著作简介

在自然界与工程技术中，流动边界往往存在不同程度的变形，其对流场特征的影响是水力学与河流动力学研究中的核心问题之一。本文针对闸孔出流与平面冲击射流等典型流动形式，综合运用理论分析与数值模拟方法，系统研究了流动水力要素对边界变形的响应规律。首先，以明渠流总流机械能方程为基础，建立了适用于闸孔出流急变流段及渐变流段的总流机械能损失计算方法。其次，采用雷诺应力模型封闭雷诺时均方程，并利用壁函数修正以反映散粒体边界变形对流动的影响，对闸孔出流过程进行了高精度数值模拟。结果表明：流量受边界变形影响较小，但总流机械能损失随边界变形逐渐减小；重汇点与最大冲深点的水平距离随冲刷时间缩短并趋于稳定。进一步地，对平面垂向冲击射流的模拟表明，边界变形使射流区时均压强降低、轴线机械能损失增大，且射流外缘卷吸流量在靠近冲刷坑时明显减小。最后，对平面斜向冲击射流的研究揭示：冲击点处的时均压强和壁面切应力极值均随入射角度增大而增强，并在垂向入射时达到最大。研究成果揭示了不同流动类型中边界变形与流场演变的耦合机理，为闸孔出流及射流冲刷等工程问题的水动力优化设计提供了理论依据与数值支撑。

本书承蒙山区河流保护与治理全国重点实验室（四川大学）开放基金资助，特此致谢！

作者

廖庭庭

目录

第一章 概述

第一节 研究意义

第二节 研究现状

第三节 存在问题及本文的工作

第二章 数学模型及数值计算方法

第一节 雷诺时均运动方程

第二节 紊流模型

第三节 边界条件

第四节 数值计算方法

第五节 本章小结

第三章 闸孔出流

第一节 闸孔出流的总流机械能损失计算方法

第二节 验证计算

第三节 模拟计算

第四节 本章小结

第四章 垂向冲击射流

第一节 验证计算

第二节 模拟计算

第三节 本章小结

第五章 斜向冲击射流 

第一节 验证计算

第二节 斜向射流冲击固定边界

第三节 斜向射流冲击散粒体壁面

第四节 本章小结

第六章 结论与建议

第一节 结论

第二节 建议

参考文献