針對(duì)明渠過渡段擴(kuò)散角水力特性問題,引入流場(chǎng)分析計(jì)算理論,研究有、無控控向?qū)Я髟O(shè)施下明渠過渡段水力特性及無控向?qū)Я髟O(shè)施下流場(chǎng)內(nèi)存在回流區(qū),且回流區(qū)隨過渠流量增大,占流場(chǎng)比重與回旋流速均增大;壓力分布場(chǎng)中在高過渠流量下會(huì)出現(xiàn)逆壓力分布,流場(chǎng)不穩(wěn)定性增加;流速矢量方向偏移程度亦出現(xiàn)變化。研究結(jié)果為明渠過渡段翼角控向?qū)Я鲗?duì)水力特性影響提供一定參考。 

【文章來源】：水利規(guī)劃與設(shè)計(jì). 2020,(07)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

明渠過渡段幾何模型

由于明渠過渡段上流層分布較多，特征流層取迭代步長(zhǎng)為T=6000step，水深為0.12m，分別獲得三個(gè)流量工況下流場(chǎng)特征云圖，如圖3所示。從整體來看，三個(gè)流量工況下的無控向?qū)Я髅髑O(shè)施均出現(xiàn)了回流現(xiàn)象，且回流區(qū)域主要集中在Y負(fù)向，長(zhǎng)度約有8m,Y正向流速分布最低，流量40L/s下，主流流速約為0.35～0.6m/s。隨著無控向?qū)Я髟O(shè)施中過渠流量增大，仍然存在顯著回流，且回流區(qū)域仍維持在Y負(fù)向，且長(zhǎng)度有所增加，流量50L/s時(shí)回流區(qū)長(zhǎng)度約為9m，而30L/s下回流區(qū)僅6m;另一方面，回流強(qiáng)度亦有所增加，流量50L/s時(shí)回流區(qū)最大流速值是30L/s的3.25倍。即無控向?qū)Я髟O(shè)施特征斷面中在各過渠流量下均存在回流區(qū)，當(dāng)流量值增大時(shí)，回流區(qū)強(qiáng)度與回流區(qū)占流場(chǎng)比重愈多，相應(yīng)的在回流區(qū)主流擠壓作用愈強(qiáng)。圖3 流場(chǎng)特征云圖

圖2 過渡段擴(kuò)散角數(shù)值模型針對(duì)擴(kuò)散角區(qū)域流場(chǎng)特征，給出大擴(kuò)散角與過渡段連接區(qū)域壓力場(chǎng)云圖，如圖4所示。從圖4中可看出，三個(gè)流量工況下壓力強(qiáng)度均呈由渠道外側(cè)逐漸增大至末端，其中發(fā)生重要轉(zhuǎn)變點(diǎn)即是在連接點(diǎn)區(qū)域處。在小流量工況下，銜接點(diǎn)區(qū)域壓力強(qiáng)度呈外側(cè)窄斷面緩步增大至寬斷面，過渡段遞增的層次效應(yīng)顯著;隨過渠流量增大，窄斷面的較小壓力強(qiáng)度逐漸蔓延至寬斷面內(nèi)，且在轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)有逆壓力場(chǎng)，即在流量40、50L/s出現(xiàn)有600Pa的壓力分布。分析表明，由于過渡段銜接區(qū)域收到翼角約束影響，整體上隨過水?dāng)嗝娴耐蛔冃�，壓力�?chǎng)分布逐漸變大，但當(dāng)處于高過渠流量時(shí)，主流的高強(qiáng)度會(huì)擠壓主要流線，而在一些轉(zhuǎn)角區(qū)域上由于過度效應(yīng)，反而會(huì)出現(xiàn)較小壓力場(chǎng)，即逆壓力分布。

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