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三峡大坝运行20年泄洪安全评价

长江科学院院报 2024年第6期41卷 178-186页

作者：段文刚胡晗侯冬梅长江科学院水力学研究所武汉430010

近年来国内外高坝泄水建筑物破坏事故时有发生,三峡大坝泄洪流量和落差大,泄洪功率居世界第一,其泄洪安全备受关注。结合三峡大坝自2003年蓄水以来的历次水力学原型观测和以往水工模型试验结果,围绕泄水建筑物布置、泄流能力、动水压强... 详细信息

近年来国内外高坝泄水建筑物破坏事故时有发生,三峡大坝泄洪流量和落差大,泄洪功率居世界第一,其泄洪安全备受关注。结合三峡大坝自2003年蓄水以来的历次水力学原型观测和以往水工模型试验结果,围绕泄水建筑物布置、泄流能力、动水压强、水流空化、水流掺气与通气风速、空蚀磨损、消能防冲7个要素指标,依据有关技术标准和工程经验建立了一套完整的高坝泄洪安全评价方法,提出了定性标准和量化阈值,并据此对三峡大坝深孔、表孔、排沙孔和排漂孔进行泄洪安全评价。结果表明:大坝泄水建筑物布置是合理的;大坝实际泄流量与设计值符合良好;大坝泄洪流道未见空蚀磨损破坏;三峡大坝运行20 a,泄水建筑物和坝下消能区运行性态正常,泄洪安全可靠。

关键词：泄洪安全泄水建筑物泄流能力水流掺气空蚀磨损消能防冲三峡大坝

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自然通风湿式冷却塔节水方案的数值研究

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2024年第4期22卷 368-376页

作者：杨岑宋小军赵顺安李陆军宋志勇黄春花中国水利水电科学研究院水力学研究所北京100038

为降低自然通风湿式冷却塔的耗水量,本文采用一种可用于回收其蒸发损失的空气冷凝器结构,并通过数值模拟方法对其节水特性展开研究。首先基于空气运动控制方程和水蒸气冷凝模型,建立了用于分析空气冷凝器节水特性的数学模型,其次分析了... 详细信息

为降低自然通风湿式冷却塔的耗水量,本文采用一种可用于回收其蒸发损失的空气冷凝器结构,并通过数值模拟方法对其节水特性展开研究。首先基于空气运动控制方程和水蒸气冷凝模型,建立了用于分析空气冷凝器节水特性的数学模型,其次分析了冷却空气流速、空气冷凝器的结构尺寸和材质等因素对该冷凝器节水特性的影响。研究结果表明:空气冷凝器的单位面积节水量随着冷却空气流速以及冷凝器宽度的增大而增大,但随着冷凝器长度和高度的增大而减小;空气冷凝器的材质和壁厚对其单位面积节水量没有显著影响,空气冷凝器可采用重量轻和成本低的薄壁PVC来加工制造。

关键词：湿式冷却塔蒸发损失空气冷凝器单位面积节水量水蒸气冷凝

数字孪生中水动力学模型关键技术研究与应用进展

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长江科学院院报 2024年第8期41卷 197-206页

作者：黄卫陈端杨青远黄艳长江科学院水力学研究所武汉430010 水利部长江水利委员会武汉430010

数字孪生技术正在水利行业快速应用发展。对水利数字孪生建设中水动力学模型的支撑作用进行了梳理分析,提出了水利数字孪生对水动力学模型的需求及解决方法。介绍了水利数字孪生中典型一维无压/有压水动力学模型模拟能力提升关键技术和... 详细信息

数字孪生技术正在水利行业快速应用发展。对水利数字孪生建设中水动力学模型的支撑作用进行了梳理分析,提出了水利数字孪生对水动力学模型的需求及解决方法。介绍了水利数字孪生中典型一维无压/有压水动力学模型模拟能力提升关键技术和大范围高精度二维水动力学模型计算效率提升关键技术。详细介绍了发展前沿中的坝堤溃决过程、暴雨山洪等特殊水动力学模型的数值挑战、关键技术、应用场景等方面内容。最后,从水动力学模型维度和功能、预测结果评估与实时校正技术、机理模型和数据驱动模型融合、虚拟计算与物理实体互馈模型等方面对水动力学模型发展方向进行了展望。研究成果可更好地支撑智慧水利建设。

关键词：数字孪生水利水动力学模型模型构建与应用关键技术模拟能力和效率提升

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墩头角度对竖缝式鱼道水力特性的影响

长江科学院院报 2024年第6期41卷 84-90,97页

作者：韩雷吕春玮王正君张帅康李洋黑龙江省水利科学研究院水力学研究所哈尔滨150080 黑龙江大学水利电力学院哈尔滨150080

竖缝式鱼道隔板、导板的墩头角度是影响其池室水流结构的因素之一。采用数值模拟方法,依据RNGk-ε方程,主要通过改变隔板与导板墩头在迎水面与背水面角度的方式,来研究竖缝式鱼道的水力特性。在不同墩头角度情况下,通过对比相应鱼道池... 详细信息

竖缝式鱼道隔板、导板的墩头角度是影响其池室水流结构的因素之一。采用数值模拟方法,依据RNGk-ε方程,主要通过改变隔板与导板墩头在迎水面与背水面角度的方式,来研究竖缝式鱼道的水力特性。在不同墩头角度情况下,通过对比相应鱼道池室内的水流流态、流速、紊动能等数据,获得较为适宜的鱼道隔板设计型式。试验结果表明:隔板和导板迎水面墩头角度逐渐增大时,均会导致池室主流逐渐靠近池室一侧边壁;在主流未受到池室边壁的影响时,水流流速整体呈下降趋势;导板迎水面墩头角度变化对池室水流结构影响更大。研究成果可为鱼道优化设计提供数据支撑。

关键词：竖缝式鱼道水力特性隔板导板墩头角度数值模拟鱼道设计

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均质土堤漫溢溃决机理试验研究

人民长江 2024年第10期 218-224页

作者：黄卫魏红艳史德亮段文刚长江科学院水力学研究所长江水利委员会智慧长江创新团队

为研究堤防漫溢溃决机理及溃决影响因素作用规律，考虑河道来流量、堤高以及诱导溃口宽度3个影响因素，开展了5组均质土堤大尺度漫溢溃决试验。通过试验研究发现，溃口发展过程可分为初期较快发展期、中间快速增长期、后期缓慢增长期和... 详细信息

为研究堤防漫溢溃决机理及溃决影响因素作用规律，考虑河道来流量、堤高以及诱导溃口宽度3个影响因素，开展了5组均质土堤大尺度漫溢溃决试验。通过试验研究发现，溃口发展过程可分为初期较快发展期、中间快速增长期、后期缓慢增长期和稳定期4个阶段。研究表明：在第1个阶段存在陡坎侵蚀现象，峰值溃决流量则出现在第2个阶段；初始诱导溃口较宽时，第1个阶段溃口无明显扩宽；溃决过程中，溃口附近水位及水流不对称，进而导致溃口上下游侧均呈左右不对称发展；来流量和堤顶高程的增加均使得溃决峰值流量增大，而初始溃口宽度的增大则导致溃决初期坡面冲刷形态发生变化；来流量较大时，溃口初期扩宽速度较大。初始溃口宽度越窄，溃口平均扩宽速度越大。研究成果可为堤防建设与防汛抢险提供参考。

关键词：堤防溃决漫顶水流溃决机理物理试验

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均质土堤漫溢溃决机理试验研究

人民长江 2024年

作者：黄卫魏红艳史德亮段文刚长江科学院水力学研究所长江水利委员会智慧长江创新团队

为研究堤防漫溢溃决机理及溃决影响因素作用规律，考虑河道来流量、堤高以及诱导溃口宽度3个影响因素，开展了5组均质土堤漫溢溃决试验。通过试验研究发现，溃口发展过程可分为初期较快发展期、中间快速增长期、后期缓慢增长期和稳定期... 详细信息

为研究堤防漫溢溃决机理及溃决影响因素作用规律，考虑河道来流量、堤高以及诱导溃口宽度3个影响因素，开展了5组均质土堤漫溢溃决试验。通过试验研究发现，溃口发展过程可分为初期较快发展期、中间快速增长期、后期缓慢增长期和稳定期四个阶段。在第一个阶段存在陡坎侵蚀现象，峰值溃决流量出现在第二个阶段。初始诱导溃口较宽时，第一个阶段溃口无明显扩宽。溃口上下游侧呈不对称发展。来流量和堤顶高程的增加均使得溃决峰值流量增大，而初始溃口宽度的增大则导致溃决初期坡面冲刷形态发生变化。来流量较大时，溃口初期扩宽速度较大。初始溃口宽度越窄，溃口平均扩宽速度越大。

关键词：堤防溃决漫顶水流溃决机理物理试验

基于MGWR模型的武汉市内涝关键影响因素分析

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长江科学院院报 2024年

作者：黄子叶杨青远魏红艳长江科学院水力学研究所流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室

城市内涝严重威胁社会安全与发展，识别城市内涝的关键影响因素是研究内涝灾害的基础。采用全局回归(OLS)、地理加权回归(GWR)和多尺度地理加权回归(MGWR)等模型，对武汉市2016年内涝程度与土地利用类型、地形、河流密度等影响因素的相... 详细信息

城市内涝严重威胁社会安全与发展，识别城市内涝的关键影响因素是研究内涝灾害的基础。采用全局回归(OLS)、地理加权回归(GWR)和多尺度地理加权回归(MGWR)等模型，对武汉市2016年内涝程度与土地利用类型、地形、河流密度等影响因素的相关关系进行了分析与评估。结果表明：经OLS筛选后，选取用于GWR和MGWR分析的影响因素为耕地面积、草地面积和不透水面积。模型性能比较发现，MGWR模型优于GWR和OLS。MGWR结果表明，各影响因素与内涝程度的相关关系具有空间非平稳性特征，且不同因素的影响具有空间尺度差异，不透水面积影响的空间尺度最小，耕地面积影响的空间尺度较小，草地面积和常数项的影响接近全局尺度。不透水面积正向影响内涝程度，而耕地面积和草地面积负向影响内涝程度。不透水面积是影响内涝程度最主要的因素，回归系数均值为0.934，其中武昌区和洪山区中部回归系数最大。

关键词：城市内涝地理加权回归分析影响因素土地利用类型

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红鲫鱼在突扩流场中的游泳轨迹和运动模式

生态学杂志 2024年第4期43卷 937-945页

作者：段永彬刘中赞黄明海陈志伟郭承崟王思莹武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室武汉430070 长江科学院水力学研究所武汉430015

鱼类对水流环境的游泳行为响应机制对鱼类的生态保护和仿生应用都有重要的意义。本研究以红鲫鱼为对象,利用高速摄影技术和ANSYS FLUENT数值模拟软件,分析了鱼类在台阶绕流形成的突扩流场中的游泳行为,考察了不同水力参数下鱼游轨迹及... 详细信息

鱼类对水流环境的游泳行为响应机制对鱼类的生态保护和仿生应用都有重要的意义。本研究以红鲫鱼为对象,利用高速摄影技术和ANSYS FLUENT数值模拟软件,分析了鱼类在台阶绕流形成的突扩流场中的游泳行为,考察了不同水力参数下鱼游轨迹及运动模式。通过分析不同行进过程中的鱼体形态,得到鱼摆尾频率、转角、摆幅和身体变形波长、波速等运动特征参数,并分析了各运动参数与水流及运动模式之间的关系。结果表明:红鲫鱼在突扩流场中采用直接沿主流突进和绕回流区上行这两种典型的上溯轨迹;当沿主流直接上溯时,鱼体运动模式与其在均匀流场中类似,鱼游速度、摆尾频率、头部摆角和尾部摆幅等运动参数随当地流速增加而增加;当绕回流区上溯时,鱼体运动模式与其在均匀流中的运动模式有较大区别,摆尾频率、摆幅和变形波长等运动参数随其在流场中所处的位置不同有较大变化;各运动参数中只有摆动频率与当地流速有显著的相关关系;该模式下鱼的头部摆角与尾部摆幅、变形波长和运动相位差之间有明显的相关关系。本研究结果加深了人们对鱼类在复杂流场中游动机理的认识,为鱼类仿生应用和生态保护提供基础支撑。

关键词：红鲫鱼突扩流场游泳行为运动特征

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电子发汗冷却技术及其研究进展

力学学报 2024年第3期56卷 507-520页

作者：苑朝凯王春姜宗林中国科学院力学研究所北京100190

电子发汗冷却是一种新型的高超声速主动热防护技术,利用材料的热电子发射效应,通过热电子将热载荷转移至流场下游,降低了尖前缘结构热流密度峰值和梯度,为高超飞行器尖前缘结构热防护系统设计提供了新的思路.作为一种潜在的冷却技术,文... 详细信息

电子发汗冷却是一种新型的高超声速主动热防护技术,利用材料的热电子发射效应,通过热电子将热载荷转移至流场下游,降低了尖前缘结构热流密度峰值和梯度,为高超飞行器尖前缘结构热防护系统设计提供了新的思路.作为一种潜在的冷却技术,文章主要介绍了电子发汗冷却的工作原理、技术特点,综述了国内外相关研究进展,并对未来发展需解决的关键问题进行了讨论.

关键词：热电子效应发汗冷却主动冷却热防护高超声速

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