本文選題：明渠 + 彎道水流�。� 參考：《蘭州交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：彎道河流普遍存在于自然界中,我國的黃河自古就有九曲十八彎之稱,彎道甚至可以認(rèn)為是河流的基本組成單元之一,相對于順直河道水流特性,彎道水流具有一些順直河道水流所不具有的獨特特性,如彎道水流在其彎道處水面存在明顯的凹岸高凸岸低的水面橫比降,從彎道橫截面看,由于力矩作用存在明顯的環(huán)流特性,沿彎道水流方向看,環(huán)流呈順時針方向旋轉(zhuǎn)。研究彎道水流的特性對研究泥沙輸移、河道治理、岸堤防護(hù)、岸邊取水口等都有極大的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。并且隨著計算機內(nèi)存的不斷擴(kuò)大、運算速度的不斷提升,借助計算機運用數(shù)值模擬方法研究彎道水流特性逐漸變得可行并趨于成熟。本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法研究了彎道水流特性的一般規(guī)律,具體內(nèi)容有:(1)系統(tǒng)介紹國內(nèi)外關(guān)于彎道水流理論知識、數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(2)借助ANSYS/ICEM CFD軟件建立正、反相接的90°彎道物理模型并劃分網(wǎng)格(3)借助ANSYS/FLUENT軟件求解數(shù)值模型(4)從彎道水面橫比降、彎道環(huán)流、縱向流速等方面對連續(xù)彎道的水流特性進(jìn)行分析,并用后處理軟件TECPLOT處理結(jié)果數(shù)據(jù)在對以上內(nèi)容進(jìn)行分析處理后,本文得出以下幾點結(jié)論:(1)對于連續(xù)彎道的明渠流,水流受慣性力作用,在彎道處水面出現(xiàn)明顯的橫比降,凹岸水位恒高于凸岸水位,彎道進(jìn)口處及出口處水位也受到彎道影響,水位出現(xiàn)波動。(2)在彎道處表流由低水位的凸岸流向高水位的凹岸,底流則正好相反,這使得凹岸泥沙輸移到凸岸;兩彎之間過渡段較短不足以消除前彎產(chǎn)生的環(huán)流時,前彎殘余環(huán)流對后彎水流產(chǎn)生影響,在一定條件下可能形成次環(huán)流。(3)從縱向流速看,總體上沿縱向水流流速逐漸增大;在彎道進(jìn)口前主流靠近凸岸,經(jīng)過一段距離后,主流開始逐漸向凹岸移動,到后彎入口處主流又重新偏向凸岸,后彎出口后,經(jīng)過一段距離主流回復(fù)到渠道中心處;縱向流速表層流速最大,中層流速次之,底層流速最小。(4)標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、RNG湍流模型及RSM湍流模型計算結(jié)果表明,三種模型都能反映流動的基本趨勢,但標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型對于彎道自由水面的捕捉能力差,其值較后兩種湍流模型偏大,不能正確反映彎道自由水面的變化值,RNG湍流模型與RSM湍流模型結(jié)果相近,但RSM湍流模型計算時長為三者最大。
[Abstract]:Bend rivers generally exist in nature. Since ancient times, the Yellow River in China has been known as Nine Curves and Eighteen bends. The bend can even be considered as one of the basic constituent units of rivers, relative to the flow characteristics of straight river channels.The bend flow has some unique characteristics which are not found in the straight channel flow, such as the obvious concave bank high convex bank and low water surface transverse ratio drop at the bend water surface, which can be seen from the cross section of the bend.Due to the obvious circulation characteristics of torque, the circulation rotates clockwise along the bend flow direction.The study of the characteristics of bend flow is of great practical significance for the study of sediment transport, river course control, bank embankment protection and shore water intake.With the expansion of computer memory and the improvement of computing speed, it becomes more and more feasible and mature to study the flow characteristics of curved channel by means of numerical simulation method.In this paper, the general law of bend flow characteristics is studied by using numerical simulation method. The specific contents include: 1) introducing the theoretical knowledge of bend flow at home and abroad, and the present situation and development trend of numerical simulation) using ANSYS/ICEM CFD software to establish positive results.The inverse 90 擄curve physical model and grid 3) using ANSYS/FLUENT software to solve the numerical model 4) are used to analyze the flow characteristics of the continuous bend from the following aspects: the water surface transverse ratio drop, the curved circulation, the longitudinal velocity, and so on.After the analysis and processing of the above data by the post-processing software TECPLOT, this paper draws the following conclusions: 1) for the open channel flow with continuous bends, the flow is affected by inertial force, and the transverse ratio drops obviously at the water surface of the bend.The water level of the concave bank is always higher than that of the convex bank, and the water level at the entrance and outlet of the bend is also affected by the bend, and the water level fluctuates. 2) at the bend, the surface flow flows from the low water level convex bank to the high water level concave bank, and the bottom flow is just the opposite.This makes the sediment transport from the concave bank to the convex bank, and when the transition section between the two bends is short enough to eliminate the circulation produced by the forward bend, the residual circulation in the forward bend has an effect on the back bend flow, and the secondary circulation may be formed under certain conditions.On the whole, the velocity of flow along the longitudinal direction increases gradually. After a certain distance, the main stream begins to move towards the concave bank, then to the entrance of the back bend and then to the convex bank again, and after the back bend exit, the main stream begins to move towards the concave bank.After a distance from the mainstream to the center of the channel, the surface velocity of longitudinal velocity is the largest, the velocity of the middle layer is the second, and the velocity of the bottom layer is the smallest.) the standard k- 蔚 turbulence model and the RSM turbulence model are used to calculate the results.The three models can reflect the basic trend of the flow, but the standard k- 蔚 turbulence model has a poor capture ability to the free water surface of a curved channel, and its value is larger than that of the latter two turbulence models.The results of RNG turbulence model and RSM turbulence model are similar to those of RSM turbulence model, but the calculation time of RSM turbulence model is the largest.
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV133

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李占松;朱太山;;明渠流水擊現(xiàn)象基本理論探討[J];人民黃河;2007年08期

2 黃耀英;周宜紅;高柱;;關(guān)于明渠的一個思考[J];力學(xué)與實踐;2009年06期

3 楊永荻;;非均質(zhì)周界明渠流的阻力計算[J];水利水運科學(xué)研究;1989年03期

4 王興奎，張仁，，陳稚聰;寬淺明渠橫向取水的試驗研究[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);1995年04期

5 張?zhí)m丁;用流場分析法計算明渠流量[J];水利水運科學(xué)研究;1996年03期

6 陳力,劉青泉;坡面流運動方程和有支流入?yún)R時的一維明渠流方程形式[J];力學(xué)與實踐;2001年04期

7 喬奧·農(nóng)諾·希波利諾;喬奧·米莫索·洛賴羅;張長清;;明渠流量流速—面積法幾種計算方法分析[J];人民長江;1990年10期

8 韓國其;汪德r;;寬淺型明渠非定常流的數(shù)值模擬[J];河海大學(xué)學(xué)報;1990年03期

9 竹山光 ,南勛 ,司振江,陳曉飛;用微機控制明渠流量和水深系統(tǒng)的研究[J];灌溉排水;1992年04期

10 胡旭躍,曾光明,黃國和,李建兵;矩形明渠邊界平均剪切應(yīng)力變化規(guī)律研究[J];泥沙研究;2002年04期

相關(guān)會議論文 前8條

1 徐俊林;陳紅勛;馬崢;;明渠流量的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展[A];第十六屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2002年

2 汪世鵬;陳元清;寧廷俊;;三峽工程明渠渡汛期通航水力學(xué)觀測分析[A];第十四屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2000年

3 吳福生;姜樹海;;含植物明渠的水動力學(xué)研究進(jìn)展[A];中國水利學(xué)會第二屆青年科技論壇論文集[C];2005年

4 槐文信;徐治鋼;楊中華;肖慶華;沈潔;;復(fù)式斷面明渠流中水平射流數(shù)值模擬[A];第二十屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2007年

5 戴建國;;明渠流量電話集測系統(tǒng)的研究[A];中國水污染防治技術(shù)裝備論文集（第六期）[C];2000年

6 王貞濤;董慶銘;劉棟;;明渠流中翼型堰繞流流動研究[A];第九屆全國實驗流體力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2013年

7 林木基;;三峽工程明渠大流量通航研究[A];中國航海學(xué)會1999年度學(xué)術(shù)交流會優(yōu)秀論文集[C];1999年

8 陳雄波;段子冰;王原;;三維水流方程迭代求解時不同步修正[A];第十二屆中國海岸工程學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 記者 國平 范步 揚燦 彭煜 通訊員 雪峰 啟東;十堰攻堅治污確保一庫清水北送[N];湖北日報;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 岑麗輝;明渠引排水系統(tǒng)的控制與優(yōu)化[D];上海交通大學(xué);2008年

2 吳福生;含植物明渠水動力特性研究[D];南京水利科學(xué)研究院;2009年

3 鐘強;明渠紊流不同尺度相干結(jié)構(gòu)實驗研究[D];清華大學(xué);2014年

4 渠庚;含植物明渠水沙運動規(guī)律試驗研究[D];武漢大學(xué);2014年

5 阿西米;明渠淺水流動特性的試驗研究[D];清華大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張振昌;明渠彎道水流數(shù)值模擬分析[D];蘭州交通大學(xué);2015年

2 劉斌;有植物明渠阻力特性試驗研究[D];長沙理工大學(xué);2007年

3 陳國偉;流速—水位法測量明渠斷面流量[D];浙江大學(xué);2009年

4 蔡甫款;明渠流量測量的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2006年

5 王超;礦用堰槽式明渠流量測量儀研究[D];西安科技大學(xué);2013年

6 王成李;明渠流量測量方法及裝置研究[D];中國計量學(xué)院;2014年

7 張鵬;大水深明渠湍流渦尺度研究[D];重慶交通大學(xué);2013年

8 楊慧敏;基于明渠流的多相不分離計量研究[D];中國石油大學(xué);2007年

9 梁征;基于GPRS的明渠流量系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];西安理工大學(xué);2009年

10 胥戰(zhàn)海;明渠二維紊流邊界層數(shù)值模擬研究[D];河北工程大學(xué);2009年

本文編號：1773405