發(fā)布時(shí)間：2025-04-01 06:04

　　 帶尾坎的階梯溢洪道是一種新興的階梯溢洪道,在一定條件下可提高摻氣效果和消能率,但是對(duì)于該種溢洪道內(nèi)水流三維結(jié)構(gòu)、壓強(qiáng)分布以及尾坎參數(shù)對(duì)相關(guān)水力學(xué)指標(biāo)的影響的研究甚少。為此,采用三維紊流數(shù)值模擬的方法計(jì)算了不同尾坎高度的階梯溢洪道內(nèi)水流流態(tài)、壓強(qiáng)分布、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、旋渦結(jié)構(gòu)、消能效果等。研究結(jié)果表明:增加尾坎高度會(huì)抬升水面高程,但對(duì)水面形態(tài)影響較小;臺(tái)階水平面上壓強(qiáng)分布呈"凹"形曲線,最小值出現(xiàn)在臺(tái)階中部,臺(tái)階豎直面壓強(qiáng)最小值出現(xiàn)在其頂部,且臺(tái)階水平面、豎直面上壓強(qiáng)均隨尾坎高度增大而增大;旋渦強(qiáng)度和尺度隨著尾坎高度增大而增大,但是主流流速分布無明顯變化;消能率隨尾坎高度增大呈上升趨勢(shì),但是變幅較小。

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【部分圖文】：

圖1 溢洪道整體布置示意

本文研究的溢洪道模型源自Felder等[13]的試驗(yàn),該模型包括上游庫(kù)區(qū)、寬頂堰、階梯段、出水渠等,其布置如圖1所示。圖中:寬頂堰寬W=0.52m,長(zhǎng)L=1.01m,上游進(jìn)口為半徑r=0.08m的圓角;溢洪道階梯段坡度為26.6°,包括10個(gè)尺寸相同的臺(tái)階,每個(gè)臺(tái)階長(zhǎng)l=0....

圖2 計(jì)算模型及邊界設(shè)置

本文模擬的區(qū)域包括上游庫(kù)區(qū)、寬頂堰、溢洪道、出水渠,計(jì)算模型及邊界設(shè)置見圖2。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)整個(gè)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格剖分,網(wǎng)格最大尺寸為0.014m,最小尺寸為0.008m,網(wǎng)格總數(shù)約51萬個(gè)。進(jìn)口區(qū)域的邊界條件為速度入口,速度通過v=q/A計(jì)算,本文所有數(shù)值計(jì)算中流量q均為0....

圖3 計(jì)算流速與試驗(yàn)流速對(duì)比

為確保數(shù)值計(jì)算的可靠性,本文將模擬結(jié)果與Felder等[13]的模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,圖3為典型臺(tái)階(8號(hào)、9號(hào)臺(tái)階)尾坎上流速分布,其中Vc為寬頂堰上臨界流速,y為從尾坎邊緣起算垂直于虛擬底部的水深,ymax為最大水深�？梢钥闯�,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高,偏差較小。除了水....

圖4 水面線

水面線是溢洪道邊墻高度設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù),為此根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果繪制出了不同體型的水面線,如圖4所示�？梢钥闯�,與傳統(tǒng)的階梯溢洪道類似,在滑移水流流態(tài)下,水面與臺(tái)階角形成的虛擬底部平行;此外,不論在邊墻所在平面還是中軸面上,溢洪道內(nèi)水流在上游區(qū)域水面平穩(wěn),不同體型溢洪道的水面線幾乎....

本文編號(hào)：4039033