丁壩是水利丁程中廣泛使用的護岸和航道整治建筑物,但壩頭會產(chǎn)生沖刷,嚴重時導(dǎo)致丁壩水毀。木文對一種新型丁壩結(jié)構(gòu)即缺口丁壩進行研究,缺口丁壩是在傳統(tǒng)的丁壩壩體上設(shè)置缺口,可有效減小壩頭沖刷深度,并可構(gòu)造豐富的水流結(jié)構(gòu)以滿足生態(tài)需要。本文依托“福建省自然科學基金”項目將單個缺口丁壩作為研究對象,采用物理模型實驗和數(shù)值模擬實驗相結(jié)合的方法研究缺口位置及長度變化對丁壩水沙特性影響規(guī)律并且將其應(yīng)用到實際工程中。(1)丁壩設(shè)置缺口后,流場發(fā)生改變。缺口丁壩壩后有兩個回流區(qū);水流繞過離岸壩段向岸側(cè)壩頭、遠岸側(cè)壩頭和近岸壩段壩頭后發(fā)生邊界層分離,邊界層分離的區(qū)域存在豎軸漩渦;與無缺口丁壩相比,壩頭周圍最大流速減小,壩前下潛流范圍縮短。(2)隨缺口中心位置向岸邊靠近,近岸壩段壩后回流區(qū)長度縮小,離岸壩段壩后回流區(qū)長度增大;缺口和離岸壩段遠岸側(cè)壩頭周圍高流速區(qū)的流速無明顯差異:缺口的分流比未受明顯影響;通過缺口的水流從向主流偏轉(zhuǎn)變?yōu)橄虬哆吰D(zhuǎn)。隨缺口長度增加,近岸壩段和離岸壩段壩后回流區(qū)長度縮短;缺口和離岸壩段遠岸側(cè)壩頭周圍高流速區(qū)的流速降低;缺口的分流比增大。(3)丁壩設(shè)置缺口后,壩頭局部沖刷坑深度明顯減...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題的背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 丁壩水力學特性
        1.2.2 丁壩泥沙特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 透水丁壩研究現(xiàn)狀
        1.2.4 缺口丁壩研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 研究方法和技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
第二章 缺口丁壩水力特性的物理實驗研究
    2.1 實驗裝置
        2.1.1 實驗水槽
        2.1.2 丁壩模型
        2.1.3 三維聲學多普勒流速儀
    2.2 實驗方案
    2.3 實驗現(xiàn)象及成果分析
        2.3.1 水流結(jié)構(gòu)
        2.3.2 水流紊動特性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 缺口丁壩水力特性的數(shù)值模擬實驗研究
    3.1 計算原理
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 求解方法
    3.2 模型建立及驗證
        3.2.1 計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 邊界條件及初始條件
        3.2.3 模型驗證
    3.3 缺口位置變化對丁壩水力特性的影響
        3.3.1 計算工況
        3.3.2 缺口位置變化對水流結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.3 缺口位置變化對回流區(qū)長度的影響
        3.3.4 缺口位置變化對分流比的影響
    3.4 缺口長度變化對丁壩水力特性的影響
        3.4.1 計算工況
        3.4.2 缺口長度變化對水流結(jié)構(gòu)的影響
        3.4.3 缺口長度變化對回流區(qū)長度的影響
        3.4.4 缺口長度變化對分流比的影響
        3.4.5 缺口長度變化對紊動能影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 缺口丁壩泥沙特性的數(shù)值模擬實驗研究
    4.1 計算原理
        4.1.1 泥沙的起動
        4.1.2 推移質(zhì)輸沙率
        4.1.3 河床變形
    4.2 模型建立
    4.3 缺口位置變化對丁壩泥沙特性的影響
        4.3.1 計算工況
        4.3.2 缺口位置變化對河床局部變形的影響
    4.4 缺口長度對丁壩泥沙特性的影響
        4.4.1 計算工況
        4.4.2 缺口長度變化對河床局部變形的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 缺口丁壩在實際工程應(yīng)用
    5.1 工程概況
    5.2 模型建立及驗證
        5.2.1 計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分
        5.2.2 邊界條件及模型參數(shù)
        5.2.3 模型驗證
    5.3 缺口丁壩建設(shè)前后河道流場
    5.4 工程建議
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    研究成果
    研究工作展望
參考文獻
致謝
個人簡歷



本文編號：3756195