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抚仙湖湖滨湿地影响下水动力水质模拟

水文 2022年第4期42卷 101-107页

作者：程浩亮杨具瑞昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650000 西南林业大学土木工程学院云南昆明650024 昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650000

为推动抚仙湖水污染治理暨湖滨湿地建设提供前期理论指导,在考虑湿地综合糙率、污染物去除速率及底泥释放系数等基础上,建立了抚仙湖二维水动力水质模型,并模拟了抚仙湖现有水体(方案1)、拓展水域后水体(方案2)、拓展水域内建设生态湿... 详细信息

为推动抚仙湖水污染治理暨湖滨湿地建设提供前期理论指导,在考虑湿地综合糙率、污染物去除速率及底泥释放系数等基础上,建立了抚仙湖二维水动力水质模型,并模拟了抚仙湖现有水体(方案1)、拓展水域后水体(方案2)、拓展水域内建设生态湿地后水体(方案3)的流场及氮、磷浓度场。分析了拓展水域、湿地建设对抚仙湖流场及氮、磷浓度场的影响。结果表明:(1)拓展水域改变了抚仙湖局部水域边界条件,使局部水体流速变大,其他区域影响不大,如北岸区域平均流速增大51.76%,原抚仙湖水体仅增大2.11%;拓展水域增加湖岸水体体积,湖岸水体自净能力有一定提升,总氮(TN)、总磷(TP)浓度较拓展水域前分别降低7.23%与7.43%。(2)建设湿地后,湿地水流流速较拓展水域减小明显,其他区域影响较小,如南岸湿地区域平均流速减小67.84%,原水体仅减小4.12%;湿地对水质提升效果显著,TN、TP浓度较拓展水域分别降低69.88%与71.54%,除入湖河道口密集区域外,全湖水体水质达Ⅰ类。可见,湿地建设对抚仙湖生态环境的修复与改善具有重要作用。

关键词：抚仙湖生态湿地水动力水质模型去除速率氮、磷

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泥沙起动流速研究

水利学报 2002年第10期33卷 51-56页

作者：何文社方铎杨具瑞曹叔尤四川大学高速水力学国家重点实验室

从泥沙起动的特点出发 ,将瞬时作用流速、起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度及附加质量力等影响因素同时引入到推移质泥沙起动中 ,使分析泥沙起动时考虑的因素更加全面。采用经典力学与统计理论相结合的方法 ,得到了泥沙起动无量刚... 详细信息

从泥沙起动的特点出发 ,将瞬时作用流速、起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度及附加质量力等影响因素同时引入到推移质泥沙起动中 ,使分析泥沙起动时考虑的因素更加全面。采用经典力学与统计理论相结合的方法 ,得到了泥沙起动无量刚切应力公式。并对公式中的系数进行了数值计算。结果表明 ,该系数并非为一个常数 ,而是在一定的范围内 ,且随床面上颗粒的相对暴露度而变。同时 ,还得到了概括散粒体和粘性细颗粒泥沙的统一的均匀沙起动流速公式的上、下限。说明其系数也是在一个区间取值。

关键词：泥沙起动流速临界切应力无粘性颗粒

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泥沙颗粒暴露度与等效粒径研究

水利学报 2002年第11期33卷 44-48页

作者：何文社杨具瑞方铎曹叔尤四川大学高速水力学国家重点实验室

回顾了对暴露度的研究现状及存在的问题。提出了一种定义暴露度的方法及其计算式 ,同时得到了计算暴露度Δ及暴露度系数 ξ的表达式。经过分析 ,给出了 ξ的取值范围为 0～ 1,它随颗粒在床面的位置而变。同时提出了等效粒径的概念及其... 详细信息

回顾了对暴露度的研究现状及存在的问题。提出了一种定义暴露度的方法及其计算式 ,同时得到了计算暴露度Δ及暴露度系数 ξ的表达式。经过分析 ,给出了 ξ的取值范围为 0～ 1,它随颗粒在床面的位置而变。同时提出了等效粒径的概念及其计算方法。并对不同粒径 ,在床面不同位置的暴露度、暴露度系数及等效粒径进行了计算。对非均匀沙 ,当相对暴露度系数一定时 ,大于平均粒径的泥沙颗粒的等效粒径较同等粒径均匀沙的等效粒径小 ,容易起动 ;小于平均粒径的颗粒较同等粒径均匀沙的等效粒径大 ,较难起动 ,等于平均粒径的颗粒与均匀沙等效粒径相当。经分析等效粒径是一种较符合实际的方法 ,且公式简单。

关键词：泥沙起动相对暴露度等效粒径非均匀沙

不同挑坎下首级台阶角度对阶梯溢流坝面掺气影响研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2018年第2期33卷 245-253页

作者：张勤杨具瑞昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500

前置掺气坎与首级阶梯对阶梯溢流坝的掺气消能有着重要的影响作用,该文以水工模型试验为依托,结合某水电站,确定模型几何比尺为Lr=60。通过对Y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的联合消能工过渡阶梯上首级台阶台面上挑5°、10°及15°和前置... 详细信息

前置掺气坎与首级阶梯对阶梯溢流坝的掺气消能有着重要的影响作用,该文以水工模型试验为依托,结合某水电站,确定模型几何比尺为Lr=60。通过对Y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的联合消能工过渡阶梯上首级台阶台面上挑5°、10°及15°和前置掺气坎角度取8°和10°,共六种组合方案分别进行了水工模型试验。并从空腔长度、掺气浓度、台阶负压、底板时均压力和消能率等各个方面,寻找能改善掺气特性的过渡台阶衔接体型。结果表明:随着前置掺气坎角度增大,首级台面角增加不超过10°时,阶梯溢流坝面上底空腔长度和掺气浓度逐渐增大,负压减小,可有效保护阶梯,防止空蚀破坏。且流速减小,压强增大,消能率也随之略有增长,更利于对下游的保护作用。故前置掺气坎为10°,首级台阶台面角为10°时即方案五为最优组合方案。

关键词：阶梯溢流坝前置掺气坎角度首级台阶水工模型水力特性

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推移质输沙率的非线性研究

水科学进展 2003年第1期14卷 36-40页

作者：杨具瑞方铎何文社刘兴年四川大学高速水力学国家重点实验室

目的是从非线性科学角度探讨泥沙运动的规律。通过分析非均匀沙起动的影响因素得到了尖点突变模型的状态变量和控制变量,建立了能描述推移质运动的尖点突变模型。在尖点突变标准方程的基础上,应用尖点突变理论的坐标变换和拓扑变换,导... 详细信息

目的是从非线性科学角度探讨泥沙运动的规律。通过分析非均匀沙起动的影响因素得到了尖点突变模型的状态变量和控制变量,建立了能描述推移质运动的尖点突变模型。在尖点突变标准方程的基础上,应用尖点突变理论的坐标变换和拓扑变换,导出了输沙强度和水流参数的函数关系式。将输沙强度作为状态变量,水流参数和床沙密实系数作为控制变量。用水槽实验资料和其它推移质输沙率公式进行了对比验证。验证结果表明,计算值与其它推移质输沙率公式和水槽实验结果基本相符,误差一般在-90%～80%之间。说明建立的推移质输沙率公式是合理的,能够反映泥沙的起动和输移规律。

关键词：非线性突变理论尖点突变推移质输沙率

基于计算流体动力学与离散元法耦合的磁力泵水沙运动的数值模拟

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2022年第3期48卷 370-378页

作者：谢汭之喻黎明王田田杨具瑞李娜昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500

应用计算流体动力学与离散元法耦合的方法,对MP6-R微型磁力泵3种进口流速(0.5、1.0、1.5 m/s)和3种含沙量(0.5%、1.0%、2.0%)水沙运动进行数值模拟。结果表明:当进口流速为0.5 m/s时,磁力泵出口管道与蜗壳衔接段出现回流区,其最大回流... 详细信息

应用计算流体动力学与离散元法耦合的方法,对MP6-R微型磁力泵3种进口流速(0.5、1.0、1.5 m/s)和3种含沙量(0.5%、1.0%、2.0%)水沙运动进行数值模拟。结果表明:当进口流速为0.5 m/s时,磁力泵出口管道与蜗壳衔接段出现回流区,其最大回流速度为1.07m/s,随着进口流速的加大,回流速度逐渐降低,当进口流速达到1.5m/s时,回流现象消失,水流速度方向稳定指向出口,磁力泵过流性能最佳;叶轮轴面附近存在大量低速沙粒汇聚的滞留区,滞留区沙粒相互碰撞产生初始切速度;当进口流速一定时,改变颗粒体积分数对滞留区沙粒平均速度的影响较小;进口流速低于1.0 m/s时,增加颗粒体积分数会降低颗粒残留比,进口流速高于1 m/s后,颗粒残留比非常接近;当颗粒体积分数一定时,提升进口流速会降低颗粒残留比,增加滞留区沙粒平均速度,进口流速达到1m/s后,颗粒残留比和滞留区沙粒平均速度随进口流速的变化不明显,磁力泵输送性能最佳。结合磁力泵的过流性能、输送性能与叶轮表面的载荷强度,建议磁力泵最佳运行状态下进口流速保持在1.0 m/s以上。

关键词：磁力泵水沙运动进口流速颗粒体积分数滞留区颗粒残留比

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挑坎+过渡阶梯的组合设施对一体化消能工的影响研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2018年第6期33卷 807-815页

作者：董丽艳杨具瑞昆明理工大学现代农业工程学院

为更清楚地认识前置掺气坎与过渡阶梯组合掺气设施对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的影响研究,该文对其空腔个数、掺气特性、时均压强和消能率进行了分析研究,得到了不同掺气坎角度对该消能工的影响规律,并与不设前置掺气坎但... 详细信息

为更清楚地认识前置掺气坎与过渡阶梯组合掺气设施对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的影响研究,该文对其空腔个数、掺气特性、时均压强和消能率进行了分析研究,得到了不同掺气坎角度对该消能工的影响规律,并与不设前置掺气坎但设置过渡阶梯及不设前置掺气坎和过渡阶梯的一体化消能工的影响规律进行了对比分析。研究表明:随着掺气角度增大,空腔个数增多,掺气也越充分,消能率也在增长,但差异不大;5种方案的掺气浓度、时均压强变化规律基本相似,但前4种方案在过渡台阶段掺气浓度呈下降趋势,未设掺气挑坎的方案四和方案五时均压强在桩号0+44.53m处比较大,而设有挑坎体型的台阶段在0+44.53m处均比较小;设有前置掺气坎的3种方案在第一台阶水平面无负压产生;5种方案均在第二台阶立面凸角上缘出现最大负压,其中方案五的最大负压最大,为-0.36kPa,方案三的最大负压最小,为-0.091kpa,方案一的最大负压为-0.143kpa,方案二的最大负压为-0.117kpa,方案四的最大负压为-0.33kpa。该组合掺气体型对类似工程提供了借鉴依据。

关键词：前置掺气坎过渡阶梯掺气减蚀负压空腔

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泥沙起动判别标准探讨

水科学进展 2003年第2期14卷 143-146页

作者：何文社方铎曹叔尤杨具瑞刘兴年四川大学高速水力学国家重点实验室四川成都610065

分析了现有起动标准的不足之处。在制定起动标准时,不但要考虑水流条件,还必须考虑泥沙颗粒在床面的相对位置。对同一粒径的泥沙颗粒,其起动条件不是一个常量,而是位于一个区间,它随颗粒在床面的相对暴露度而变化。根据力学原理,推导了... 详细信息

分析了现有起动标准的不足之处。在制定起动标准时,不但要考虑水流条件,还必须考虑泥沙颗粒在床面的相对位置。对同一粒径的泥沙颗粒,其起动条件不是一个常量,而是位于一个区间,它随颗粒在床面的相对暴露度而变化。根据力学原理,推导了泥沙颗粒起动时的临界无量纲切应力公式,并对其系数取值进行了理论计算。计算结果表明,对同一粒径、在同一起动状态下,泥沙颗粒的起动临界条件并非一个常量。并从理论上分析得到了临界值的范围,对个别及少量起动,其无量纲临界切应力为0 021～0 042及0 041～0 062。

关键词：泥沙起动标准临界切应力

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颗粒特性对离心泵叶轮叶片的磨损分析

水动力学研究与进展（A辑） 2022年第2期37卷 181-189页

作者：王田田池晓清杨具瑞谢汭之董浩然喻黎明昆明理工大学农业与食品学院昆明650500

为了预测离心泵叶轮叶片的磨损位置和计算磨损量的大小,利用有限元软件Ansys-FLUENT和离散元软件EDEM基于计算流体动力学(CFD)和离散单元法(DEM)耦合的方法,探究了颗粒体积分数(2%、3%和4%)、粒径(1 mm、2 mm和3 mm)、形状(球形、类球... 详细信息

为了预测离心泵叶轮叶片的磨损位置和计算磨损量的大小,利用有限元软件Ansys-FLUENT和离散元软件EDEM基于计算流体动力学(CFD)和离散单元法(DEM)耦合的方法,探究了颗粒体积分数(2%、3%和4%)、粒径(1 mm、2 mm和3 mm)、形状(球形、类球形和三角形)对离心泵叶轮叶片的磨损影响。结果表明离心泵内部压强最大处为隔舌部位,出口管道的滞留区域与大涡量区域分布一致,管道涡具有滞留作用;随着颗粒体积分数的增加,颗粒最大速度增加,最小速度减小,叶轮叶片磨损量增大,磨损分布不变;当粒径增大时,颗粒最大速度与最小速度同时增大,磨损增加,磨损最严重的位置由尾部变为头部,颗粒尖锐程度的增加也使得磨损加剧。

关键词： CFD-DEM 离心泵颗粒特性磨损