坡度较缓溢洪道上的消能方式研究

白莲河水库第二溢洪道为二级消能，由泄槽和出水渠组成。第二级的出水渠为宽浅型渠道，底坡为0.08~0.05，坡度较一般溢洪道缓，但落差较大。出泄槽水流挑流消能后在渠道内加速，使出渠流速仍然较高。如不加以衬砌则难免受到冲刷。试验探索采用消力墩加糙方案，有效地消刹渠内水流能量，降低渠内的流速，使渠道不需要衬砌。试验表明，在坡度较缓的溢洪道上适当布置消力墩，能够有效达到消能减速的目的，是一种较好的消能方式。     

横向出流陡坡消能塘体型设计与试验研究

陡坡消能塘水流在塘末端转向 90°进入下游渠道是一种特殊的布置形式。通过对一实际工程消能塘的水力计算与物理模型试验验证 ,提出了此类消能塘体型的设计方法并对设计计算中的几个问题进行了讨论     

三维数值模拟在孔板消能输水隧洞设计中的应用

另仂水库利用现有的导水洞布置输水隧洞,设计采用孔板消能形式降低输水隧洞内水流平均流速,避免高速水流对下游隧洞出口处河道的冲刷。孔板消能形式主要是利用水流流经突缩的孔板后又突然扩散,加强水流的紊动性,在孔板下游处产生强烈的湍流区域,消除水流大量动能。由此在洞内形成的二次流态具有明显的三维特征,采用RNGk-ε双方程湍流模型模拟隧洞内强湍流流态,并将模拟结果与经验公式计算结果及物理模型试验结果对比,探讨孔板消能设计的合理性和不同工况下隧洞内流态情况。     

跌扩型底流消能工水力特性的试验研究

通过水力学模型试验,对跌扩型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布、临底流速及近壁流速进行了分析,研究结果表明,在跌扩型底流消能工中,选择合适的突扩比,能有效降低消力池内底板和边墙的水力学指标;且通过建立消力池内水流运动的动量方程,推导出跌扩型底流消能工突扩比的计算公式,并得到试验验证,为跌扩型底流消能工的体型设计提供了依据。     

急流渠道的陡槽加糙消能实践与经验

急流渠道的陡槽加糙消能实践与经验陈齐海，谢壮初（甘肃省酒泉地区水电处）１研究对象急流渠道常常要经过大跌坎和陡坡，流速很高，能很快大面积冲坏衬砌的护面，因此，常要检修消能建筑物，消除能量，降低流速，确保输水安全。甘肃酒泉地区从祁连山脚下引水，引水渠常经...     

糙条消减弯段溢洪道水流能量试验研究

为研究糙条消能工对弯道水流能量的消减过程,利用模型试验结合数值模拟方法对溢洪道模型进行研究,采用水能耗散率、流速均匀度、主流区位置作为评价溢洪道流态改善效果的指标,结果表明,糙条的置入可以消减水流能量,同时降低下游流速,增加下游水深;糙条使纵向流速沿横断面趋向均匀分布,缩短弯道出口直段调整距离;糙条将偏向凸岸的主流区引导至溢洪道轴线,抑制冲击波在弯道内形成。     

不同突扩比下空间淹没水跃的水力计算

突扩能够使局部范围内水流紊动剧烈,可以作为水利工程中消能工的一种重要方式．为了探讨突扩比对下游流体水力特性的影响规律,基于RNG k-ε紊流模型和PISO压力-速度耦合算法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,对突扩比分别为1000,0833,0.667,0500,0333等5种空间水跃进行了多工况数值模拟,结合试验数据,计算结果量纲一化,讨论了不同突扩比大小对下游水力性能的影响,并分析了下游流速、紊动能及消能率等随突扩比的变化规律．数值计算结果表明:突扩比对下游流速、紊动能及消能率影响显著,突扩比越小,下游流速变化越显著,主流在空间内扩散愈迅速,流态转变越明显;随着突扩比的减小,紊动应力愈小,紊动能量愈小,而消能率越大;突扩水跃较典型水跃消能效果明显增强,当突扩比小于0500时,消能率增大不再显著．     

田间一字闸消能形式及抗冻方案试验研究

为了进一步探讨一字闸下游的最佳消能形式和一字闸最佳抗冻方案，在一字闸水力特性试验研究的基础上，根据一字闸水流特点，提出4种底流消能工进行对比试验。通过对水流流态、流速分布、消能率等因素的综合分析，认为对渠系建筑物中的小型一字闸，宜选取挖深式消力池做消能工。通过对5种防冻方案的试验研究，提出了聚苯乙烯板保温法为最佳方法。     

引水渠道口门泥沙淤积计算

引水渠是一种常见的河道分流形式，由于主河道与引水渠之间往往有一定的夹角，水流从分汊前主河道流入引水渠时必然在一定的范围内发生一定程度的弯曲，其结果是有利于较多较粗的泥沙分入引水渠，导致渠道口门产生较为严重的淤积现象，而渠道口门淤积问题是决定引水工程是否成败的主要因素之一，通过一维非恒定流水沙沙数学模型，研究了不同水沙条件下引江济汉工程引水渠道口门泥沙淤积厚度变化规律，并分析了糙率对口门淤积厚度的影响情况，模型的计算结果与水流运动规律相吻合，可以为渠道引水防沙设计提供技术支持。     

低Froude数新型消能尾坎数值模拟研究

低佛氏数水流在下挖式消力池的消能不充分,一般采用在消力池尾坎处增设消力坎形成综合式消力池,从而增加消力池内的消能率。针对新集水利枢纽工程综合式消力池的消力坎体型设计对消力池消能率的影响,基于Flow3D对不同形式的消力坎进行了数值计算,给出了Fr2.0时的综合式消力池的体型设计形式,提出一种新型消能尾坎,这种齿形消力坎对增加消力池消能率具有重要作用。     

植草河床的糙率系数试验研究

为分析植草河床的糙率系数取值和影响因素,采用室内物理模型和原体天然植物相结合的试验方法,选取东北地区河道滩地常见植被高羊茅,对3种不同流量、2种不同植物密度、3种不同植物高度,共21组工况进行试验分析。结果表明,天然植草河床糙率值的大致范围是0.0332~0.0641,糙率系数随着冲刷历时和流量的增大而减小,随着植物密度和植物高度的增大而增大。相同条件下,植物高度对水流的阻力作用比植物密度的阻力作用要大。     

粗糙度对离心泵空化过程的影响

为研究壁面粗糙度对离心泵空化过程的影响,利用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε两方程,采用Zwart空化模型且不考虑水中溶解性气体对空化的影响,应用ANSYS CFX软件对设计流量工况下离心泵全流道气液两相湍流进行定常数值模拟,分析离心泵内部发生空化时,叶片壁面粗糙度对泵的外特性参数和内部流态的影响.计算结果表明:增大粗糙度将导致离心泵扬程、效率降低以及轴功率增大;泵处在临界空化及局部空化状态时,粗糙度对泵性能参数的影响程度大于泵处在空化初生及重空化状态下的影响程度;壁面粗糙度对湍流发展的影响规律与其对空化进程的影响作用具有相似性;当进口压力为81.06 kPa和101.33 kPa时,减小壁面粗糙度对改善离心泵性能有更显著的效果.     

阿安引水洞消能模型试验研究

随着跨流域长隧洞引水工程的发展，洞内消能的研究也在进一步深化，南水北调西线一期工程中的阿安引水隧洞采用洞内消能工程。对阿安引水隧洞洞内消能工程的基本结构和尺寸的理论设计进行了水工模型试验研究，根据模型试验将原设计与修改方案的水流流态、流速和压强及消能效果进行对比，确定能使引水隧洞在各级引水流量下能安全可靠地运行的洞内消能工的体形和尺寸。     

基于图像处理和GBRT模型的表土层土壤容重预测

针对传统的表土层土壤容重测量方法费时、耗力的问题,利用易获得的土壤物理参数实现农田大范围表土层土壤容重的快速、准确预测。通过分析表土层土壤容重与土壤表面粗糙度、土壤阻力的关系,构建了以土壤表面粗糙度和土壤阻力为输入的GBRT模型,土壤表面粗糙度利用图像处理技术获得,土壤阻力使用实验室车载式阻力测量系统获得。使用同态滤波技术对土壤表面图像进行预处理,提取图像灰度直方图的熵、平均值、方差、偏度和峰度表征图像的纹理特征参数,提取图像灰度共生矩阵的能量、熵、对比度和逆方差表征图像的区域特征参数。利用灰度关联分析,从9个表征土壤表面粗糙度的特征参数和土壤阻力中选取与表土层土壤容重关联度大于0.65的变量作为模型输入,将得到的GBRT模型预测结果与环刀法得到的结果进行相关性分析,R2达到0.878 2,平均绝对误差达到0.021 g/cm3。同时在相同的输入参数和运算环境下,与BPNN和SVR模型的预测精度和运算速度进行了对比,验证得到GBRT模型具有更高的预测精度和更短的运算时间。本文研究结果为科学指导农田表土层土壤容重的获取提供了思路。     

地表糙度与水力糙率间关系的试验研究

地表粗糙度是反映地表起伏变化与侵蚀程度的指标.目前,它与水力糙率之间关系的研究结果还没有统一的结论.在上方来水条件下,从水力学的角度出发,探讨了地表粗糙度与水力糙率之间的关系,地表糙度受土壤的理化性质、降雨或上方来水情况等因素的影响很大,具有随机性;地表糙度对水力糙率的作用是一个动态变化的过程,并不总是呈现一种变化规律...     

水利工程溢洪道底流消能水力特性分析

合理地选择溢洪道建筑物消能型式,是关系到整个水利工程安全与经济的重要问题.通过溢洪道设计规范进行消能方式水力学计算,结合物理模型试验对传统底流消能与跌坎型底流消能水力特性进行了对比分析,结果表明：传统底流消能在校核洪水下泄流量时,底流消能方水流进入消力池后产生一定程度的远驱式水跃,消力池消能主要位于消力池后部,消力池后部及出口水面壅高较大,且波动剧烈,没有形成相对稳定的消能水体,消力池消能效果不佳,需要增加消力池长度;跌坎型底流消能消力池底板高程降低1 m时,临底流速较底流消能得到大幅度降低,池内水流扩散充分,剪切明显,消力池后段形成了稳定的水体,消能效果良好,出水渠内水流流态得到改善,难以对消力池产生冲刷破坏.跌坎型底流消能空化数增大降低了空蚀发生概率,可避免消力池产生空蚀破坏,最大水跃位置向前移动7 m,水流不会冲击底板和尾坎,水流垂直溅起,因此消力池内流态稳定,雾化影响较小,其具有适应性强,消能效率高、流态稳定等优点.     

某水库溢洪道泄洪消能的试验研究

针对某水库溢洪道消力池内水流流态较差、消能效果不理想和对下游岸坡冲刷严重等问题,通过水力学模型试验,在原设计方案基础上对比分析了消力池集中消能和阶梯分级消能两种消能方式,并观测了消力池水流流态、底板压强、下游河道水面线等水力特性指标。结果表明,消力池集中消能方式更适合本工程地形特点、地质要求,消能效果明显,出池水流流态较好,与下游河道水面衔接平顺,并且水面波动较小,满足泄洪消能要求。     

田间曼宁糙率系数的推求

曼宁糙率系数是描述地表水流运动的重要参数之一,但目前对于特定地块表面糙率的确定尚没有一种理想的方法。本文提出了一种根据田间水流推进资料来计算曼宁糙率的新方法。该方法以水量平衡原理为基础,用迭代法求解。经在不同地区、不同土壤类型和地面状况的田间观测数据验证,结果令人满意。     

果蔬表面粗糙度特性检测触觉传感器设计与试验

为使农业机器人能够通过"触摸"检测果蔬表面粗糙度特性,设计并制作了一种PVDF触觉传感器,通过触觉信号处理分析检测果蔬的表面粗糙度特性。利用ANSYS有限元分析选择传感器模型的有效信息获取区域,将PVDF压电薄膜和电阻应变片以不同方向和位置随机排布在该区域。搭建触觉信息检测平台,通过多通道数据采集程序对3种不同粗糙度等级的样本进行数据采集与存储,提取样本特征,建立支持向量回归机算法模型,并通过基于径向基核函数的SVR算法对果蔬表面粗糙度进行预测。试验结果与实际设定粗糙度等级一致,证明所设计触觉传感器能有效检测果蔬表面粗糙度特性。     

基于winSRFR河套灌区小麦不同面积不同生育期的入渗参数和糙率的研究

为了研究小麦不同生育期土壤入渗参数和田面糙率的规律,采用国内外学者对测定土壤入渗参数和田面糙率的方法和模型,根据春小麦不同生育期的水流推进和消退的实测数据,借助win SRFR模型,通过模拟灌溉过程,总结了河套灌区小麦不同畦田面积不同生育期的入渗参数和糙率的规律。结果表明:1春小麦田面糙率的变化范围为0.12~0.17;入渗系数的变化范围为47.78~75.03 mm/hα;入渗指数的变化范围为0.26~0.57。2田面糙率的变化规律总体表现为灌浆期分蘖期孕穗期拔节期,春小麦入渗参数随着小麦生育期逐渐减小,其规律为分蘖期拔节期孕穗期灌浆期。3数据经Sigmaplot显著性分析得出:入渗参数各生育期互相都有显著差异,而糙率在各个生育期除了孕穗期与分蘖期和拔节期无显著性差异其他都有显著差异。