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基于同伦摄动法的非玻尔兹曼孔隙介质水流运动规律: 2016年; 水在孔隙介质中运动时,采用传统的Richards方程进行分析,在使用玻尔兹曼变换的情况下,大部分模拟结果与试验结果不符。对此,根据已有成果修正了广义的Richards方程,并使用同伦摄动法得到了广义Richards方程的近似解析解。最终通过与实测数据对比,发现解析解取到四阶表达式时可取得良好的拟合效果,且同伦摄动法计算结果与数值计算结果相近。另外,利用同伦摄动法求得的解析解可适用于玻尔兹曼变换系数0; 尹俊凯杨奉广毋敏刘兴年; 关键词：RICHARDS方程同伦摄动法孔隙介质

山洪携带泥沙引发的山区大比降河流水深变化规律研究被引量：14: 2012年; 山洪常常携带大量泥沙进入山区河道,运动的泥沙从水流中吸收能量,增大了水流阻力从而使水位额外升高。本文通过大比降水槽试验模拟该现象,试验结果表明泥沙进入河流后因颗粒间的碰撞、运动吸收能量导致阻力增大,水深增加;水深受携带泥沙粒径、输沙率、床面形态、底坡与水流的影响。最后分析以上的各因素对水流阻力的变化规律,推导出泥沙进入河道情况下山区大比降河流水深的变化,建立起水流挟沙后水深变化的经验表达式。; 侯极刘兴年蒋北寒杨奉广; 关键词：山洪泥沙水深

含沙波明渠水流摩阻流速模型研究被引量：6: 2014年; 当河流中存在沙波时,工程上常采用爱因斯坦的水力半径切割法求解河床阻力,该方法中将水力半径划分为平整床面对应的水力半径R'b和沙波存在时额外增加的水力半径Rb″。不同学者在利用对数公式求解平整床面摩阻流速时,床面粗糙度ks的取值不同,本文利用348组实测平整床面数据对ks进行率定,率定结果表明ks可用中值粒径d50代替。由于紊流对数流速公式只适用于紊流粗糙区,为求解紊流过渡区内流速,爱因斯坦在公式中加入修正系数χ,本文通过分析经典的尼古拉兹管流试验数据得到了χ的统一表达式。此外,由于Rb″是由床面不平整而产生的,通过分析实测数据,找出了静平整床面以及动平整床面所处的区域,并且求出其表达式,解决了爱因斯坦原始文献中求解Rb″时不能剔除动平整床面的难题,最后,在实测数据的基础之上,得到了Rb″的统一表达式。通过与935组实验数据和40组野外实测数据比较,发现本文摩阻流速模型的计算值与实测摩阻流速值吻合度较好。; 余江杨奉广毋敏刘兴年; 关键词：沙波修正系数水力半径

对Vanoni希尔兹曲线辅助线方法的研究被引量：2: 2017年; 泥沙起动是泥沙运动理论基本问题之一,也是研究泥沙输移及局部冲刷时必需解决的问题。泥沙起动问题研究对于水利工程建设具有重要现实意义。在起动切应力的研究中,希尔兹曲线得到学者的广泛使用。但由于希尔兹曲线纵横坐标中皆含有待求变量,工程上使用起来很不方便。为了工程应用方便,Vanoni以X=d/v(0.1(ρ_s/ρ-1)gd)～(1/2)为参数,在希尔兹曲线上添加了一系列的辅助线,但对辅助线的来源并未做系统的阐述。本文从希尔兹曲线表达式出发,对辅助线做出一些解释。通过对Vanoni辅助线系统的研究,发现辅助线参数X其实就是无因次粒径d*的函数。为了构造辅助线,还需要构造θ-X过渡线,这个过渡线,其实就是θ-d*曲线的变异。拟合了辅助线方程,数学上证明了其斜率为2。同时发现辅助线直线方程的另一系数就是辅助线与直线Re*=1的交点处的lgθ值。进一步完善了Vanoni辅助线,将其扩展到了0.01≤Re_*≤1 000的区域内。在Re_*<1区域内,辅助线转到了θ=0.1轴线的上方,不过其斜率与形状并没有发生改变。通过进行数学模型概化,解释了辅助线的构造机理,并将辅助线构造区域进行了进一步的扩展。; 马志伟杨奉广刘兴年王协康尹俊凯; 关键词：辅助线泥沙起动

大比降河道均匀沙起动流速研究被引量：1: 2013年; 在讨论床面均匀沙颗粒起动标准的基础上,引入休止角的表达式和随机性理论推导出不同底坡下均匀沙起动概率,进而导出泥沙起动流速。通过已有的研究成果验证本公式的合理性。结果表明:本公式适用于大比降河道,而且对普通河道的适用性也较强。分析了典型无黏性均匀沙起动公式差异性的原因。; 侯极杨奉广蒋北寒刘兴年黄尔; 关键词：均匀沙起动概率起动流速

卵石透水河床渗流阻力研究被引量：4: 2013年; 大多数卵石河床阻力研究分析了卵石粒径或相对粗糙度对阻力系数的影响,而忽略了对卵石透水层本身的阻力研究。用玻璃球在矩形水槽中铺设不同层数的透水层模拟卵石河床,测量了不同渗流量通过玻璃球透水层产生的水头损失及相应透水层的孔隙率;以Ergun方程的无量纲形式,分析了水流通过玻璃球透水层的阻力系数变化规律。实验表明,考虑边壁影响的Ergun方程能很好地描述水槽中不同厚度透水层阻力系数随雷诺数变化的关系。; 乔昌凯刘兴年陈兴伟程年生; 关键词：渗流孔隙率水力半径

山区松散排列泥沙床面河流阻力特性研究被引量：6: 2016年; 河道阻力决定了河流流速与挟带泥沙的能力。然而与普通河流不同,山区河流的河道阻力比较复杂,床面泥沙排列密度对于河道阻力影响明显。试验资料表明,在低泥沙排列密度时,河道阻力随着排列密度的增大而增大,当达到最大值后,随着排列密度的增大呈现减小的趋势。利用程年生植被糙率尺度的概念,建立了适用于含有松散排列泥沙床面情形的糙率尺度。通过试验数据,确定了糙率尺度表达式中的待定参数,在f-r/kv图上,建立的泥沙颗粒糙率尺度可以使所有的数据点归结到一条曲线上。最后,建立了适用于松散排列泥沙床面河道的达西阻力系数表达式。对于天然河流,本文建立的达西阻力表达式仍然具有较高的计算精度。; 杨奉广毋敏刘兴年; 关键词：山区河流

基于床面阻力划分的沙波波高模型研究被引量：4: 2014年; 针对沙波波高计算的问题,采用了一种更符合冲积河流当中水沙运动的机理的床面阻力划分方法,通过能量守恒方程建立数学模型分析得出沙波波高与背水面边界层分离区域长度的关系,结合了前人对边界层分离区域长度的研究,得出一种波高的计算方法。将实验和野外测量数据代入公式验证并与各家代表公式对比,发现该方法适用于各种沙波形态,并具有较高精度。; 王路刘兴年杨奉广余江; 关键词：沙波计算方法

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国家自然科学基金(51279116)