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中尺度动床变态模型相似律的研究

水力发电学报 2004年第6期23卷 92-97页

作者：魏炳乾内岛邦秀西安理工大学水利水电学院西安710048 日本国立北见工业大学土木开发工学研究科

由许多学者提出的中尺度河型划分图,其纵、横两轴无因次数都反映了水流水力特性及泥沙输移特性。本文假定模型与原型的该无因次数相等,结合阻力公式、泥沙输移方程及输沙量公式,推导了中尺度动床变态模型试验的相似律;然后依据该相似律... 详细信息

由许多学者提出的中尺度河型划分图,其纵、横两轴无因次数都反映了水流水力特性及泥沙输移特性。本文假定模型与原型的该无因次数相等,结合阻力公式、泥沙输移方程及输沙量公式,推导了中尺度动床变态模型试验的相似律;然后依据该相似律设计模型及其试验条件;试验结果表明变态模型试验手法及该相似律是有效而可靠的;最后,针对弯道对沙洲波高相似律的影响,作者也进行了理论和实验考察。

关键词：河流泥沙工程学中尺度河型划分图相似律变态模型交错沙洲沙洲波高弯道

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塔里木河下游弯曲河道形态特征及演变分析

泥沙研究 2023年第2期48卷 37-43页

作者：王鑫淼魏炳乾白涛王光焰西安理工大学、西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 新疆塔里木河流域干流管理局新疆乌鲁木齐830018

塔里木河下游是典型的弯曲河道,自2000年起实施生态输水后,原本断流的河道开始间歇性过水,而输水对于河道形态的塑造及演变的影响有待研究。基于遥感影像解译与实测资料,识别河道边界并沿程提取170个弯道,分别从整体河道与弯道角度进行... 详细信息

塔里木河下游是典型的弯曲河道,自2000年起实施生态输水后,原本断流的河道开始间歇性过水,而输水对于河道形态的塑造及演变的影响有待研究。基于遥感影像解译与实测资料,识别河道边界并沿程提取170个弯道,分别从整体河道与弯道角度进行形态特征及演变规律研究。结果表明:塔里木河下游平面形态蜿蜒曲折,深泓线沿程波动起伏,横断面主要为抛物线形、梯形和倒三角形。河道演变特征为干流基本稳定,沟汊变化频繁。弯道包含简单弯道与复合弯道两种类型,迁移类型主要为延伸、收缩、展宽、缩窄、延伸与展宽/缩窄组合等6种方式,迁移速率随弯道曲率先增后减。

关键词：塔里木河弯曲河道形态特征弯道迁移

微小水滴撞击深水液池空腔运动的数值模拟及机理研究

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物理学报 2018年第22期67卷 323-331页

作者：裴传康魏炳乾西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

为了探究微米级微小水滴撞击深水液池运动中空腔的成长过程与机理,采用自适应网格技术和流体体积方法对撞击速度为2.5—6.5 m/s的微小水滴撞击深水液池的运动进行数值模拟研究,考察不同撞击速度下水滴撞击深水液池后的水体混掺、毛细波... 详细信息

为了探究微米级微小水滴撞击深水液池运动中空腔的成长过程与机理,采用自适应网格技术和流体体积方法对撞击速度为2.5—6.5 m/s的微小水滴撞击深水液池的运动进行数值模拟研究,考察不同撞击速度下水滴撞击深水液池后的水体混掺、毛细波传播、空腔变形规律以及气泡截留过程,并深入探究空腔运动的动力学机制.研究结果表明,不同撞击速度下,在忽略毛细波作用、空腔深度h∈(D, h_(max))的前提下,空腔深度随时间的成长仍满足t∝h^(5/2)的关系;液滴撞击产生的空腔形状有U形和半球形两种,前者一般向V形转变,后者空腔底部会变为圆柱形,产生细长射流,并有可能发生气泡截留现象;在撞击速度较低时,低压区首先在空腔侧壁与底部交界处产生,随后在靠近液面以及空腔底部靠近中心区域各产生一个较大的涡环;在撞击速度较高,产生细长射流时,涡环的生成被抑制,低压区首先在波浪底部与侧壁上交界处产生,随后空腔底部变为圆柱状,空腔侧壁首先坍塌形成气泡截留.

关键词：水滴深水液池空腔运动

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局部弯曲管道对气力提升泵流动特性影响研究

水动力学研究与进展（A辑） 2023年第6期38卷 943-955页

作者：吴霜左娟莉李国栋王震宇魏炳乾侯精明西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

气力提升泵是通过注入压缩空气输送流体或使流体增压的机械。相比于传统机械泵,该泵具有环境污染少、适合不规则井和安全性高等显著优势,已被广泛运用于油田开采、污水处理以及河道清淤与疏浚等领域。该文基于Fluent仿真软件,采用欧拉... 详细信息

气力提升泵是通过注入压缩空气输送流体或使流体增压的机械。相比于传统机械泵,该泵具有环境污染少、适合不规则井和安全性高等显著优势,已被广泛运用于油田开采、污水处理以及河道清淤与疏浚等领域。该文基于Fluent仿真软件,采用欧拉多相流模型和Standard k-ω湍流模型对s型弯管(两种弯曲位置:上弯管及下弯管;三种弯曲角度:30°、60°和90°)空气-水气力提升泵的流动特性进行了三维数值模拟研究,研究成果表明:①相同进气量下,垂直管提升液体流量与效率最大,下弯管次之,上弯管最小;当进气量等于35 m^(3)/h时,垂直管的提升效率为22.34%,下弯管的提升效率为20.99%,上弯管的提升效率为17.63%;②相同弯曲角度下,提升效率随进气量的增加而降低;不同弯曲角度下,提升液体流量与提升效率均随弯管角度的增大而降低;当进气量等于35 m^(3)/h时,90°下弯管的提升效率为20.99%,60°下弯管的提升效率为21.75%,30°下弯管的提升效率为22.16%;③提升效率最优弯管为30°下弯管,在实际工程中应尽量避免将弯曲管道布置在进气口之上并避免弯曲角度过大的情况。

关键词：气力提升泵气液两相流 s型弯管三维数值模拟

HEC取代水泥对玻璃纤维再生混凝土力学性能的影响

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粉煤灰综合利用 2023年第1期37卷 53-57,125页

作者：庞洁李特魏炳乾杨凌职业技术学院陕西杨凌712100 西安理工大学水电学院陕西西安710048

为了提高建筑垃圾利用率和改善再生混凝土性能,以玻璃纤维再生混凝土为研究对象,研究了HEC取代水泥对玻璃纤维再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、比强度和保温性能的影响。结果表明:玻璃纤维再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度随HEC取... 详细信息

为了提高建筑垃圾利用率和改善再生混凝土性能,以玻璃纤维再生混凝土为研究对象,研究了HEC取代水泥对玻璃纤维再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、比强度和保温性能的影响。结果表明:玻璃纤维再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度随HEC取代率的增加呈现先增强后下降趋势,当HEC取代率为50%时,再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度最大;玻璃纤维能够显著提高再生混凝土轻质高强性能,比强度随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后降低趋势,当玻璃纤维掺量为2%时,混凝土的抗压强度和比强度最大。综合表明,当HEC取代率为50%、玻璃纤维掺量为2%时,玻璃纤维再生混凝土力学性能和保温性能最好。

关键词： HEC 再生混凝土玻璃纤维力学性能比强度

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河流水体中石油类污染物迁移的数值模拟

当代化工 2022年第3期51卷 525-528,533页

作者：庞洁魏炳乾刘洋杨凌职业技术学院杨凌712100 西安理工大学水电学院西安710048 江西省水利规划设计院南昌330029

建立了一个平面二维数学模型,以浐河下游河段为例,模拟在点源污染情况下石油类污染物在河水中的迁移,分析其流场与质量浓度场分布规律。采用交替方向隐式技术(ADI)和双扫描法(Double Sweep)求解质量守恒方程和动量方程,采用以QUICKEST... 详细信息

建立了一个平面二维数学模型,以浐河下游河段为例,模拟在点源污染情况下石油类污染物在河水中的迁移,分析其流场与质量浓度场分布规律。采用交替方向隐式技术(ADI)和双扫描法(Double Sweep)求解质量守恒方程和动量方程,采用以QUICKEST格式为基础的三阶有限差分显示格式求解对流扩散方程。结果表明:数值模拟很好地反映了石油类污染物在河水中的迁移扩散情况。该河段流速分布较均匀,只有个别河道狭窄处流速较大;发生点源污染时,大概140min可以形成1km长的污染带,石油类污染严重区域超标18倍以上,下游大多数区域污染超标在2.5-3倍之间,在河水流速增大时,污染范围将更大。

关键词：河流石油类污染物迁移数值模拟

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沉沙池沉沙效果的平面二维数值模拟

自然灾害学报 2013年第2期22卷 21-28页

作者：魏炳乾刘洋孟文强王正娥西安理工大学水电学院陕西西安710048

在多沙河流上修建沉沙池可降低水流挟沙力,使水流的含沙量符合水质的要求。借助MIKE21软件模拟了浐河下游沉沙池在枯水枯沙10 a系列下的水沙运动,分析了其河床演变规律。基于交替方向隐式(ADI)技术和双扫描法(double sweep)求解了质量... 详细信息

在多沙河流上修建沉沙池可降低水流挟沙力,使水流的含沙量符合水质的要求。借助MIKE21软件模拟了浐河下游沉沙池在枯水枯沙10 a系列下的水沙运动,分析了其河床演变规律。基于交替方向隐式(ADI)技术和双扫描法(double sweep)求解了质量守恒方程和动量方程,采用以QUICKEST格式为基础的三阶有限差分显示格式求解了对流扩散方程。数值模拟很好地反映了沉沙池在10 a中的水沙运动情况。逐一分析了沉沙池的流速分布、含沙量分布、河床淤积厚度变化与河床坡降历时变化的规律。结果表明,该沉沙池的水流主要集中在右侧主河槽处,流程较短,左侧库区没有得到充分利用。经过8～9 a时,入库沙量与出库沙量基本相等,含沙量、河床淤积厚度与坡降以后基本不变。

关键词：沉沙池 MIKE21 数值模拟演变规律

椭圆形变微小水滴撞击深水液池运动大型气泡夹带机理

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物理学报 2019年第20期68卷 197-208页

作者：裴传康魏炳乾左娟莉杨泓西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室

在微小水滴撞击深水液池运动中,水滴在下降过程中产生的外形振荡对后续空腔产生及气泡夹带有极大影响.因此,本文假定5种不同宽高比(AR)的微小变形水滴,采用自适应网格技术和体积函数方法对其运动过程进行数值模拟,并详细探究不同撞击速... 详细信息

在微小水滴撞击深水液池运动中,水滴在下降过程中产生的外形振荡对后续空腔产生及气泡夹带有极大影响.因此,本文假定5种不同宽高比(AR)的微小变形水滴,采用自适应网格技术和体积函数方法对其运动过程进行数值模拟,并详细探究不同撞击速度和水滴形变对撞击后空腔变形坍缩过程、涡环的发展以及气泡夹带的影响.研究结果表明,在较高撞击速度下(Fr=112.5, We=145, Re=1740, V_i=6 m/s), AR=1.33下的长椭圆形变水滴与液池聚合并产生大型气泡夹带.大型气泡截留过程主要由水滴撞击时颈部自由面下产生的涡环控制,涡环裹挟自由界面形成滚动射流,最终射流接触夹带大型气泡.在气泡截留后期,腔内气旋推动侧壁向外拓展,有效增大了气泡体积.在撞击初期阶段,液滴形状越扁,水滴与液池颈部射流曲率越大,生成涡环强度越大.但扁椭圆水滴生成涡环距离自由面过近,界面的早期拉动破坏了涡环强度,因此涡环衰减也相对较快.

关键词：水滴深水液池气泡夹带

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基于时窗滑动平均法的水沙代表系列研究

自然灾害学报 2010年第6期19卷 147-152页

作者：魏炳乾荀洪运孙小军肖荣鸽西安理工大学水电学院陕西西安710048 西安滻灞生态区管理委员会陕西西安710033 西安石油大学石油工程学院陕西西安710065

确定良好的水文资料代表系列,对有效模拟河床演变有着重要的意义。通过采用时窗滑动平均法,选取不同长度的时窗分别对长系列水沙资料进行了滑动平均计算,确定出最优时窗的代表系列作为河工模型试验的水沙施放过程。最后,将其应用于灞河... 详细信息

确定良好的水文资料代表系列,对有效模拟河床演变有着重要的意义。通过采用时窗滑动平均法,选取不同长度的时窗分别对长系列水沙资料进行了滑动平均计算,确定出最优时窗的代表系列作为河工模型试验的水沙施放过程。最后,将其应用于灞河河工模型试验中,并与西北水利科学研究所2001年所做的正态河工模型试验之平衡河床成果相比较。结果表明:灞河B#坝库区在运行6年后,其河床达到冲淤平衡,与正态河工模型试验的平衡河床结果相符合。说明本河工模型试验所选用的水沙代表系列是正确的,所采用的时窗滑动平均法具有良好的适用性。

关键词：水沙时窗滑动平均法河工模型试验.