基于掺长理论的淹没柔性植被水流流速分布研究 被引量：15

1

作者 槐文信 韩杰 +2 位作者 曾玉红 安翔 钱忠东 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第3期325-332,共8页

采用PVC薄片对柔性植被进行了模拟,并用三维Micro ADV对淹没柔性植被恒定水流进行了实验测量,获得了水流纵向流速和Reynolds切应力的分布.实验结果表明,淹没柔性植被水流植被层和非植被层的水力特性有显著不同.在非植被层,Reynolds应力... 采用PVC薄片对柔性植被进行了模拟,并用三维Micro ADV对淹没柔性植被恒定水流进行了实验测量,获得了水流纵向流速和Reynolds切应力的分布.实验结果表明,淹没柔性植被水流植被层和非植被层的水力特性有显著不同.在非植被层,Reynolds应力为直线分布,而时均流速则符合经典的对数律分布.基于新"河床"的概念,首次提出用河道压缩参数来表示植被对水流的影响,并合理假设了一个新的混合长度公式,由此得到的时均流速公式相比前人的成果有所需参数少、计算简单及实用性强等优点. 展开更多

关键词 柔性植被 PVC薄片 MICRO ADV(多普勒超声测速仪) 混合长度 主流流速分布 Reynolds应力 河道压缩参数

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考虑滩地植被的复式断面河道水流的二维解析解 被引量：21

2

作者 槐文信 高敏 +1 位作者 曾玉红 李丹 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第9期1049-1056,共8页

针对滩地植被化的复式断面河道的水流特性,从沿水深积分的紊流时均运动微分方程出发,基于恒定均匀流的假设,给出了植被作用下河道水流水深平均流速沿横向分布的二维解析解.其中,将植被对水流的影响归结为拖曳力项,在模型中计及了二次流... 针对滩地植被化的复式断面河道的水流特性,从沿水深积分的紊流时均运动微分方程出发,基于恒定均匀流的假设,给出了植被作用下河道水流水深平均流速沿横向分布的二维解析解.其中,将植被对水流的影响归结为拖曳力项,在模型中计及了二次流的影响,并对二次流强度系数K的取值进行了初步探讨.分别对顺直河道横断面和蜿蜒河道的顶点断面进行了计算,计算结果与试验资料符合良好,表明给出的二维解析解可用于植被作用下复式断面河道水流水深平均流速沿横向分布的数值预报. 展开更多

关键词 复式河道 植被 拖曳力 二次流

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部分植被化复式河道水流的二维解析解 被引量：12

3

作者 槐文信 徐治钢 +1 位作者 杨中华 曾玉红 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第8期976-982,共7页

运用涡粘模型理论对部分植被化复式河道的水流水深平均流速和边壁切应力分布进行了求解.通过对水流微元体进行纵向受力分析建立相应的控制微分方程,其中植被对水流的影响归结为拖曳力项.同时将复式渠道划分为3个子区域,通过联立求解各... 运用涡粘模型理论对部分植被化复式河道的水流水深平均流速和边壁切应力分布进行了求解.通过对水流微元体进行纵向受力分析建立相应的控制微分方程,其中植被对水流的影响归结为拖曳力项.同时将复式渠道划分为3个子区域,通过联立求解各区域微分方程中的定解系数,最终得到均匀流的条件下各区水深平均流速的横向分布的解析解.在获得水深平均流速的横向分布后,可进一步给出对泥沙输移有重要影响的河床切应力的横向分布.通过与试验测得的资料比较,表明给出的解析解能够为工程设计提供足够精度的水力特性的预报. 展开更多

关键词 复式河道 水深平均流速 拖曳力 涡粘模型 解析解 植被

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有植被明渠纵向流速垂向分布特性的PIV试验分析 被引量：17

4

作者 槐文信 赵磊 +1 位作者 李丹 李琼 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期26-30,共5页

有植被河道水流的流速分布是确定植被河道阻力和过流能力的基础。在室内矩形断面水槽中模拟了有树桩存在的河流环境,采用粒子图像速度仪(PIV)测量了同一流量情况下,非淹没及淹没刚性植被稳恒流纵向流速垂向分布。试验结果表明矩形断面... 有植被河道水流的流速分布是确定植被河道阻力和过流能力的基础。在室内矩形断面水槽中模拟了有树桩存在的河流环境,采用粒子图像速度仪(PIV)测量了同一流量情况下,非淹没及淹没刚性植被稳恒流纵向流速垂向分布。试验结果表明矩形断面非淹没刚性植被水流时空平均纵向流速垂向分布符合'J'形分布,淹没刚性植被水流时空平均纵向流速垂向分布符合'S'形分布,植被中不同位置垂线的时均纵向流速分布不同。笔者给出的流速资料可作为植被水流数值模拟对比的参考。 展开更多

关键词 纵向流速分布 PIV 非淹没植被 淹没植被

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流动环境中二维铅垂纯射流的试验研究 被引量：6

5

作者 槐文信 李爱华 +3 位作者 那宇彤 杨中华 童汉毅 黄纪忠 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期300-304,共5页

对均匀流动环境中的铅直二维射流进行了试验研究,得到了流动转变的条件。采用超声多普勒流速仪(ADV)对射流流场进行了测量,得到了流速矢量图和流线图,发现在射流的迎流面存在流线跌落现象。探讨了流速比对射流背流面涡心和分离点位置的... 对均匀流动环境中的铅直二维射流进行了试验研究,得到了流动转变的条件。采用超声多普勒流速仪(ADV)对射流流场进行了测量,得到了流速矢量图和流线图,发现在射流的迎流面存在流线跌落现象。探讨了流速比对射流背流面涡心和分离点位置的影响。给出低流速比为8的射流流场的实测结果,以供数值模拟对比使用。 展开更多

关键词 流动环境 平面射流 铅直二维射流 试验 流线图 流速矢量图 数值模拟

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基于水深平均模型的植被水流数值模拟 被引量：10

6

作者 槐文信 杨水草 +1 位作者 杨中华 李丹 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2012年第1期56-60,共5页

针对有植被作用的渠道,将植被对水流的作用视为河床的附加阻力,推导出植被作用下河床等效曼宁阻力系数计算公式,考虑植被区与无植被区交界区域产生的二次流对植被区阻力的综合影响,引入影响系数对等效曼宁阻力系数计算公式进行修正.将... 针对有植被作用的渠道,将植被对水流的作用视为河床的附加阻力,推导出植被作用下河床等效曼宁阻力系数计算公式,考虑植被区与无植被区交界区域产生的二次流对植被区阻力的综合影响,引入影响系数对等效曼宁阻力系数计算公式进行修正.将修正后的公式用于水深平均模型,求解非对称复式断面和矩形断面局部有植被渠道的流速分布,计算结果与实验数据吻合,表明该模型可有效用于局部植被覆盖渠道的水流计算.有助深入了解植被水流结构. 展开更多

关键词 水利工程 植被渠道 等效曼宁阻力系数 二次流 水深平均模型

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漫滩恒定明渠水流的三维数值模拟 被引量：11

7

作者 槐文信 陈文学 +1 位作者 童汉毅 卓建民 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期15-19,共5页

采用Naot Rodi代数应力模型(N R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采... 采用Naot Rodi代数应力模型(N R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采用。给出了漫滩水流主流速等值线、二次流的断面分布、垂线平均流速的横向分布以及主槽与全断面流量比随相对水深的变化规律。部分结果与实验资料的对比,表明N R模型和HFAM能较好地用于研究漫滩水流流速、流量和水位的关系。 展开更多

关键词 漫滩 明渠 水流 三维数值模拟

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部分植被化矩形河槽紊流时均流速分布分析解 被引量：8

8

作者 槐文信 耿川 +1 位作者 曾玉红 杨中华 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第4期437-444,共8页

研究了部分植被化矩形河槽紊流的水深平均流速分布.植被被视为不可移动的刚性多孔介质,植被对水流的阻力以多孔介质理论加以考虑,并综合考虑部分植被存在时矩形河槽紊动水流二次流的作用,建立了紊流动量方程.针对恒定均匀流的特点,对动... 研究了部分植被化矩形河槽紊流的水深平均流速分布.植被被视为不可移动的刚性多孔介质,植被对水流的阻力以多孔介质理论加以考虑,并综合考虑部分植被存在时矩形河槽紊动水流二次流的作用,建立了紊流动量方程.针对恒定均匀流的特点,对动量方程进行了简化,沿水深方向积分并引入参考量,形成无量纲形式的基于多孔介质理论紊动水流控制方程,进而对其求解给出了水深平均纵向时均流速分布的分析解.研究表明,在不同水流条件下的二次流强度系数具有相同的数量级.为验证分析解的正确性,在实验室采用MicoADV测量了部分植被化矩形河槽水流的流速分布.数值解与实验资料和日本学者的相关实验资料的对比表明,该方法可以准确预测部分植被化矩形河槽紊流水流的水深平均流速分布. 展开更多

关键词 多孔介质理论 植被河槽 二次流 横向时均流速分布 矩形河槽

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浅水环境中垂向圆形纯射流的试验研究 被引量：6

9

作者 槐文信 那宇彤 +2 位作者 黄纪忠 童汉毅 姜国强 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期26-30,共5页

对静止均匀浅水水域中的铅垂圆形单孔射流进行了试验研究 ,试验是在实验室的自制恒定水流循环系统中进行的。得到了水面的隆起高度与射流出口单位能量和相对水深的函数关系 ;验证了隆起高度分布具有自相似性 ,并给出其统一表达式 ;借助... 对静止均匀浅水水域中的铅垂圆形单孔射流进行了试验研究 ,试验是在实验室的自制恒定水流循环系统中进行的。得到了水面的隆起高度与射流出口单位能量和相对水深的函数关系 ;验证了隆起高度分布具有自相似性 ,并给出其统一表达式 ;借助于三维测速仪 ,得到了射流流速的横断面分布、射流中线流速的衰减规律和流场的流函数等值线。 展开更多

关键词 水环境 射流 时均结构 测速仪 试验

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复式断面明渠中水平热水浮力射流近区稀释特性研究 被引量：4

10

作者 槐文信 肖庆华 +2 位作者 曾玉红 杨中华 钱忠东 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第2期239-246,共8页

采用考虑浮力效应的RNGk-ε双方程模型,结合混合有限分析法对复式断面明渠流中水平圆孔热水浮力射流进行了数值模拟,对其近区稀释特性及二次流结构进行数值分析.同时,采用三维ADV测速仪及温度测量仪对其近区典型断面的:1)横断面主流速... 采用考虑浮力效应的RNGk-ε双方程模型,结合混合有限分析法对复式断面明渠流中水平圆孔热水浮力射流进行了数值模拟,对其近区稀释特性及二次流结构进行数值分析.同时,采用三维ADV测速仪及温度测量仪对其近区典型断面的:1)横断面主流速等值线分布;2)二次流;3)横断面温度等值线分布进行了试验测量.数值模拟结果与试验资料的对比表明,考虑浮力效应的RNGk-ε模型能够较好模拟射流在环境来流、浮力效应、复式断面二次流等因素作用下,所表现出的分叉现象、附壁效应(Conada效应)和边滩二次流现象. 展开更多

关键词 紊流模型 复式断面 浮力射流 混合有限分析法 二次流

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静水中正方形孔口的有障碍浮射流(Ⅰ)——数学模型及计算方法的验证 被引量：6

11

作者 槐文信 方神光 戴会超 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第5期571-578,共8页

对静水中正方形孔口之上放置一正方形阻力盘的浮射流进行了试验,测量了不同工况下盘后自相似区域轴线上浓度的分布,并建立了其相应的三维数学模型,对不同工况进行了数值模拟计算,数值模拟结果与试验结果吻合较好.将结果与静水中圆孔有... 对静水中正方形孔口之上放置一正方形阻力盘的浮射流进行了试验,测量了不同工况下盘后自相似区域轴线上浓度的分布,并建立了其相应的三维数学模型,对不同工况进行了数值模拟计算,数值模拟结果与试验结果吻合较好.将结果与静水中圆孔有阻力浮射流的经验公式进行了比较,发现正方形孔口上放置一正方形阻力盘与圆孔上放置一圆盘在盘后自相似区轴线上浓度分布规律基本一致.对盘后不同高度位置处横截面上的温度等值线分布进行了分析,发现离正方形盘较近的一段高度内温度等值线呈现独特的星形分布,随着离盘距离的增加则变为与圆孔浮射流类似的同心圆形状. 展开更多

关键词 浮力射流 正方形孔口 障碍射流 三维数学模型 稀释度

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静水中正方形孔口的有障碍浮射流(Ⅱ)——流场特性分析 被引量：5

12

作者 槐文信 方神光 戴会超 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第5期579-585,共7页

在数值计算成果的基础上,对正方形阻力盘浮力射流的流场进行了分析和总结,基于轴线流速的变化规律将盘后流场分为3个区域:回流区、过渡区和自相似区.验证了竖直方向流速自相似性的存在.根据给出的轴线流速的变化图也可以区分盘后3个区... 在数值计算成果的基础上,对正方形阻力盘浮力射流的流场进行了分析和总结,基于轴线流速的变化规律将盘后流场分为3个区域:回流区、过渡区和自相似区.验证了竖直方向流速自相似性的存在.根据给出的轴线流速的变化图也可以区分盘后3个区域的位置,同时发现各工况在自相似区域的轴线流速沿同一规律曲线变化,采用Chen和Rodi对流速的表示方法,得到了所有工况下自相似区域轴线流速的分布公式.给出了典型工况下阻力盘后不同高度位置处的压强场等值线变化过程,发现盘后各负压中心区域的产生、膨胀、破裂和消失. 展开更多

关键词 浮力射流 区域划分 流速场 压强场 轴线流速

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污水侧排近区特性的三维数值模拟研究——近区特性的数值预报(Ⅱ) 被引量：4

13

作者 槐文信 陈雪峰 陈大宏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期28-32,共5页

探讨了弗劳德数对近区流动特性的影响 ,在此基础上 。

关键词 侧排放 三维数值模拟 岸边吸附 近区特性 污水 射流 数值预报

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污水侧排近区特性的三维数值模拟研究——数学模型及其检验(Ⅰ) 被引量：4

14

作者 槐文信 陈雪峰 陈大宏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期23-27,共5页

给出描述热污水全深度侧排的三维湍流数学模型 ,并考虑了浮力效应。进而采用 Chu的实验资料进行检验 ,计算结果和试验资料的吻合证明了模型和方法的正确性 。

关键词 侧排放 紊流 数学模型 污水 排放 三维数值模拟 水力参数

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浅水回流的混合有限分析解 被引量：10

15

作者 槐文信 沈毅一 小松利光 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第9期956-962,共7页

　混合有限分析法是一种在局部矩形单元上进行离散的数值格式,为了适应非规则边界,建立了Sigma坐标系的浅水回流数学模型·　采用1)风引起的回流,2)密度驱动的回流,3)假潮。

关键词 潮汐 风应力 回流 浅水 假潮 混合有限分析法 密度梯度

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静止环境中有阻力圆盘浮力射流特性的研究——(I)数学模型及计算方法的验证 被引量：8

16

作者 槐文信 方神光 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期549-554,共6页

建立静止环境中有阻力圆盘浮力射流的RNG湍流模型,考虑浮力对射流的影响,采用混合有限分析数值格式来离散求解数学模型,结合有效的试验资料进行模型和计算方法的检验,预报给出了阻力盘对圆形浮力射流轴线浓度的影响范围;提出轴线浓度校... 建立静止环境中有阻力圆盘浮力射流的RNG湍流模型,考虑浮力对射流的影响,采用混合有限分析数值格式来离散求解数学模型,结合有效的试验资料进行模型和计算方法的检验,预报给出了阻力盘对圆形浮力射流轴线浓度的影响范围;提出轴线浓度校正系数的概念,从而清晰直观地证实了阻力盘具有提高射流近区稀释度的作用;确立了H/D为影响轴线浓度的重要参数,且H/D=10为阻力盘是否提高近区稀释度的判别标准;数值模拟发现,当H/D<1时,正常绕流发生的弗劳德数F0的范围会很快缩小,容易出现非正常绕流;并且盘离射流孔口较近时,射流容易被反射,离孔口较远时,绕流容易出现分叉。并就如何控制射流流态和提高稀释度提出了两点建议。 展开更多

关键词 浮力射流 稀释度 数值模拟 静止环境 阻力圆盘

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基于掺长模型非淹没刚性植被水流流速垂向分布的数值解 被引量：3

17

作者 槐文信 赵磊 +1 位作者 杨中华 李丹 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期12-17,共6页

对非淹没刚性植被的水流流速垂向分布进行了研究,基于恒定均匀流假定,通过单元体的受力分析得到考虑刚性、非淹没植被作用后水体单元流动的控制方程,充分考虑了植被群对混掺长度、植被拖曳力系数、达西—魏斯巴哈摩擦系数的影响,得到了... 对非淹没刚性植被的水流流速垂向分布进行了研究,基于恒定均匀流假定,通过单元体的受力分析得到考虑刚性、非淹没植被作用后水体单元流动的控制方程,充分考虑了植被群对混掺长度、植被拖曳力系数、达西—魏斯巴哈摩擦系数的影响,得到了基于混合长度概念的求解非淹没刚性植被水流流速垂向分布的新模型。该模型物理概念清晰,形式简单,可直接计算出摩阻流速。结合本文和Rowinski等的室内水槽实验资料,采用该模型对非淹没刚性植被流速垂向分布进行了数值模拟,结果表明本文给出新的掺长模型是合理有效的。 展开更多

关键词 流速垂向分布 非淹没植被 混掺长度 摩阻流速

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河流中单向性同流扩散器近区的稀释 被引量：4

18

作者 槐文信 那宇彤 陈雪峰 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期319-324,共6页

用三维湍浮力流模式结合混合有限分析法对河流中单向性同流扩散器的近区稀释特性进行精确的数值分析，所得结果与Ｐａｒｒ的试验资料吻合良好，进而给出了稀释度在近区的经验公式，并且分析了浮力射流的分叉现象和吸附现象以及出现这两... 用三维湍浮力流模式结合混合有限分析法对河流中单向性同流扩散器的近区稀释特性进行精确的数值分析，所得结果与Ｐａｒｒ的试验资料吻合良好，进而给出了稀释度在近区的经验公式，并且分析了浮力射流的分叉现象和吸附现象以及出现这两种现象的原因，发现水面对稀释有延迟作用，对分叉有促进作用。 展开更多

关键词 稀释 扩散器 分叉现象 吸附现象 河流 污水排放

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浅水型河道中扩散器垂向排放的三维数值模拟 被引量：4

19

作者 槐文信 柴田敏彦 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期1-6,共6页

采用作者给出的三维紊流模型，结合混合有限分析法及交错网格对浅水型河道中扩散器垂向排放的流动进行了数值计算。重点对该类流动的两个流动特征进行了分析：一是水面的隆起高度，二是在横流情况下的流动转变条件。进而给出了这类排放... 采用作者给出的三维紊流模型，结合混合有限分析法及交错网格对浅水型河道中扩散器垂向排放的流动进行了数值计算。重点对该类流动的两个流动特征进行了分析：一是水面的隆起高度，二是在横流情况下的流动转变条件。进而给出了这类排放水面的最小稀释度。这些特征的探讨对废水排入江河的水力设计有重要的参考意义。 展开更多

关键词 表面稀释度 扩散器 浅水 河道 数值模拟

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浅水横流中底部水平热水射流近区的初始稀释——(I)数学模型及其验证 被引量：4

20

作者 槐文信 梁爱国 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期1-4,共4页

采用数值模拟方法研究浅水横流中底部水平圆孔热水射流的稀释特性。首先运用量纲分析方法得出了该类流动的影响因素的表达式。并建立了描述热水射流的三维k-ε紊流数学模型。应用基于混合有限分析法的SIMPLE算法进行求解,结合有效的试... 采用数值模拟方法研究浅水横流中底部水平圆孔热水射流的稀释特性。首先运用量纲分析方法得出了该类流动的影响因素的表达式。并建立了描述热水射流的三维k-ε紊流数学模型。应用基于混合有限分析法的SIMPLE算法进行求解,结合有效的试验资料,检验了数学模型和计算方法的合理有效性,为进一步研究该类流动的数值特性奠定了基础。 展开更多

关键词 浅水横流 浮力射流 数值模拟 混合有限分析法

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