,常遇到已知流量Q,底坡i,边坡系数m,糙率n,允许不冲流速v′和允许不淤流速v″,求水深h和底宽b。一般采用试算——图解法或查表法,求解较繁琐。随着微机的日益普及,上述方法已显得落后。笔者从最佳流速v_m着手,研究出一种已知流速设计梯形明渠的简便方法。经过实践验证,此法计算速度快、精度较高,利于优化设计,且简便、实用,不仅适于电算,也适于工程计     

卧式柴油机冷却水套结构优化与流动特性分析

针对卧式柴油机结构特点,设计了强制冷却闭式循环系统水套结构,在不同工况下对水套入口流量及关键点的温度和压力进行了测试与分析.利用计算流体动力学软件对冷却水套的流场、压力场和换热系数分布进行了分析,并对原水套结构进行了优化.结果表明:原水套平均流速为1.00 m/s,平均换热系数为7 767 W/( m2· K),压力损失为0.027 MPa,基本符合工程设计要求;但各缸冷却水流速和传热系数不均匀,在公共水腔中部、二缸缸体水套上部出现大的漩涡,二缸鼻梁区、两个排气道下方局部区域存在流动死区.结构优化后,水套平均流速达到1.35 m/s,平均换热系数达到9 826 W/(m2·K),较原方案分别提高了35％和26.5％.在热负荷最大的缸盖鼻梁区,冷却水平均流速达到1.33 m/s,提高了41.5％,换热系数都在5000 W/( m2· K)以上,没有出现原方案中的局部流动死区和大的漩涡.