流速分布

摘要： 为解决连铸过程中钢液在结晶器内不合理的自由液面流速所导致的板坯表面缺陷问题,根据现有电磁制动装置特点,提出一种新型的基于亥姆霍兹线圈的电磁制动装置,建立了板坯结晶器三维数学模型,研究了磁感应强度对结晶器内流场和温度场的影响以及拉坯速度与电磁制动效率之间的关系。结果表明,亥姆霍兹线圈能在覆盖区域形成均匀稳定的磁场,有效抑制射流冲击深度,降低钢液自由液面流速并使其控制在合理范围。同时,磁场的存在消除了结晶器下回流低温区,使得结晶器内温度分布更均匀。数值模拟结果所表征的冶金效果符合电磁制动装置的设计意图,能达到实时控制结晶器自由液面流速的效果。

摘要： 陶岔水文站为南水北调中线工程源头陶岔渠首水量计量断面,为提高陶岔站超声波时差法流量计的流量测验精度,对时差法流量计算原理及推流方法进行了研究,提出了基于多元回归的多声路时差法断面平均流速计算方法,并以实测流量为率定样本,验证了该方法的适用性。同时,基于走航式ADCP测验资料,分析了陶岔站垂线流速分布规律及最优幂指数,以及幂指数对ADCP流量测验精度的影响。结果表明:基于多元回归的多声路时差法断面平均流速计算方法能进一步提高陶岔站流量监测的精度;陶岔站垂线流速分布符合幂函数分布,最优幂指数为0.120 8,在用走航式ADCP进行流量测验时,建议采用该系数,可减小单次流量测验误差1%~2%。研究成果可为流量在线监测推流方法的选择及推流精度的提高提供参考。

摘要： 为探究清水冲刷后山溪性卵石河床流速、粗化级配和冲刷深度的变化规律,以水槽概化模型试验为主,设置3组流量、坡度、非均匀沙,对河床变化过程进行初步研究.研究结果表明:不同工况下,测线流速与冲刷深度沿槽宽分布不均,由边壁至水槽中心呈增大趋势.流量一定、坡度增加时,测线流速与水深呈反比;坡度一定、流量增加时,测线流速与水深呈正比;引入量纲一化参数宽深比,得出适应于不同工况的测线流速分布公式.随流量、坡度的增加,河床粗化程度与冲刷深度随之增加,考虑粗颗粒对细颗粒的隐蔽程度,优化清水冲刷后床面粗化级配计算公式.应用公式计算值与实测值进行对比,结果误差较小.研究结果可合理预测河道演变趋势,为工程安全设计提供重要依据,对减少工程投资、防洪安全、航道运输及供水平衡等具有重要意义.

摘要： 为了研究含植被浑水的水流特性,基于水槽试验分析了纵向流速、雷诺应力、相对紊动强度的分布情况。结果表明:①无植被时,沿垂线方向水流纵向流速分布呈“J”形;有植被时,受上游植被干扰的区域沿垂线方向其水流纵向流速分布呈“S”形,未受上游植被干扰的区域沿垂线方向其水流纵向流速分布呈“J”形。②在植被淹没状态下,雷诺应力最大值位于植物茎秆和下层叶片的过渡区域;在植被非淹没状态下,雷诺应力值自下而上呈现“S”形分布;在近底区域很小的范围内,雷诺应力值基本为零。③植被对水流相对紊动强度的影响横向、纵向的较大,垂向的较小;受植被叶片阻水扰流的影响,淹没状态的植被对水流相对紊动强度的影响较大,其最大值出现在枝叶相对茂密的区域,最小值出现在枝叶相对稀疏的区域。

摘要： 针对某航电枢纽下游引航道口门区通航水流条件复杂、恶劣等问题,依托该工程整体通航水力学模型试验,对比分析不同隔流堤布置方案下的口门区水流条件。结果表明,隔流堤堤身设置透水孔可以加强主河槽与口门区的动量交换,减小隔流堤末端两者之间的速度梯度。与未设置透空隔流堤方案相比,设置透空隔流堤后可减小下泄主流在弯道处引起的横流与回流。而增加透空隔流堤长度后可通过改变主流表面流速方向,达到改善处于弯道上的下游口门区通航水流条件的目的。合理应用隔流堤可避免口门区处于河道弯道处,减小主流引起的斜流与回流。

摘要： 为了探究不同孔隙结构下多孔羟基磷灰石陶瓷材料内部结构的连通性,结合三维重建技术,并从以下三方面评估多孔材料的连通性:1)基于扫描数据重建多孔材料内部结构的三维特性;2)基于重建模型定量分析孔隙参数对连通性的影响;3)采用Fluent数值分析软件重构多孔材料二维模型,建立液体流动模型。结果显示,孔隙率的变化很大程度影响多孔材料的迂曲度,孔隙迂曲度的提高内部渗透性也相应提高。液流模拟(流速分布)发现,孔径的大小以及孔隙率的变化都会影响多孔材料的渗透性。

摘要： 随着对生态环境的日益重视,有关植被的水力学研究近年来进展迅速。对于淹没植被,现有的研究一般认为植被表层水流仍满足对数分布。但在浅水情况下,表层水流流速明显偏离对数规律。本文首先通过改变表层水深、植被杆径和密度,开展了淹没植被浅水明渠流多工况水槽实验,并运用激光多普勒测速仪对垂线流速分布进行了测量;然后结合Prandtl紊流掺混理论,探讨了浅水情况下掺混长度沿水深的变化规律,并推导出非对数形式的流速分布公式。与实验资料的比较结果表明:理论公式能较好地描述淹没植被条件下浅水明渠流的流速分布规律。

摘要： 冷却水流速是影响凝汽器性能的主要因素之一,为了实现基于冷却水流速实际分布的凝汽器性能模拟,借鉴多孔介质的阻力源项加载思想提出了基于冷却管入口实体建模的凝汽器水侧流动计算模型,以某600MW火电机组的低压凝汽器为例,在设计工况下对该凝汽器水侧流动进行了数值模拟,获得了凝汽器水侧管束截面上的冷却水流速分布,并基于上述冷却水流速分布的模拟结果,分别数值计算了冷却水流速均匀分布和不均匀分布两种情况下凝汽器汽侧的蒸汽流动,获得了相应情况下的凝汽器性能。计算结果表明:对于本文研究的凝汽器,基于多孔介质模型和基于冷却管入口实体建模的凝汽器水侧流动模拟得到的管束截面上的冷却水流速分布在流动细节上存在差异;冷却水流速均匀分布和不均匀分布两种情况下获得的凝汽器性能有差异,凝汽器压力相差10.9Pa,总平均传热系数相差12.6W/(m^(2)·K)。建议对于冷却水流速不均匀分布比较严重的情况,在研究凝汽器性能时考虑冷却水流速不均匀分布的影响。

摘要： 为研究顺直明渠断面的流速分布,选取梯形明渠为例,基于计算流体动力学(CFD)方法建立三维顺直明渠数值仿真模型,采用刚盖假定法和流体体积(VOF)法分别捕捉自由水面,对比研究了不同宽深比明渠的断面流速分布;选取标准k-ε模型、RNG k-ε模型及雷诺应力模型(RSM)分别封闭雷诺平均(RANS)方程,对比评估了各数值模型的模拟效果。结果表明:刚盖假定法适用于宽深比大的宽浅明渠,VOF法适用于宽深比小的狭窄明渠,3种模型中RNG k-ε模型的模拟误差更稳定,更加适用于顺直明渠模拟。所建立的数值模型能够很好地模拟明渠断面的实际流速分布,模拟数值与实测数值的误差在6.00%以内。

摘要： 为探究柱群布置形式对水力特性的影响,在水槽试验模型中分别布置交错、密集和稀疏3种形式的柱群,从沿程各断面流速分布、各断面沿水深流速分布及消能率方面探讨柱群前后水力特性,比较不同来水流量和不同控制水深条件下柱群的消能效果。结果表明:交错布置柱群的消能效果最明显,消能效果受来水流量和控制水深的影响,来水流量越小、控制水深越高,消能效果越明显,但当控制水深超过柱群高度时会出现局部流速迅速增大并逐渐趋于稳定的现象。

摘要： 选择泾河、射阳河闸2个水文站的走航式声学多普勒流速仪测流数据,进行测流断面上的垂向、水平层流速分布及垂向平均流速的横向分布研究.研究结果表明:对于顺直河段,垂线点流速分布基本符合理论流速分布;对于受感潮影响的测流断面,相对流速脉动和均化影响较大,难以找到流速分布规律.通过基于断面流速分布特点的断面有效测速单元确定,可以为测速垂线和垂线上测速点的布设、固定式声学多普勒流速仪安装位置选择等提供技术支撑.

摘要： 针对具有水流冲刷塑造稳定床面横比降情况,比较研究了U形弯道水流特性在床面横比降存在下的变化特征.结果表明;①相比平底清水试验,冲刷试验近底流速梯度大大提高,床面横比降致使弯顶附近中轴线纵向垂线流速呈现抛物线型分布,与平底床面时对数型流速分布差异显著;②床面横比降的存在能有效降低水面超高,减小水面横比降,有利于弯道的稳定;③引入床面横比降的效应,对单位水柱进行受力分析,建立受力平衡方程,得到水面横比降公式与床面横比降为零时保持一致,只与断面纵向平均流速有关.

摘要： 采用物理模型试验,将有限流动水域中浮体结构对下游水流结构产生的影响进行了研究.对浮体结构在不同位置以及不同来流条件下的下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行了分析.浮体结构位置的变化会影响流速分布及流速不均匀系数,来流条件的改变同样会对两者产生影响,且其影响随着来流流量的增大而增大;回流区长度的变化受浮体结构位置以及来流流量影响都较为明显,且流量较大时,回流区长度反而减小.当浮体结构应用于实际水利工程时,应关注由于浮体结构位置及来流流量变化引起的水流流动结构改变问题.本文可为浮体结构在动水中运行,其下游水流结构变化规律以及浮体结构稳定性设计提供参考依据.

摘要： 皇华城河段为三峡常年库区典型的弯曲分汊河段,三峡水库成库前该河段呈汛淤枯冲、年际间冲淤平衡、河势稳定的特性.在三峡水库成库后壅水作用下,该河段淤积强度大、淤积迅速,且已造成航槽易位和摆动,航道条件极其不稳.鉴此,本文依据皇华城河段2003-2012年典型断面的实测冲淤资料,分段统计泥沙冲淤量;同时基于平面二维水流数学模型,模拟该河段的流速分布,并探寻左右汊河道的流速分布特性,以此分析该河段左右汊的泥沙冲淤特性、典型断面冲淤变化和通航影响,初步预测该河段的泥沙淤积发展趋势和通航状况.成果可为库区高等级航道的规划、治理提供参考.

摘要： 为了探明多孔介质和流体交界面处的流速分布规律,采用基于RIM(Refractive Index Matching,折射率匹配)技术的PIV(Particle Image Velocimetry,粒子图像测速)技术,对多孔介质及流体交界面处流场进行了无扰动观测.观测发现从主流到颗粒床内部,流速持续减小,存在明显的过渡段;过渡段内垂线流速分布服从指数分布规律;过渡段厚度约和表层颗粒粒径相等,且厚度不随雷诺数变化.试验综合表明颗粒床对边界流场的影响由组成床面的表层颗粒特性决定,表层颗粒以下流动微弱仍然服从Darcy渗流规律.

摘要： 作曲线运动的弯道水流，在重力、离心力的作用下，形成一系列的复杂水力现象川。因此，研究明渠弯道水流的运动规律，在河流治理、港口兴建、桥墩防冲、引水防沙及改善河道航运等方面都有重要的实际价值。利用高频粒子图像测速系统PIV(Particle Image Velocity)对明渠弯道水流进行了测量,获得了大量高精度的平面二维流场数据,分析了弯道不同断面的纵向时均流速分布.试验结果表明:(1)弯道上直段水流需要一段距离调整至均匀流,成为均匀流后还需一段距离使其能够与弯道段水流自然过渡;(2)水深平均纵向流速的横向分布在弯道段先偏向凸岸,后偏向凹岸并延续至出弯后较长一段距离;(3)为使弯道下直段能够恢复至均匀流状态,保证直段自身不对弯道内水流分布造成影响,下直段需要200R甚至更长的距离.

摘要： 山区浅水河道漂石局部区域的水流产生显著的分区,主要包括壅水减速区(T1区)、水流挤压加速区(T2区)、尾涡区(T3区)和尾流扩散区(T4区).利用三维声学多普勒测速仪(ADV)测量了不同水流条件下漂石局部区域水流运动参数,并分析了相对淹没度(h/D,平均水深与漂石有效直径之比)为0.56和1.19时水流的垂向流速和紊动能分布特征.实验表明:T1、T3区流速由减到增,T2、T4区由增到减;所测流速分布中,除T3区流速分布外,其余的分布趋势基本一致;T1、T2和T4区的紊动能随y(水深)的减小而增大,T1区的紊动能在槽底附近达到最大值,但由于漂石的影响,T2区的最大紊动能位置出现不同变化,根据不同的铺沙条件,T4区最大紊动能可能出现在河床底部,也可能偏离底部区域,当y/h＞0.2时,T3区的紊动能明显大于其他各区的值,且沿垂线在一定范围内波动.

摘要： 为了提高浮体型悬挂摆式波浪能发电装置的入射波能量,提出在浮体前端设置增加迎波宽度的楔形聚波口的方案.为了优化楔形聚波口形状,本文基于Fluent流体体积法模型,研究不同浮体楔形聚波口的角度对装置水室内流体的流速以及聚波效果的影响规律.通过分析不同楔形口角度下的最高流速、流速梯度以及摆板安装处流速的变化趋势,发现当楔形聚波口角度在30°到45°之间时,由聚波口反射形成的反射波波高较小,故反射波能量较小,波浪汇流平缓,水室内流速分布较为均匀,聚波效果较好.

摘要： 通过模型试验观测了三种特征洪水下底孔泄洪冲沙洞的水流流态,量测了各特征水位下泄量、泄槽不同断面流速、沿程水面线、压力及下游河道冲刷等.经过计算分析,认为泄水建筑物设计方案基本合理,针对试验出现的水力学问题,底孔消力池池长池深进行适当增加,出口左边墙处调整为圆弧形.经试验验证,修改后的设计方案更加合理,为工程规划设计提供了技术支撑.

摘要： 通过模型试验观测了三种特征洪水下底孔泄洪冲沙洞的水流流态,量测了各特征水位下泄量、泄槽不同断面流速、沿程水面线、压力及下游河道冲刷等.经过计算分析,认为泄水建筑物设计方案基本合理,针对试验出现的水力学问题,底孔消力池池长池深进行适当增加,出口左边墙处调整为圆弧形.经试验验证,修改后的设计方案更加合理,为工程规划设计提供了技术支撑.

摘要： 本发明公开了一种模拟粗糙次层流速分布的实验装置及确定粗糙次层流速分布的方法，试验装置包括可变坡循环水槽系统和流动量测系统，其中，可变坡循环水槽系统用于模拟粗糙次层流动，流动量测系统用于量测可变坡循环水槽系统中各个区域的流速分布；本发明方法在可变坡循环水槽中，利用圆柱铝棒模拟大尺度糙元，并改变淹没度、断面平均流速、糙元分布密度，进行试验研究；本发明提出的确定粗糙次层流速分布的方法，有助于对河道水流、陆地大气流等复杂边界流动的精细化模拟，并为河床输沙变形、大气污染问题的研究提供一定的基础。

摘要： 超声波流量计(10)具备：触发振荡装置(14)；脉冲接收机(16)；换能器(20)，其通过来自脉冲接收机(16)的电信号，向流体配管(22)内的测定线(ML)发射超声波脉冲；信号处理机构(27)，其对来自该换能器(20)的反射波即超声波回波信号进行信号处理；流速分布算出机构(28)以及流量算出机构(29)，其对信号处理后的超声波回波信号进行解析，求得沿测定线(ML)的超声波反射体的位置和速度，信号处理机构(27)备有对超声波回波信号进行滤波处理的滤波处理部(21)和进行AD转换的AD转换器(17)。另外，触发振荡装置(14)控制脉冲接收机(16)和AD转换器(17)间的信号发送接收时机，而且将其调节设定为，多次连续进行超声波脉冲振荡以及超声波回波信号接收，其后设置一定的等待时间。根据上述构成，本发明除以往的测定对象流体以外，对于难以测定流体的流量的比较纯净的流体的流量，也可以精度良好地准确地进行测定。

摘要： 超声波流速计及流量计10包括：使通过振荡单元22振荡的超声波脉冲向金属配管18内的测定线ML发射的超声波脉冲振荡单元23；接收反射波的超声波接收单元24；对接收到的反射波即超声波回波信号进行信号处理、分析而求出超声波反射体群沿测定线ML的位置及速度的信号处理单元25；以及信号分析单元26。信号处理单元25设有带通滤波处理部31、AD变换器32和使重叠于该超声波回波信号的杂波噪音成分降低的壁滤波器处理部33。而且，该信号处理单元26高精度地算出流体17的流速分布或流量。

摘要： 本发明公开了一种野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置及使用方法，装置包括底座、测量仪器固定和保护装置、温度压力传感器、流速探头、可伸缩支撑花管和深度控制系统。与现有技术相比，本发明实现了高流速工况下，多测点、多深度河流水温和流速分布情况，通过遥控控制自动线圈收放转轮实现钢绞线带动可伸缩花管的收放，从而对不同深度水温及流速进行检测，可伸缩不锈钢花管的透水作用有效的减小了水流阻力的同时起到了良好的支撑作用，保证了与花管连接的探头的稳定，具有操作简便、效率高、监测准确、适应性强，为野外大流速河道尤其是水电站尾水水温和流速监测提供了技术手段，为水电站尾水河道生态系统变化及农业引水灌溉提供了参考。

摘要： 超声波流速计及流量计10包括：使通过振荡单元22振荡的超声波脉冲向金属配管18内的测定线ML发射的超声波脉冲振荡单元23；接收反射波的超声波接收单元24；对接收到的反射波即超声波回波信号进行信号处理、分析而求出超声波反射体群沿测定线ML的位置及速度的信号处理单元25；以及信号分析单元26。信号处理单元25设有带通滤波处理部31、AD变换器32和使重叠于该超声波回波信号的杂波噪音成分降低的壁滤波器处理部33。而且，该信号处理单元26高精度地算出流体17的流速分布或流量。

摘要： 本发明公开了一种模拟粗糙次层流速分布的实验装置及确定粗糙次层流速分布的方法，试验装置包括可变坡循环水槽系统和流动量测系统，其中，可变坡循环水槽系统用于模拟粗糙次层流动，流动量测系统用于量测可变坡循环水槽系统中各个区域的流速分布；本发明方法在可变坡循环水槽中，利用圆柱铝棒模拟大尺度糙元，并改变淹没度、断面平均流速、糙元分布密度，进行试验研究；本发明提出的确定粗糙次层流速分布的方法，有助于对河道水流、陆地大气流等复杂边界流动的精细化模拟，并为河床输沙变形、大气污染问题的研究提供一定的基础。

摘要： 本发明公开稀性泥石流垂向流速分布、表面流速、平均流速测量方法。针对现有技术测量稀性泥石流垂向流速分布的方法不适用于泥石流监测与防治领域中实际相对简陋的工况条件的缺陷，本发明提供稀性泥石流垂向流速分布测量方法。该方法是一种在考虑固‑液两相的相间拖曳作用的前提下，基于固‑液两相的力平衡方程的测量方法。本发明提供了该测量方法在优化后的一种具体计算模型。本发明同时提供稀性泥石流表面流速测量方法与平均流速的测量方法。本发明测量方法科学合理、运算量小，所需各基础数据均能够借助传统泥石流监测试验设备获取。方法能够满足泥石流灾害监测防治技术现实条件下的稀性泥石流流速测量需要，为防灾减灾提供便捷的基础技术支持。

摘要： 本发明公开了一种基于河流表面流速的截面流速分布反演方法，包括：对河流截面进行网格化分割，将各网格点分别划分为内区和外区；计算外区涡流粘度并根据计算得到的外区涡流粘度结合雷达测量的表面流速分布得到内区和外区分界点处流速；根据内区和外区分界点处流速计算各内区网格点流速；根据雷达测量的表面流速分布以及内区和外区分界点处流速，计算各外区网格点流速；将反演的各内区网格点流速、内区和外区分界点处流速、外区网格点流速以及雷达测量的表面流速相组合得到截面流速分布。本发明通过分析截面内区流速分布和外区流速分布的差异和联系，分别采用对数亏损律和RANS方程反演内区流速分布和外区流速分布，从而获取河流截面的流速分布。

摘要： 本发明公开了一种依据标准流速分布图修正垂线流速的方法，该方法分二个执行步骤，第一步确定河水的标准流速分布图，第二步修正实测垂线流速，以标准流速分布图为依据逐一校核、修正每个测次的各个实测垂线流速，从而得到修正后的河水流量；所述标准流速分布图包括二个部分，第一部分是河道断面图，第二部分是标准流速分布图，运用本方法，可以有效修正流量监测中流速的奇异值，提升测流设备的抗干扰能力，提高流量监测的精度，为防洪决策大数据的积累提供更可靠的保障。

摘要： 本发明公开了一种野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置及使用方法，装置包括底座、测量仪器固定和保护装置、温度压力传感器、流速探头、可伸缩支撑花管和深度控制系统。与现有技术相比，本发明实现了高流速工况下，多测点、多深度河流水温和流速分布情况，通过遥控控制自动线圈收放转轮实现钢绞线带动可伸缩花管的收放，从而对不同深度水温及流速进行检测，可伸缩不锈钢花管的透水作用有效的减小了水流阻力的同时起到了良好的支撑作用，保证了与花管连接的探头的稳定，具有操作简便、效率高、监测准确、适应性强，为野外大流速河道尤其是水电站尾水水温和流速监测提供了技术手段，为水电站尾水河道生态系统变化及农业引水灌溉提供了参考。