高速掺气水流的模型相似问题_夏维洪
初生空化的模型数据应用到原型上的问题
初生空化的模型数据应用到原型上的问题
夏维洪
【期刊名称】《水利水运科学研究》
【年(卷),期】1993(000)004
【摘要】初生空化数由韦伯数Ｗ和空泡相对膨胀速度Ｍ所组成。
在分析了中，德联合对比试验数据的基础上，发现Ｗ和Ｍ的关系呈一条对数直线。
由模型试验得到直线方程后，再根据原型的空化数决定韦伯数，从直线上求得Ｍ值，有了Ｗ和Ｍ，就可得原型的初生空化数，从而判断在原型水流中是否发生空化。
【总页数】9页(P371-379)
【作者】夏维洪
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O427.4
【相关文献】
1.基于CIP数据应用基础上的自动化编目系统模型设计与研究 [J], 侯英梅
2.水轮机模型空化及能量试验中若干问题的探讨 [J], 徐洪泉;沈祝平
3.确定模型水泵水轮机水泵工况叶片初生空化的声学方法研究 [J], 赵越;刘智良;郭全宝
4.基于DSCT数据集上的心脏三维可视化模型与多平面经食道起心动图的对照研究[J], 钟春燕;郭燕丽;张绍祥;谭立文
5.初生空化数的计算模型 [J], 黄建波;刘宝清
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掺气水流声速的研究_张宏伟
掺气水流声速的研究张宏伟，刘之平，张东，吴一红（中国水利水电科学研究院，北京100038）摘要：采用一维双流体模型，利用小扰动原理研究了压力波在水气两相泡状流中的传播规律。
针对水利工程中高速掺气水流的特点，对方程进行合理模化和封闭。
详细分析了掺气浓度、压力、扰动频率、相间相互作用力对掺气水流中声波传播速度和衰减的影响。
结果表明，适当的掺气浓度会使掺气水流的声速显著降低；压强的减小和相间传热的增强可使声速减小、衰减加快；虚拟质量力主要影响高频声速，并使声波衰减减慢。
关键词：掺气水流；双流体模型；声速；衰减中图分类号：TV131.3+4文献标识码：A1研究背景在高水头泄水工程中，高速水流掺气是一种普遍而又重要的流动现象。
高速掺气水流的可压缩性问题一直受学术界关注，如Cain 等［1］发现高速掺气水流（流速大于30m/s ）存在可压缩性的影响。
李炜［2］将掺气水流与空气动力学领域的超音速流进行类比，认为高速掺气水流存在与不可压缩流完全不同的现象和特点，因此应考虑其可压缩性的影响。
赵建福等［3］进一步提出了高速掺气水流的压缩性准则并对可压缩掺气水流进行了一维特征分析。
倪汉根［4］认为掺气减蚀的机理是由于掺气导致水流声速降低，空泡溃灭时传至壁面的冲击压力大大减小。
然而高速掺气水流的可压缩性问题并没有得到学术界的广泛认同，文献［5］认为当掺气水流的马赫数大于1时，水流具有“似可压缩性”，而没有明确称为“可压缩性”，这种说法本身就是对掺气水流可压缩性存疑的体现。
究其原因，是由于掺气水流可压缩性问题的复杂性，研究远未深入，至今没有成熟的研究成果，掺气水流的基本问题—声速问题，目前的研究也很不全面。
要认识掺气水流的可压缩性问题，揭示其流动现象和特点，必须首先对掺气水流的声速问题进行深入研究。
在可压缩单相流中，声速可表示为c=化过程有关，或者说取决于受扰动气体与周围介质偏离热平衡的程度，两种极端情况是等温和绝热，分别对应等温声速和绝热声速。
明渠自掺气水流气泡形成过程的试验研究
2010 年 3 月 9350 （ 2010 ） 03034305 文章编号：0559-
利
SHUILI
学
XUEBAO
报
第 41 卷 第3 期
明渠自掺气水流气泡形成过程的试验研究
张法星， 许唯临， 朱雅琴
（ 四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点试验室， 四川 成都 610065 ）
摘要：采用高速摄像技术对陡槽内自掺气水流进行了观测， 拍摄到了掺气起始区气泡在水流内部形成的完整过程， 对气泡形成的过程进行了概化分析 。水面附近涡体运动产生的脉动压强和水面相互作用， 导致水面发生上凸下凹 的变形。当这种变形达到一定程度后， 受顺水流向或横向脉动压力 、 横向切应力的作用， 深入水体凹坑的边壁在某 一部位闭合， 下部包裹空气形成气泡而发生自掺气 。随着紊动强度进一步增大， 水面变形加剧， 表现为高高跃出水 这些水柱的倾倒、 聚并也会造成空气进入水中形成气泡 。 明渠水流自掺气是水体内部紊动 面的柱状突起和水滴， 与水面相互作用的结果 。 关键词：明渠；自掺气；掺气机理；自由面；气泡 中图分类号：TV135. 2 文献标识码：A
0526 收稿日期：2008基金项目：国家自然科学基金委员会、 二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金项目（ 50539060 ） ；国家杰出青年科 学基金（ 50325928 ） mail：zhfx@ scu. edu. cn 作者简介：张法星（ 1979 － ） ， 男， 山东嘉祥人， 博士， 主要从事工程水力学和水动力学研究。E-
［ 14 － 15 ］ 。当水滴与回落到运动水流的水面时 ， 把空气包裹住， 形成气泡， 这一观点已被其他研究者证实 与 ［ 16 ］ ， 。 ， “ ” ， 撞击静止的水面相比 更难包裹空气形成气泡 所以 水滴回落而导致掺气 的观点值得商榷 为弄 ［ 13 ］ ［ 12 ］
大型水利工程泄洪放空洞掺气设施水力特性数值模拟研究
2.2.2 泄洪放空洞及掺气坎物理建模
在工程实践中，主要根据弗劳德相似准则（重力相似 准则）设计流动系统的模型。由于实体结构长为 1496m， 难以建立 1 ∶ 1 模型，因此选择 1 ∶ 40 的比例尺，建立 长度为 37.4m 的有机玻璃模型。该模型的横截面积、流量、 流速和粗糙系数与实体结构有差异。例如流量比例尺约为 1 ∶ 10123，流速比例尺约为 1 ∶ 6.38。在物理模拟过程 中，需要掌握模型中的实际流速和水面高程，采用智能测 速仪测定流速，通过直尺测量水面高程，在每个掺气坎和 保护段设置 21 个水面高程测点，共 105 个测点。
施的水力特性。通过对比和分析掺气坎后空腔处的流态、空腔长度和空腔压力，发现靠近进水口的前两个掺
气坎设计不合理，1#、2# 掺气坎均存在空腔回水问题，并且1# 掺气坎的空化、气蚀风险较高，需要改造原
有的设计方案。
关键词 ：泄洪放空洞 ；掺气设施 ；水力特性 ；数值模拟
中图分类号 ：TV 65
应用谢才公式的前提是确定谢才系数 C，曼宁公式提
出一种计算谢才系数的方法，在工程设计中发挥了重要的
作用，如公式（2）所示。
C = 1 R1/6 n
（2）
式中 ：n 为管道或渠道的粗糙系数，其他参数的含义同公
式（1）。综合谢才公式和曼宁公式可得到平均流速 v 的计
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工程技术
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7.22m~9.41m
4#掺气坎后
5.68m~8.07m
7.20m~10.01m
5#掺气坎后
4.41m~8.22m
5.89m~10.62m
3.2.2 掺气坎后空腔长度及压强模拟结果分析
3.2.2.1 空腔长度模拟结果分析
掺气水流数字图像上气泡提取的二值化阈值确定_刘荣丽
文章编号:0559-9342(2002)11-0059-03掺气水流数字图像上气泡提取的二值化阈值确定刘荣丽1,戴光清1,陈 刚2(1.四川大学,四川成都 610065;2.西安理工大学,陕西西安 710048)关键词:掺气水流;气泡检测;图像二值化;阈值;最大直方图熵阈值分割法;迭代法;最大类间方差法摘 要:随着数字图像相关技术的迅速发展,其在水工水力学精细测量中的应用越来越受到关注,但在掺气水流中的应用研究却很少。
笔者结合掺气水流的特点,比较了3种从掺气水流数字图像中识别水和气的阈值确定算法,并通过试验验证其算法的可靠性。
其成果为以后数字图像处理技术在测量气泡速度和掺气浓度中的应用打下了良好的基础。
中图分类号:TV135;TV131.34 文献标识码:A0 前 言目前,数字图像处理技术以其不可比拟的优越性越来越被水利科学界学者所青睐,其中最受注目的粒子图像测速技术(Particle Tracking Velocimetry、Particle Image Velocimetry)就是一个典范,该技术不仅能显示流场的物理形态,而且能够提供瞬时全场流动的定量信息,使流动可视化研究产生从定性到定量的飞跃。
掺气水流是水利工程中一种非常重要的流动现象,是高速水力学亟待解决的关键问题之一,其中掺气浓度是掺气水流测试的一个重要方面,而数字图像处理技术在这方面的应用研究却很少。
长期以来,掺气浓度的测量一直采用掺气浓度仪或在壁面贴电阻片的方法进行测量;前者因其机械探头对流场的扰动,使流动现象失真,以及由于本身的工艺问题测量精度不高;而后者则对水流中部的掺气浓度难以实施有效的测量。
通过图像分析来计算掺气浓度可以弥补上述缺陷。
用图像处理的手段来计算掺气浓度的关键问题之一就是如何识别图像中的气体和水,为此必须对图像分割处理,阈值法是其中一项重要而实用的分割技术。
阈值法是根据某种准则,设置一个灰度阈值,凡是灰度值低于这个阈值的像素都变为某一个灰度,其余的像素都变成另一个灰度值,这种经二值化以后,图像中的气体和水以明显不同的灰度级区别开来。
旋转水流消能及其空化特性
旋转水流消能及其空化特性
夏维洪;王河生
【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】研究了高水头（Ｈ〉２００ｍ）泄水建筑物隧洞内部消能的一种新型消
能工，将竖井与隧洞切向连接，在隧洞内形式螺旋形的旋转水流，这种水流结构可消散水流中大部分能量，使流向下游的水流剩余能量较小，减轻下游的消能负担和减少下游冲刷。
这种消能工的最基本的水流形态环流，在其固体边壁存在着较大的离心力，其中心为大气压，整个水流不会出现负压，流速迅速降低，空化特性较好，不会产生空化与空蚀。
还分析了旋转水流的消能机理、
【总页数】7页(P11-17)
【作者】夏维洪;王河生
【作者单位】河海大学水利水电工程学院;南京水利科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.3
【相关文献】
1.渐扩式泄洪洞出口水流模拟及空化特性预测研究 [J], 刘斌;万五一
2.泄洪洞两级孔板宣泄含沙水流消能及空化特性的原型试验研究 [J], 哈焕文;王恒峰;李尚武
3.高海拔地区气压环境对高速水流空化特性的影响 [J], PANG Bo-hui
4.新疆JK水库工程竖井水平涡旋流溢洪洞水流空化特性试验研究 [J], 陈振军
5.深孔泄洪洞工作(闸)弧门下游水流空化特性分析 [J], 张逸军;尹进步
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明渠自掺气水流运动的数值模拟
明渠自掺气水流运动的数值模拟
杨纪伟;刘晓川;付晓丽;陈俏梅
【期刊名称】《南水北调与水利科技》
【年(卷),期】2008(006)003
【摘要】从两相流基本方程出发,分析了水利工程中水气两相流的特点,对明渠自由水面的掺气量进行研究,建立了适用于自掺气水流的数学模型,对明渠自掺气水流的掺气浓度和流速进行了数值计算,计算结果与实测值吻合较好,得出掺气浓度随水深的增加逐渐增大,流速自明渠底面向水面方向先增大,然后又逐渐减小.
【总页数】3页(P79-80,120)
【作者】杨纪伟;刘晓川;付晓丽;陈俏梅
【作者单位】河北工程大学,河北,邯郸,056038;河北工程大学,河北,邯郸,056038;河北工程大学,河北,邯郸,056038;辽宁省水文水资源勘测局,沈阳,110003
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.3
【相关文献】
1.明渠自掺气水流发展区掺气浓度分布试验 [J], 赵学问;刘善均;董宝顺
2.明渠自掺气水流掺气浓度分布Wood模型的改进研究 [J], 杨永森
3.阶梯溢流坝掺气水流运动的数值模拟 [J], 杨纪伟;刘晓川;刘士和
4.明渠自掺气水流掺气发展区浓度分布的计算 [J], 杨永森;吴持恭
5.复式明渠水流运动的数值模拟 [J], 刘士和;黄伟;罗秋实
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水气二相流特点及其单流体模型_谭立新
082西安理工大学学报Journal of X i’an U niversity of T echnol ogy(2000)V ol.16N o.3 文章编号:100624710(2000)0320280204水气二相流特点及其单流体模型谭立新1,许唯临2,杨永全2,魏文礼1,李建中1(1.西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;2.四川大学高速水力学国家重点实验室,四川成都610065)摘要:对水利工程中掺气水流的数值模拟进行了研究。
从建立数学模型的角度,详细分析了水利工程中水气二相流的特点,从理论上证明:对工程中常见的稀疏气泡流,单流体模型是可行的;且水气混合物的连续方程和动量方程可分别用水相的连续方程和动量方程代替,以使问题简化。
提出了掺气水流的单流体模型,并用该模型对水垫塘掺气水流进行了计算,掺气浓度计算值与实测值基本吻合,表明本文提出的单流体模型可用于水垫塘水气二相流的数值模拟。
关键词:掺气水流;稀疏气泡流;单流体模型中图分类号:O357.5 文献标识码:ABehav i ors of A i r-W a ter Two-Pha se Flow and Its Ho m ogeneousM odelTAN L i2x in1,XU W ei2lin2,YAN G Yong2quan2,W E IW en2li1,L I J ian2zhong1(1.X i’an U niversity of T echnol ogy,X i’an710048,Ch ina;2.Sichuan U niversity)Abstract:T h is paper deals w ith the num erical si m ulati on of aerated fl ow and analyses the behavi o rs of air2w ater two2phase fl ow in details in w ater con servancy work s from an angle of establish ing m ath s models.It has been p roved theoretically that the homogeneous model is app licable to the′dilute bubbly fl ow′in w ater wo rk s and that the continuity equati on and mom en tum equati on of air2w ater m ixture can be rep laced by tho se of w ater s o as to si m p lify the p roble m s.T he homogeneous model is used to calculate the aerated fl ow in the p lunge pool.T he calculated aerated concen trati on values are found to be basically in agree m ent w ith the actually2m easured values,w hereby indicating that th is model can be used in num erical si m ulati on in air2w ater two2phase fl ow in p lunge poo l.Key words:aerated fl ow;dilute bubbly fl ow;homogeneous model单流体模型和双流体模型是描述二相流运动的两类基本方法。