水力学

摘要： 本文就《水力学》的教学要求谈了一些想法 ,以期与同行互相交流。

摘要： 2011年12月11日是钱学森诞生百年之日,位于上海徐汇区的上海交通大学钱学森图书馆建成开馆。一位老教授向该馆捐赠的试卷吸引了众人的目光,说起试卷的故事还得回到钱学森的学生时代。1933年,钱学森读大学三年级。一场水力学考试中,老师一共出了6道题,其中有两道题难度较大,几乎没有学生全部答对。

摘要： “水力学”是水利类专业基础课程,依据专业特点、课程特点、大学生培养要求及未来职业岗位等方面挖掘课程思政元素,在教学过程中采用第一次课“典型案例”、理论教学“画龙点睛”、实训环节“润物无声”、教学方法“于无声处”、评价方法“三全视角”、教师言行“潜移默化”等途径融入课程思政,教书育人效果良好,实现了课程教育与思想政治教育有机融合。

摘要： 河道流动受边界切应力影响,边界切应力过大会造成河岸被侵蚀,降低河岸的稳定性,并通过影响泥沙的沉积和搬运,引起河流形态变化。探究河流边界切应力,就是探究河流中水流流动状态、结构特性等问题。由于河流中影响边界切应力的因素多且复杂,本文去掉各种不确定的因素,通过数值软件建立一个2维矩形直道明渠流动模型,并运用相似理论对矩形直道明渠模型进行缩尺试验。首先,对5种比尺的均匀流直道模型的流动进行数值模拟,由于该5组直道明渠模型模拟结果统一出来的水位流量关系与曼宁公式推导出的水位流量关系高度一致,因此可以认为该模型模拟出来的参数真实可靠。针对非均匀流的情况,通过欠均匀流和超均匀流的概念,对9组直道模型非均匀流进行数值模拟,运用动量定理对非均匀流直道中心处间隔相同的101个点位进行受力分析,每两个点之间取一次切应力的平均值,再将所有点位的阻力求和,沿程积分得出河床阻力,大大减少水位波动等不确定因素带来的误差影响。最后,推导出通用的床面切应力公式,该公式表明无论矩形明渠的流动是否为均匀流,都可通过水深h、流速u、曼宁糙率系数n这3个参数求出床面切应力。将本文所得公式与现有的4个河床切应力求解公式进行对比,发现本文的公式既符合动量定理,又有物理意义。该研究成果相对于过去常用的方法更为简便,可以将复杂的流体力学问题(求解偏微分方程)变为简单的代数问题。

摘要： 一、本学报刊载与水力发电有关的学术论文,主要包括水文水资源与水电站优化运行,水力学、水环境与水生态,河流海岸动力学,岩土力学与工程,水工结构、材料与施工管理,水能与水力机械,海洋能发电工程,遥感水文与水利大数据等领域的研究性成果。

摘要： 基于水力学教学内容特点及课程定位需求,建立覆盖水力学核心内容、逻辑层次清晰的模块化体系,构建具有环境工程特色的案例引导教学模式,提出启发式互动教学、多媒体及实验实践授课、延伸式拓展学习、提升教学艺术等多元化的实践途径,形成契合导向式教育理念的水力学课程教学方法。

摘要： 2022年3月10日,南水北调中线干线建设管理局(以卞简称“中线建管局”)渠首分局以视频会议形式组织石开了陶岔渠首枢纽工程电站和引水闸自适应联动调度项目阶段成果审查会。会议由渠首分局副局长孙晓辉主持,中线建管局原副局长刘宪亮正高级工程师和长江勘测规划设计研究院黄会勇正高级工程师为审查会待邀专家,总调度中心副主任李景刚、渠首分局副局长李斌等参会指导。

摘要： 一、本学报刊载与水力发电有关的学术论文,主要包括水文水资源与水电站优化运行,水力学、水环境与水生态,河流海岸动力学,岩土力学与工程,水工结构、材料与施工管理,水能与水力机械,海洋能发电工程,遥感水文与水利大数据等领域的研究性成果。二、稿件要求:1、论文稿件通过网上直接投稿,网址:www.slfdxb.cn。来稿文字应明了简练。

摘要： 水力学是研究以水为代表的液体在静止状态下的受力情况和宏观机械运动规律,并利用其解决实际工程技术问题的一门学科,是高等教育中涉水专业的主要专业核心课之一。在传统专业课程教学过程中融入思想政治教育,可为大学生树立正确的世界观、人生观、价值观,是新时代立德树人的基本政治要求。以“水力学”课程为例,基于课程的专业特点及育人目标,深入挖掘课程思政教育素材,提出“水力学”课程思政的建设举措,以及教学方法和教学评价的改进,以此增强学生对我国水力学应用的民族荣誉感,感受我国集中力量办大事的制度自信。

摘要： 随着非常规油气田勘探数量增加,高难度井的数量不断增多,对于钻完井液专业的挑战也不断增大,为了给钻井液设计及现场施工提供更加科学的指导,中海油服油化研究院进行了大量的研究,研发出先进一流(天津科委认证)的钻完井液水力学工程软件VIRTUALMUD。新疆大北某井是中海油服油化事业部在新疆中标的一口高难度深井,VIRTUALMUD软件在该井设计和施工阶段的应用,为技术专家和现场工程师提供了可靠的决策依据,解决了该井的钻井难题,并为后续新疆钻完井液市场开拓提供了技术借鉴。

摘要： 高坝水力学研究对于高坝工程泄洪安全以及其他类似问题具有十分重要的意义,随着高坝工程水力学指标的不断提高,更深入地揭示高速水流各种特殊水流现象的机理,从而为工程安全提供更加坚实的理论基础成为该领域亟待解决的问题.高坝工程中的空化空蚀、水流掺气等各种特殊水流现象几乎都是发生在细观尺度,而传统的高坝水力学研究主要采用宏观参数描述水流运动,难以准确反映高速水流的非连续性特征.近年来,作者不断探索高坝水力学细观成因分析方法,本研究重点对其中的空化泡近壁溃灭致蚀、掺气减蚀、高速水流自掺气和沙粒减蚀作用等进行了简要归纳.

摘要： 通过整体水工模型试验,研究了托帕水库泄洪冲沙洞和溢洪洞水力学关键问题,优化了托帕水库泄洪冲砂洞和溢洪洞不同部位的体型,结果表明:泄洪冲沙洞导流期采用平底出流体型、正常运行期采用差动式挑流鼻坎体型,能满足不同运行期实际情况,达到预期的消能效果;溢洪洞进口、竖井段以及出口挑坎体型的优化,改善了洞身水流流态、减轻了下游河道冲刷严重的情况,也达到了预期效果.

摘要： 随着图像识别技术的发展,先进的仪器设备及分析技术不断涌现,以大范围表面流场粒子图像测速系统为代表的图像识别设备成功应用于水力学原型观测水流流态观测中.通过在水布垭溢洪道和乐昌峡表孔水力学原型泄洪观测中使用大范围表面流场粒子图像测速系统,取得了如出口水深、挑高、挑距、出射角等水舌形态特性以及纵向流场分布特性,使得观测成果越来越丰富.通过水力学原型观测成果对过水建筑物进行安全评价,指导建筑物运行,同时检验设计,并为今后同等规模类似工程的建设提供科学参考,对于行业发展有着重要意义.

摘要： 目前水利工程上水力学原型观测因其项目小、监测参数多,使得水力学监测技术推广难,水力学原型观测的基本参数及其观测和分析方法介绍有利于水力学原型观测的发展.进一步改进观测仪器设备，加强开发新的软硬件，实现监测和观测的自动化水平，最终实现人工智能在线监测分析和判别控制系统。

摘要： 本文围绕城市短历时暴雨引发的内涝预报需要,基于水力学方法构建城市内涝预报分析模型,以宁波市为例进行模型验证,结果表明洪涝计算模型可适用于城市内涝预报中,可为城区防汛部门排水减灾决策提供技术支撑.

摘要： 通过整体水工模型试验,研究了托帕水库泄洪冲砂洞和溢洪洞水力学关键问题,优化了托帕水库泄洪冲沙洞和溢洪洞不同部位的体型,结果表明:泄洪冲沙洞导流期采用平底出流体型、正常运行期采用差动式挑流鼻坎体型,能满足不同运行期实际情况,达到预期的消能效果;溢洪洞进口、竖井段以及出口挑坎体型的优化,改善了洞身水流流态、减轻了下游河道冲刷严重的情况,也达到了预期效果.

摘要： 锦屏一级水电站泄洪洞最大泄量达3311m3/s,洞内最大流速达51.55m/s,具有大泄量、特高水头、超高流速的特点,高速水流空化空蚀问题非常突出;河谷狭窄,泄洪洞出口挑流河道归槽与消能防冲面临挑战;泄洪洞采用C9050抗蚀耐磨混凝土,全砂岩骨料高强混凝土配合比优选和温控防裂难度大.本文系统介绍了特高水头窄河谷有压接无压泄洪洞全程泄洪水流控制及掺气减蚀技术,全砂岩骨料高强混凝土配合比优选和温控防裂技术,实现了狭窄河谷、复杂地质条件、特高水头泄洪洞的泄洪消能工程安全运行.泄洪洞水力学原型观测成果表明泄洪洞运行性态良好.

摘要： 为解决小湾水电站泄洪洞高速水流产生的空化空蚀问题,本文采用物理模型研究泄洪洞和掺气坎的体形,提出了掺气坎后三级坡的泄洪洞体形和只跌不挑的掺气坎体形.水力学原型观测和实际应用效果表明,研究成果和设计是成功的.文中还介绍了研究过程和部分水力学原型观测成果.

摘要： 针对石墨慢化通道式熔盐堆的堆芯结构,基于COMSOL Multiphysics程序和MATLAB程序建立了堆芯稳态热工水力学计算模型.该模型对堆芯内固体区域的温度分布采用三维热传导方程进行模拟,对通道内熔盐温度采用一维单相流体模型进行计算.固体区域与熔盐通过熔盐通道壁面的对流换热边界建立热耦合.该模型基于平行通道压力损失相等的原则,分配堆芯内各熔盐通道的流量.通过对比RELAP5程序的计算结果,验证了模型对温度和流量分配计算的正确性.针对2MWt液态燃料熔盐堆的一种概念设计,分析了堆芯内三维温度分布和通道间流量分配.该模型可精确计算通道式熔盐堆堆芯内稳态温度分布和流量分配,对堆芯的热工水力学设计具有重要意义.

摘要： 三峡工程在工程规模、综合利用效益和技术水平等许多方面都位居世界前列,枢纽水工建筑物设计面临诸多重大挑战,设计难度超出了国内外已建水利水电工程,在工程设计研究过程中提出并运用了一系列新的设计理论和方法,攻克了高水头超大泄量泄水重力坝、巨型机组水电站、高水头大型连续多级船闸等重要水工建筑物多项关键技术.正常蓄水位175m试验性蓄水运行十年的监测数据表明,枢纽各建筑物的应力变形、基础渗流、水力学等监测数据规律正常,测值在设计允许范围内,各建筑物处于安全运行状态.

摘要： 本发明是一种利用三维WebGL技术实现洪水演进模拟的方法，构建基于一二维耦合水动力学模型，接入气象预报和实时监测数据进行模型运算，将计算结果通过三维WebGL技术进行渲染，以数字流场的方式，将地形、时空数据、网格水深流速等数据模拟呈现，表达洪水的整个淹没过程。本发明的洪水模拟方法主要先将水动力模型剖分的不规则网格数据结构利用TIN算法重构成三角网，再利用WebGL顶点渲染技术可视化展示。本发明解决了洪水演进模拟过程中水面波纹的粒子效果逼真，水面淹没水深流速呈现结合实际，并有理论依据，分析结果可靠等优点。

摘要： 本发明公开了一种利用水力学实现动力输出的方法及水力学活塞，该水力学活塞包括缸体、与缸体相配套的活塞体、以及与活塞体连接的动力输出装置，所述的活塞体由上方的重力舱和下方的浮力舱组成，且活塞体与缸体内壁之间设置有间隙，活塞体通过导向装置与缸体内壁滚动连接。本发明利用水的重力使得活塞体下降，再利用水对活塞体的浮力使得活塞体上升，实现活塞体上下往返运动，从而带动动力输出装置达到能量输出的目的。因此，本发明的整个动力输出过程无需消耗燃料，无污染，并且消耗水量小，对水位高差要求不高，不但可在河流高差较大处梯级建设使用，亦可在不具备较大高差的河流及湖泊处使用，还可以利用工业和生活废水使用。

摘要： 用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽，它包括水槽(8)，在水槽(8)的两端有对称的进出水口(9)，有过渡段(10)与进出水口(9)相通，在过渡段(10)之间有主管道(6)，主管道(6)上间隔安装有双向轴流水泵(1)、第一电动调节阀(21)和第一双向电磁流量计(31)，驱动水泵的电动机(11)由变频调速器控制。本发明克服了现有的试验水槽各个组成部分相互独立，互不相干。进行水槽试验时，使用人员常感到控制不便，水槽试验的精度也难以进一步提高的缺点。本发明采用最小循环系统设计思想，系统的总体水量小，可以减小排放，减小浪费。

摘要： 用于水力学和泥沙动力学的无尾门试验水槽，它是一个封闭连续的最小循环供水系统，水槽试验段尾部没有安装有调节水位作用的尾门等机构，封闭连续最小循环系统是指当水泵、阀门等可调设备状态不变时，系统总水量的变化将直接影响水槽试验段水位和流速。它克服了现有的试验水槽各个组成部分相互独立，互不相干。进行水槽试验时，使用人员常感到控制不便，水槽试验的精度也难以进一步提高的缺点。本发明采用最小循环系统设计思想，系统的总体水量小，就可以减小排放，减小浪费。

摘要： 本发明涉及大尺度岩体结构面力学、水力学性质取值方法，包含以下顺序步骤：在小尺寸岩体结构面上，对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的长度分别为10cm和30cm的测段，绘制上述测段的轮廓曲线；分别测量上述轮廓曲线的起伏幅度，计算每个测段粗糙度系数值，根据每个粗糙度系数计算得到期望值E(JRC0)、E(JRC30)；由JRC尺寸效应分形模型见式(Ⅰ)，得到岩体结构面JRC尺寸效应分维数D30；将D30值代入相对JRC尺寸效应率公式见式(Ⅱ)，得到Ln-f关系图，在Ln-f关系图上，取f＝5%时，Ln-f关系曲线上对应的取样长度即岩体结构面粗糙度系数稳定阈值Ln*；将上述确定的岩体结构面粗糙度系数稳定阈值Ln*作为岩体结构面力学、水力学性质稳定阈值代入公式，就可以进行大尺度岩体结构面力学、水力学性质取值。

摘要： 本发明公开了一种利用水力学实现动力输出的方法及水力学活塞，该水力学活塞包括缸体、与缸体相配套的活塞体、以及与活塞体连接的动力输出装置，所述的活塞体由上方的重力舱和下方的浮力舱组成，且活塞体与缸体内壁之间设置有间隙，活塞体通过导向装置与缸体内壁滚动连接。本发明利用水的重力使得活塞体下降，再利用水对活塞体的浮力使得活塞体上升，实现活塞体上下往返运动，从而带动动力输出装置达到能量输出的目的。因此，本发明的整个动力输出过程无需消耗燃料，无污染，并且消耗水量小，对水位高差要求不高，不但可在河流高差较大处梯级建设使用，亦可在不具备较大高差的河流及湖泊处使用，还可以利用工业和生活废水使用。

摘要： 用于水力学和泥沙动力学的无尾门试验水槽，它是一个封闭连续的最小循环供水系统，水槽试验段尾部没有安装有调节水位作用的尾门等机构，封闭连续最小循环系统是指当水泵、阀门等可调设备状态不变时，系统总水量的变化将直接影响水槽试验段水位和流速。它克服了现有的试验水槽各个组成部分相互独立，互不相干。进行水槽试验时，使用人员常感到控制不便，水槽试验的精度也难以进一步提高的缺点。本发明采用最小循环系统设计思想，系统的总体水量小，就可以减小排放，减小浪费。

摘要： 用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽，它包括水槽(8)，在水槽(8)的两端有对称的进出水口(9)，有过渡段(10)与进出水口(9)相通，在过渡段(10)之间有主管道(6)，主管道(6)上间隔安装有双向轴流水泵(1)、电动调节阀(2)和双向电磁流量计(3)，驱动水泵的电动机(11)由变频调速器控制。本发明克服了现有的试验水槽各个组成部分相互独立，互不相干。进行水槽试验时，使用人员常感到控制不便，水槽试验的精度也难以进一步提高的缺点。本发明采用最小循环系统设计思想，系统的总体水量小，可以减小排放，减小浪费。

摘要： 本发明涉及大尺度岩体结构面力学、水力学性质取值方法，包含以下顺序步骤：在小尺寸岩体结构面上，对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的长度分别为10cm和30cm的测段，绘制上述测段的轮廓曲线；分别测量上述轮廓曲线的起伏幅度，计算每个测段粗糙度系数值，根据每个粗糙度系数计算得到期望值E(JRC0)、E(JRC30)；由JRC尺寸效应分形模型，得到岩体结构面JRC尺寸效应分维数D30；将D30值代入相对JRC尺寸效应率公式，得到Ln－f关系图，在Ln－f关系图上，取f＝5％时，Ln－f关系曲线上对应的取样长度即岩体结构面粗糙度系数稳定阈值Ln *；将上述确定的岩体结构面粗糙度系数稳定阈值Ln *作为岩体结构面力学、水力学性质稳定阈值代入公式，就可以进行大尺度岩体结构面力学、水力学性质取值。

摘要： 本实用新型公开了一种利用水力学实现动力输出的水力学活塞，该水力学活塞包括缸体、与缸体相配套的活塞体、以及与活塞体连接的动力输出装置，所述的活塞体由上方的重力舱和下方的浮力舱组成，且活塞体与缸体内壁之间设置有间隙，活塞体通过导向装置与缸体内壁滚动连接。本实用新型利用水的重力使得活塞体下降，再利用水对活塞体的浮力使得活塞体上升，实现活塞体上下往返运动，从而带动动力输出装置达到能量输出的目的。因此，本实用新型的整个动力输出过程无需消耗燃料，无污染，并且消耗水量小，对水位高差要求不高，不但可在河流高差较大处梯级建设使用，亦可在不具备较大高差的河流及湖泊处使用，还可以利用工业和生活废水使用。