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Exploration of the mechanism of cavitation vortex rope and vortex development in the draft tube of tubular turbine units

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2024年第1期17卷 163-171,F0002页

作者： Chuang Cheng Zhenggui Li Changrong Shen shenglong gu Chuchu Zeng Chuanzheng Bai Meng Liu Junfeng Hu Qinghai University of Science and Technology Xining 810000China Key Laboratory of Fluid and Power Machinery Ministry of Education(Xihua University)Chengdu 610039China South-to-North Water Diversion East Jiangsu Water Source Co. Ltd.Nanjing 210029China School of civil engineering and water resources Qinghai UniversityXining 810016China Dongyuan Branch of Shenzhen Water Planning and Design Institute Co. Ltd.Changsha 410000China

Draft tube vortex rope is considered a special cavitation flow phenomenon in tubular turbine *** vortex rope is one of the most detrimental factors affecting the safety of hydraulic *** this study,ANSYS CFX software was utilized to numerically simulate the internal cavitation flow of a hydraulic turbine draft *** evolution of the cavitation vortex core was characterized by vortex line distribution and vorticity transport *** shape and number of blades influenced the revolving direction and distribution characteristics of the vortex close to the runner cone,which formed a counterclockwise-clockwise-counterclockwise distribution ***,there were many secondary flows in the draft *** cancellation and dissipation between the flows was one of the reasons for reduction in *** the cross-sectional shape of the draft tube was changed,the vorticity was distributed from the center of the vortex rope to all parts of the cross-sectional draft tube,with extreme values at the center and at the *** vortex stretching and dilatation terms played a major role in the change in vorticity,with the baroclinic torque having an effect at the center of the vortex rope,this study is helpful to understand the flow of water in the draft tube and guide the design and optimization of the draft tube in engineering application.

关键词： cavitation vortex rope vorticity transport equation vortex line draft tube

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基于SPH的台阶式溢洪道最优消能率参数研究

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水资源与水工程学报 2023年第2期34卷 107-113,120页

作者：吴海涛郑温刚田丽蓉高仁祖顾声龙青海大学水利电力学院青海西宁810016 黄河上游生态保护与高质量发展实验室青海西宁810016 水利部江河源区水生态治理与保护重点实验室青海西宁810016

为研究台阶式溢洪道的消能规律,明确台阶式溢洪道的最优消能率参数,利用DualSPHysics对台阶式溢洪道水流特征进行模拟,并通过与典型案例的对比分析验证了SPH方法对台阶式溢洪道水流模拟的适用性与准确性,模拟结果表明SPH方法可以较好地... 详细信息

为研究台阶式溢洪道的消能规律,明确台阶式溢洪道的最优消能率参数,利用DualSPHysics对台阶式溢洪道水流特征进行模拟,并通过与典型案例的对比分析验证了SPH方法对台阶式溢洪道水流模拟的适用性与准确性,模拟结果表明SPH方法可以较好地模拟台阶式溢洪道上的水流特征。通过建立不同单宽流量、台阶段坡度和台阶数目的共计288种工况对台阶式溢洪道消能规律及其影响因素进行了研究。结果表明:在其他条件一定的情况下,台阶式溢洪道的消能率与单宽流量呈负相关关系;台阶数目对台阶式溢洪道消能率的影响并不显著,但是存在一个台阶数目能使台阶式溢洪道的消能率达到最大值,该最优消能率对应的台阶数目在78~81阶范围内,此结论对指导实际工程应用有一定的参考价值。

关键词：台阶式溢洪道最优消能率光滑质点水动力学(SPH) 数值模拟

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从黑白到多色的字体设计变革及其配色手法研究

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色彩 2023年第7期 83-86页

作者：顾胜龙王静艳上海大学上海美术学院

我们时常会想一个问题,为什么日常交流的聊天界面各式各样五彩斑斓的表情包符号铺天盖地,而我们的信息文本却只有黑白两色,这点着实令我们有些匪夷所思。因此,探寻多色字体的魅力是不可或缺的。本文主要针对多色字体的形成背景和概念、... 详细信息

我们时常会想一个问题,为什么日常交流的聊天界面各式各样五彩斑斓的表情包符号铺天盖地,而我们的信息文本却只有黑白两色,这点着实令我们有些匪夷所思。因此,探寻多色字体的魅力是不可或缺的。本文主要针对多色字体的形成背景和概念、变革的要求和优势以及多色字体的配色手法等方面进行简单的分类阐述。考虑多色字体的使用场合、背景、字体大小、呈现介质的选择以及排版等多方面因素进行探索设计多色字体时要注意的配色要求。随着屏幕显示时代的进一步发展,印刷技术的突飞猛进,我们应当让多色字体设计有更多新的可能。

关键词：单色字体多色字体字体配色

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弱可压δ-SPH算法在溃坝流中的应用

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青海大学学报 2022年第2期40卷 93-99页

作者：高仁祖顾声龙牛恒岗青海大学水利电力学院青海西宁810016 黄河上游生态保护与高质量发展实验室青海西宁810016

为了减少影响弱可压SPH中密度场和压力场的虚假数值振荡,文中基于Antuono提出的具有扩散项的弱可压SPH格式,自主实现了δ-SPH算法程序,研究其扩散项的加入对原有标准SPH数值模拟结果的改善效果,以及所实现的具有扩散项的弱可压SPH算法... 详细信息

为了减少影响弱可压SPH中密度场和压力场的虚假数值振荡,文中基于Antuono提出的具有扩散项的弱可压SPH格式,自主实现了δ-SPH算法程序,研究其扩散项的加入对原有标准SPH数值模拟结果的改善效果,以及所实现的具有扩散项的弱可压SPH算法在自由表面流方面的适用性和可靠性。本研究选取经典的溃坝案例,以及带有三角形障碍物的溃坝案例进行数值模拟,结果表明:数值扩散项的加入使得压强云图的效果明显改善。通过对监测点的压强与已有实验值的压强对比分析,其结果吻合,平均误差在7%以内,开发的δ-SPH算法在自由表面流方面具有一定的可行性。

关键词： δ-SPH 虚假数值振荡数值扩散项溃坝

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基于DEM的滑坡堆积堰塞湖过程数值研究

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结构工程师 2017年第4期33卷 105-110页

作者：王洋海顾声龙赵杰青海大学水利电力学院西宁810016

天然堰塞湖容易溃决形成洪水威胁下游群众的生命和财产的安全。对堰塞湖的堆积过程进行研究,对堰塞湖体除险加固具有非常重要的意义。通过离散单元法的EDEM软件,构建了离散元模型数值模拟堰塞体的形成过程及最后形成的堰塞体。在建模过... 详细信息

天然堰塞湖容易溃决形成洪水威胁下游群众的生命和财产的安全。对堰塞湖的堆积过程进行研究,对堰塞湖体除险加固具有非常重要的意义。通过离散单元法的EDEM软件,构建了离散元模型数值模拟堰塞体的形成过程及最后形成的堰塞体。在建模过程中,参考实际情况,在计量可接受的的范围内,对模型进行简化,选择合理的几何参数、颗粒粒径组成及颗粒接触模型参数,建立可靠的建模,以便对堰塞体不同坡高、不同坡角条件下形成的颗粒堆积体形状及粒径分布进行分析。

关键词：堰塞体堆积性质数值模拟粒径分布

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基于Fluent的混凝土面板堆石坝渗流的数值模拟

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水利水电技术 2018年第3期49卷 67-72页

作者：王星任立群顾声龙董国发青海大学水利电力学院青海西宁810016

针对修建在深覆盖层地基上的大坝的渗流控制问题,利用Fluent中的User-Defined Function(UDF)模块进行二次开发,通过C语言编写,加载到Fluent以及多孔介质模型的应用中,采用有限体积法进行基于Fluent的大坝渗流的数值模拟。通过对不透水... 详细信息

针对修建在深覆盖层地基上的大坝的渗流控制问题,利用Fluent中的User-Defined Function(UDF)模块进行二次开发,通过C语言编写,加载到Fluent以及多孔介质模型的应用中,采用有限体积法进行基于Fluent的大坝渗流的数值模拟。通过对不透水地基上的均质坝渗流和有压地基渗流的模拟,验证了渗流模拟与试验相比具有相当高的吻合度,其中均质坝渗流模拟中浸润线求解的相对误差最大不超过1.19%;有压地基渗流模拟中流速相对误差在5%之内;渗流量和渗透压力相对误差均在1%上下。相较而言,UDF法模拟结果更加精确,说明UDF法具有更高的理论精度。应用UDF法对某水库混凝土面板堆石坝进行渗流模拟,得出了浸润面与流线图、水头分布等值线图,得到了很好的模拟结果。

关键词：渗流数值模拟 Fluent 多孔介质 UDF 混凝土面板堆石坝

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基于不同评价方法的威海市河流水质研究

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青海大学学报 2022年第1期40卷 99-106页

作者：余金玲田丽蓉吴海涛吴玉帅顾声龙青海大学水利电力学院青海西宁810016 黄河上游生态保护与高质量发展实验室青海西宁810016

为了研究威海市河流的污染情况和水环境质量,了解威海市河流的水质特征和变化趋势,本文采用了单因子评价法、综合污染指数法和模糊综合评价法对2017—2020年威海市泰祥桥断面、浪暖口断面、南桥断面和二水厂断面四个国控断面的水质进行... 详细信息

为了研究威海市河流的污染情况和水环境质量,了解威海市河流的水质特征和变化趋势,本文采用了单因子评价法、综合污染指数法和模糊综合评价法对2017—2020年威海市泰祥桥断面、浪暖口断面、南桥断面和二水厂断面四个国控断面的水质进行水环境质量评价。结果表明:(1)每个断面的水质浓度逐年降低,河流中的水体情况有所改善,水质状况逐渐变好。(2)单因子评价法评价结果最差,模糊综合评价法评价结果整体偏优,而综合污染指数法评价结果与威海市生态环境局官网公布的水质数据更相符。(3)综合污染指数法评价结果为二水厂断面水质最好,其次是泰祥桥断面和浪暖口断面,南桥断面水质较差。(4)威海市河流水质整体呈较好趋势,相关部门实施的措施取得了一定成效。

关键词：水质评价单因子评价法综合污染指数法模糊综合评价法威海市河流

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基于SPH方法实用堰水流的数值模拟

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水利水电技术 2017年第11期48卷 113-117,127页

作者：任立群王星张云云顾声龙青海大学水利电力学院

以数值模拟实用堰水流为目标,采用光滑质点水动力学方法,根据流量与上游水深关系,得到SPH方法推板模型入流边界。针对SPH方法明渠流动中的入流边界问题,利用添加推板模型的SPH方法对二维实用堰溢流水力特性进行数值模拟,获得实用堰水流... 详细信息

以数值模拟实用堰水流为目标,采用光滑质点水动力学方法,根据流量与上游水深关系,得到SPH方法推板模型入流边界。针对SPH方法明渠流动中的入流边界问题,利用添加推板模型的SPH方法对二维实用堰溢流水力特性进行数值模拟,获得实用堰水流水力特性,并进行物理模型试验,验证添加推板模型SPH方法的有效性。通过对流场、断面平均流速对比分析,结果表明:推板模型结果与试验结果吻合较好,推板模型可以准确的描绘水流运动状态;通过流量对比分析,在溢流过程中,推板模型与试验结果平均值相差-1.43%,推板模型可以保持实用堰上游水位恒定,提高计算精度。研究成果初步验证了推板模型的可靠性,为SPH方法入流问题提供了新的解决方法,具有一定的参考价值。

关键词： SPH方法实用堰推板模型

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基于SPH法的正弦形消力池底板水跃现象数值模拟

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水利水电科技进展 2019年第2期39卷 72-78页

作者：薄夫萍吴海涛王星张云云顾声龙青海大学水利电力学院青海西宁810016

利用光滑质点水动力学法(SPH方法)对正弦形消力池底板上的水跃现象进行数值建模,共模拟2种波形5种工况。将SPH方法的模拟值与已有文献的试验值作对比,验证数值模型及数值方法研究此类问题的可行性和适用性,并分析水面线、流速分布、跃... 详细信息

利用光滑质点水动力学法(SPH方法)对正弦形消力池底板上的水跃现象进行数值建模,共模拟2种波形5种工况。将SPH方法的模拟值与已有文献的试验值作对比,验证数值模型及数值方法研究此类问题的可行性和适用性,并分析水面线、流速分布、跃长、共轭水深、消能率等水跃特性的变化规律。结果表明:SPH方法模拟结果与试验结果吻合度较高;水跃段流速分布不均匀、自由表面波动较大,且流层间存在相对运动从而形成旋滚,同等条件下随着弗劳德数的递增,掺气量和自由表面破碎现象越来越剧烈,旋滚的影响范围逐渐变大;正弦形底板消能率较光滑底板提高10%左右且所有工况消能率均在47%以上。

关键词： SPH方法正弦形底板水跃消力池消能率数值模拟

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基于CSPM方法对二维管嘴出流的数值模拟

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水利水电技术 2016年第9期47卷 39-43页

作者：顾声龙吴玉帅解宏伟袁晓伟青海大学水利电力学院

针对传统SPH方法计算效率低和计算精度差的问题,采用CSPM方法对二维管嘴出流问题进行了数值模拟,利用机群进行并行计算。结果表明:通过计算可得出一定精度的二维管嘴出流流态、出口断面流速、管嘴内压强分布以及水平喷射距离,并且证明了... 详细信息

针对传统SPH方法计算效率低和计算精度差的问题,采用CSPM方法对二维管嘴出流问题进行了数值模拟,利用机群进行并行计算。结果表明:通过计算可得出一定精度的二维管嘴出流流态、出口断面流速、管嘴内压强分布以及水平喷射距离,并且证明了CSPM方法可以改善传统SPH方法数值不稳定性。所得成果可为同类研究提供参考。

关键词： SPH CSPM 出流二维管嘴数值模拟并行计算

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