（一）針對(duì)沿程阻力的措施：

1.降低壁面的粗糙度；

2.用柔性邊壁代替剛性邊壁。

（二）針對(duì)局部阻力的減阻措施：

1.壁面漩渦區(qū)的產(chǎn)生；

2.減小漩渦區(qū)的大小或強(qiáng)度 。2100433B

造成了水頭損失，實(shí)際流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于粘性的存在，總要產(chǎn)生能量損失。產(chǎn)生能量損失的原因和影響因素很復(fù)雜，通常可包括粘性阻力造成的粘性損失和局部阻力造成的局部損失兩部分 。

沿程阻力——流動(dòng)中水流內(nèi)摩擦力（黏性力）。

局部阻力——局部邊界突變引起流速突變產(chǎn)生的慣性力（如斷面突大突小或閘閥等） 。

由于水流的黏滯性，固體壁面具有無(wú)滑移條件。黏附于固體壁面的流體質(zhì)點(diǎn)與固體壁面之間并無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而是這一層流體質(zhì)點(diǎn)與其鄰近流體質(zhì)點(diǎn)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可見摩擦力存在于流體內(nèi)部為內(nèi)摩擦力。最靠近物面處水流的內(nèi)壁摩擦力的合力形成水流與物面之間的摩擦阻力。

繞物體運(yùn)動(dòng)的水流邊界層發(fā)生分離時(shí)，分離點(diǎn)上游將形成一個(gè)低壓旋禍區(qū)，稱為尾跡。與理想流體繞流相比，物體在這一區(qū)域接觸面上的壓強(qiáng)將有所降低。實(shí)際水流中繞流物體上游面與下游面的壓差，形成了壓差阻力。邊界層的分離與接觸面上的壓強(qiáng)分布主要決定于物體本身的形狀，因而壓差阻力也可稱為形狀阻力。

摩擦阻力與形狀阻力組成繞流阻力。對(duì)于流線型物體，邊界層將不發(fā)生分離或分離點(diǎn)已靠近物體的尾部,尾跡區(qū)域減小，從而形狀阻力減小，摩擦阻力在繞流阻力中將占主要地位。對(duì)于非流線型物體特別是鈍形物體，形狀阻力成為繞流阻力的主要部分。

有限翼展翼型或其他非二維物體在水流繞流中產(chǎn)生舉力時(shí)，翼型后面將形成沿流動(dòng)方向向下游伸展的尾渦(自由渦)。由尾渦誘導(dǎo)而產(chǎn)生下洗流動(dòng)，從而產(chǎn)生沿流動(dòng)方向的阻力稱為誘導(dǎo)阻力。

物體在水流中的加速運(yùn)動(dòng)或水流繞物體的不恒定流動(dòng)，都會(huì)由于水流的慣性而產(chǎn)生附加的阻力，通常用某個(gè)假設(shè)的附加質(zhì)量與物體加速度的乘積表示。這個(gè)附加阻力稱為慣性阻力。

物體在具有自由水面的水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體后生成重力波，為維持重力被作功所引起的阻力稱為被阻。例如船舶在水面上航行時(shí)產(chǎn)生水波，由此而產(chǎn)生的阻力稱為興被阻力 。

水流阻力(flow resistance)水流與物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與水流接觸面上的作用力沿運(yùn)動(dòng)方向的分力。水流阻力是相鄰液層間的摩擦切力。這際液體流動(dòng)時(shí)，由于液體具有粘滯性，緊貼固體壁面的液體質(zhì)點(diǎn)將粘貼附在壁面上，液體流速?gòu)墓腆w壁面上零值增加到主流流速，形成一定的流速梯度。根據(jù)牛頓內(nèi)摩定律，這種流速梯度的存在，便會(huì)引起相鄰液層間的摩擦切力，即水流阻力 。

明渠流中，作為第一級(jí)近似，一個(gè)短的過(guò)渡段內(nèi)河底與邊坡的摩擦阻力可忽略不計(jì)。但是，對(duì)于長(zhǎng)渠，不能再看做理想流體?？紤]延伸數(shù)公里長(zhǎng)的供水渠道，其底面與邊坡的摩擦阻滯了流體運(yùn)動(dòng)，在平衡狀態(tài)，摩擦力與沿水流方向的重力分量恰好抵消。

明渠內(nèi)水流阻力的方程實(shí)質(zhì)上與封閉管道內(nèi)的情況是相同的。距離△s(沿水流方向)上的水頭損失△H由Darcy公式給出：

在明渠中，假定為靜水壓力分布，可將能量方程改寫為：

泵站和水電站攔污柵阻止污物進(jìn)入葉輪，保證安全運(yùn)行。但攔污阻力增加泵站運(yùn)行費(fèi)用，減小水電站出力，嚴(yán)重時(shí)壓跨柵體，攔污常使低揚(yáng)程泵站效率下降25%以上。.研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)水流流速較小時(shí)，來(lái)流污物浮于柵前水面、較松散，不附著柵面，過(guò)流面積未減小，阻力小；當(dāng)水流增大到某一臨界流速時(shí)，挾帶力增強(qiáng)，污物首先緊貼靠近水面的柵面，后來(lái)的污物被水流挾帶下潛至已堵柵面的下部，堵塞新過(guò)流斷面，惡性循環(huán)，攔污阻力急劇增大至極限阻力。.本項(xiàng)目預(yù)測(cè)污物在柵前的行進(jìn)規(guī)律、聚集形態(tài)，基于分形理論建立污物聚集幾何模型，計(jì)算攔污流場(chǎng)和阻力，進(jìn)行模型試驗(yàn)與原型觀測(cè)驗(yàn)證，總結(jié)臨界流速、極限阻力與污物特性、雷諾數(shù)、進(jìn)水口形狀位置和攔污柵形式等因素的關(guān)系。.本項(xiàng)目能揭示攔污阻力的形成機(jī)理，明確臨界流速的產(chǎn)生條件，計(jì)算極限阻力，為進(jìn)水口及其攔污清污優(yōu)化提供參考，對(duì)提高泵站和水電站運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性有重大意義。

本項(xiàng)目調(diào)研了河道內(nèi)污物情況；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)了柵前污物的運(yùn)動(dòng)與聚集情況，測(cè)定了攔污阻力和水流場(chǎng)；采用ANSYS CFX軟件數(shù)值計(jì)算了攔污柵攔污流動(dòng)以及攔污對(duì)泵裝置內(nèi)流的影響。分析了柵前水草團(tuán)下潛的臨界流速與相關(guān)因素之間的關(guān)系及柵前污物聚集特性和阻力形成過(guò)程。 攔污流動(dòng)模擬時(shí)，柵前聚集的水草物理模型，采用了三種形式：（1）將整個(gè)水草團(tuán)看作不透水的實(shí)體，水位差與流速分布計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果稍有差異；（2）結(jié)合試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果推算等效孔隙率，發(fā)現(xiàn)孔隙率很小，這是由于眾多水草葉片遮擋的緣故；（3）采用分形方法表征柵前水草堆積形態(tài)。 河道污物分為水草類，柔性片狀類和硬質(zhì)浮水類三種主要類型。研究結(jié)果表明，懸浮于水流中的柔性片狀污物（編織物）易堵塞攔污柵面，阻水作用強(qiáng)。比重較小的污物（水草）堵塞攔污柵上部柵面，柵前斷面上層流速小、下層流速大，流速方向向下偏轉(zhuǎn)；柵后斷面上層流速小、下層流速大，但流速差異更大，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)明顯的回流和翻滾，流態(tài)嚴(yán)重惡化。攔污柵攔截水草類污物時(shí)存在一臨界流速使后續(xù)水草開始下潛。攔污柵攔污水頭損失與污物透水性、柵前流速、柵面堵塞比、攔污柵傾角等因素有關(guān)。柵前水草團(tuán)下潛臨界流速與水流偏轉(zhuǎn)角、水草團(tuán)體積、水草團(tuán)厚度、孔隙率、水草密度和壓差阻力系數(shù)等因素有關(guān)。 采用V型攔污柵和折形攔污柵，可以減小攔污水頭損失，改善柵后流態(tài)。 攔污造成局部水頭損失，并因流速分布惡化造成進(jìn)水流道（或進(jìn)水池）沿程水頭損失增加，結(jié)果造成泵裝置效率降低。由于進(jìn)水部分的整流作用，攔污造成的流速分布惡化不會(huì)影響到水泵進(jìn)口斷面的流速分布。 課題組與國(guó)內(nèi)外同行專家進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流，項(xiàng)目主持人赴美國(guó)Carnegie Mellon University與美國(guó)專家院士進(jìn)行合作研究。在該項(xiàng)目的資助下，已發(fā)表論文10篇，其中SCI、EI、ISTP收錄8篇，SCI期刊錄用1篇，ASME國(guó)際會(huì)議錄用1篇，待發(fā)表論文5篇。申請(qǐng)發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)，另有2項(xiàng)專利正在申請(qǐng)。培養(yǎng)畢業(yè)碩士研究生2名，并另有2名研究生開始相關(guān)的后續(xù)研究。圓滿完成了本項(xiàng)目預(yù)定的研究目標(biāo)與任務(wù)，并超額完成了攔污對(duì)泵站運(yùn)行影響的研究。