彎道明渠水流是水利工程中常見的流動形式,受重力及離心力共同作用,其自身結(jié)構(gòu)沿橫向及縱向重新分配,使得水流特性變得非常復(fù)雜。彎道的水流特性也與彎道的幾何形態(tài)及水流條件密切相關(guān),目前已有研究主要集中在單一彎道中的水流結(jié)構(gòu)方面,對于彎道幾何形態(tài)與水流結(jié)構(gòu)之間相關(guān)性的研究較少,因此本論文的研究對于深入了解彎道中的水流結(jié)構(gòu)具有重要的理論意義。1.采用聲速多普勒流速儀（ADV）對三種不同寬深比（B/H分別為1.5,2,3）的U型彎道內(nèi)水流進行精細測量。試驗結(jié)果表明:寬深比越大,水流動力軸線開始向凹岸偏移的位置越提前�？梢哉f明小流速主流線沿著凸岸流動,直到出彎道才開始向凹岸偏移,大流速則更早的向凹岸偏移。隨著寬深比的增大,橫向流速在凹岸開始波動的位置以及凹岸表層附近出現(xiàn)次生環(huán)流的位置依次靠近上游。三種工況的剪切力凸岸大于凹岸,在彎道入口斷面到彎頂斷面之間較大,最大剪切力位置均出現(xiàn)在彎道的前半段。2.采用高密度網(wǎng)格的大渦模擬（LES）方法對試驗彎道水流進行三維數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,彎道沿程斷面上的流速分布符合彎道主流線分布規(guī)律,彎道中橫斷面在凸岸附近發(fā)生水流分離現(xiàn)象,沿水深方向分離區(qū)域增大后減小。橫... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號對照表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 彎道水流結(jié)構(gòu)研究狀
        1.2.1彎道水面形
        1.2.2 彎道流速
        1.2.3 彎道流結(jié)構(gòu)
        1.2.4 紊動強度
        1.2.5 彎道剪切力
    1.3 彎道紊流結(jié)構(gòu)
    1.4 影響彎道水流結(jié)構(gòu)的幾何因素
    1.5 本文的主要工作及技術(shù)路線
        1.5.1 本文的主要工作
        1.5.2 技術(shù)路線
    1.6 本章小結(jié)
2 彎道水流理論基礎(chǔ)
    2.1 彎道水面橫比降
    2.2 彎道水面超高
    2.3 彎道水流流速分布
    2.4 彎道流
    2.5 彎道水流紊動特性
    2.6 床面剪力分布
    2.7 本章小結(jié)
3 U型彎道水流結(jié)構(gòu)試驗 大渦模擬研究
    3.1 模型裝置及測量儀器
        3.1.1 模型裝置
        3.1.2 測量儀器
        3.1.3 工況設(shè)定
    3.2 彎道水流物理模型試驗結(jié)果分析
        3.2.1 沿程水流動力軸線
        3.2.2 縱向流速時均分布
        3.2.3 橫向流速時均分布
        3.2.4 垂向流時均分布
        3.2.5 流結(jié)構(gòu)分布
        3.2.6 流強度其分布
        3.2.7 紊動強度
        3.2.8 床面剪切力
        3.2.9 紊動能
        3.2.10 紊動參數(shù)
    3.3 大渦模擬紊流模型數(shù)值方法
        3.3.1 大渦模擬紊流模型
        3.3.2 數(shù)值離散方法數(shù)值解法
        3.3.3 自由表面解法
        3.3.4 網(wǎng)格劃分
        3.3.5 模型驗證
    3.4 模擬結(jié)果分析
        3.4.1 斷面流速
        3.4.2 平面流線
        3.4.3 橫向流
        3.4.4 渦量
    3.5 本章小結(jié)
4 彎道中心角水流結(jié)構(gòu)的影響
    4.1 RNG κ- 紊流模型數(shù)值方法
        4.1.1 RNG κ- 紊流模型
        4.1.2 自由表面解法
        4.1.3 網(wǎng)格劃分
    4.2 網(wǎng)格無關(guān)性分析及模型驗證
        4.2.1 休克萊Shukry矩形彎道水槽試驗驗證
        4.2.2 Blanckaer急彎彎道水槽試驗證
        4.2.3 彎道水槽試驗驗證
    4.3 模擬結(jié)果分析
        4.3.1 彎道處水等值線
        4.3.2 彎頂斷面向水面線
        4.3.3 斷面流速
        4.3.4 流向流速
        4.3.5 橫向流速
        4.3.6 環(huán)流結(jié)構(gòu)
    4.4 本章小結(jié)
5 彎道徑寬比對水流結(jié)構(gòu)的影響
    5.1 徑寬比對水位的影響
        5.1.1 彎道處水等值線
        5.1.2 彎道處向水面線
        5.1.3 水面超高模擬值計算值的比較
        5.1.4 沿程水面線
    5.2 徑寬比對流場的影響
        5.2.1 斷面流速
        5.2.2 彎道處流線
        5.2.3 流向速度沿垂線分布
        5.2.4 橫向度沿垂線分布
    5.3 斷面紊動能分布
    5.4 流強度分布
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 本文的主要工作和結(jié)論
    6.2 展望
致謝
攻博士學位期間的研究成果
    1.完成的論文成果
    2.參與的科研項目
    3. 參加的學術(shù)活動
參考文獻



本文編號：3058382