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目录1

序1

前言1

第1章 概述1

参考文献2

第2章 高速水流的紊动4

2.1 概述4

2.2 高速水流的紊动特征及紊流运动分类4

2.3 高速水流运动的数学模型5

2.3.1 高速水流运动基本方程5

2.3.2 紊流模型7

2.4 紊流特征量及其计算15

2.4.1 离散数据的采样16

2.4.2 紊动特征量的计算17

2.5 脉动壁压18

2.5.1 脉动壁压的形成机理19

2.5.2 高速水流单点脉动壁压统计特性25

2.5.3 高速水流脉动壁压的空时相关及波数频率谱特性34

2.5.4 压力传感器形状与尺寸对脉动壁压实测特征值的影响38

参考文献41

第3章 高速水流的掺气43

3.1 概述43

3.1.1 掺气现象及其影响43

3.1.2 高速水流掺气机理43

3.2.2 气泡上升终速47

3.2.1 流场中的气泡运动形态47

3.2 气泡在流场中的运动形态47

3.3 高速水流的自然掺气49

3.3.1 明渠中的掺气水流49

3.3.2 高速挑射水流的掺气54

3.4 高速水流的强迫掺气56

3.4.1 跌落水流的掺气56

3.4.2 水跃的掺气58

参考文献60

3.4.3 掺气设施强迫掺气60

第4章 高速水流的消能62

4.1 概述62

4.2 挑流消能62

4.2.1 挑流消能原理与适用条件62

4.2.2 挑流消能工63

4.2.3 挑流消能水流运动计算69

4.2.4 挑流冲刷计算与下游防冲措施78

4.3 底流消能79

4.3.1 底流消能原理与适用条件79

4.3.2 底流消能的水力计算80

4.3.3 底流消能中的辅助消能工与水跃控制89

4.3.4 底流消能的下游局部冲刷与防冲措施91

4.4 面流消能91

4.4.1 面流消能原理与适用条件91

4.4.2 跌坎面流消能92

4.4.3 面流消能的下游局部冲刷与防冲措施96

4.5 宽尾墩出流消能97

4.5.1 宽尾墩出流消能原理97

4.5.2 宽尾墩的体型参数98

4.5.3 宽尾墩与挑流联合消能99

4.6 其他类型的消能101

4.6.1 自由跌落消能101

4.6.2 水股空中碰撞消能102

4.6.3 孔板消能104

4.6.4 台阶消能106

参考文献109

第5章 空化空蚀110

5.1 概述110

5.1.1 有关空化空蚀的概念110

5.1.2 泄水建筑物空蚀实例111

5.1.3 空化的分类111

5.1.4 空化的影响112

5.2.1 气核形成理论113

5.2 空泡动力学基础113

5.2.2 空泡的发育114

5.2.3 球形空泡的稳定性117

5.2.4 空泡的溃灭120

5.3 空蚀破坏程度的度量与空蚀破坏机理122

5.3.1 空蚀破坏程度的度量122

5.3.2 空蚀破坏的机理123

5.3.3 紊流相干结构与空蚀的关系125

5.3.4 泄水建筑物易受空蚀破坏的部位125

5.4 空化与空蚀的物理模拟与原型观测128

5.4.1 空化与空蚀的几个无量纲数129

5.4.2 空化与空蚀的物理模拟130

5.4.3 空化与空蚀的原型观测133

5.5 水工建筑物减免空蚀措施134

5.5.1 选用合理的过流边壁体型134

5.5.2 改进施工工艺，提高过流边壁的平整度141

5.5.3 选用抗蚀性能较强的材料145

5.5.4 掺气减蚀148

参考文献156

第6章 高速水流的雾化157

6.1 概述157

6.2 挑流消能雾化水流158

6.2.1 挑流消能雾化水流的特征158

6.2.2 挑流消能雾化水流的流动机理158

6.2.3 挑流消能雾化水流的数值模拟159

6.2.4 挑流消能雾化水流的模型试验与原型观测167

6.3 底流消能雾化水流169

6.3.1 坝面溢流自然掺气形成的雾源169

6.3.2 水跃区生成的雾源170

6.4 雾化水流的危害与防范171

6.4.1 雾化水流对发电与电器设备的影响171

6.4.2 雾化水流对航运的影响171

6.4.4 雾化水流对附近居民生活的影响172

参考文献172

6.4.3 雾化水流对两岸边坡稳定和交通的影响172

第7章 高速水流的流激振动174

7.1 概述174

7.2 流激振动的物理模拟174

7.3 流激振动的数值模拟176

7.4 水工结构的流激振动179

7.4.1 导墙振动180

7.4.4 闸门的振动181

参考文献181

7.4.3 溢流厂房与泄水陡槽的振动181

7.4.2 坝体振动181

第8章 急流冲击波与滚波183

8.1 概述183

8.2 急流冲击波的形成及数学描述183

8.2.1 急流冲击波的形成183

8.2.2 小波高急流冲击波的计算184

8.2.3 大波高急流冲击波的计算186

8.2.4 冲击波的反射与干扰187

8.3.1 急流收缩段的合理曲线188

8.3.2 直线收缩段冲击波的计算188

8.3 急流收缩段冲击波计算188

8.3.3 窄缝消能工收缩段冲击波的计算189

8.4 急流扩散段冲击波计算190

8.4.1 平底明渠扩散段190

8.4.2 陡坡明渠扩散段193

8.4.3 反弧（凹）曲面上的急流扩散193

8.5.2 较大半径情况下急流冲击波计算194

8.5 急流弯道段冲击波计算194

8.5.1 弯道上急流冲击波形态194

8.5.3 较小半径情况下急流冲击波计算196

8.5.4 弯道上急流冲击波的控制196

8.6 滚波的形成条件及特征198

8.6.1 滚波形成的条件198

8.6.2 滚波的特征200

参考文献201