彎道水流在自然界和水工建筑物中都是常見的水流形態(tài)。水流進入彎道后在離心力和重力的作用下做曲線運動,水流結(jié)構(gòu)重新調(diào)整,流態(tài)逐漸惡化。主要的不利流態(tài)包括凹岸局部沖刷、水面超高、凸岸泥沙淤積等。為了改善彎道流態(tài),人們提出了很多工程措施來改善彎道的流態(tài),包括丁壩、斜檻、導(dǎo)墻、導(dǎo)向翼等。本文研究的對象角錐體與丁壩、導(dǎo)向翼在某些方面具有相似的特性,但又有根本性的不同。比如角錐體的迎水面順水流流向,對流道阻流效應(yīng)更小;角錐體使得水流產(chǎn)生由凹岸指向凸岸的橫向流速,可以使兩岸流量平衡。對角錐體的研究還比較罕見,為了為給工程應(yīng)用提供參考依據(jù),本文采用數(shù)值模擬和模型試驗相結(jié)合的方式,研究了角錐體對彎道水面線、流速分布、彎道環(huán)流及紊動強度等方面的影響,得到以下研究成果:（1）研究了角錐體對彎道水面線的改善效果,考慮了角錐體底寬、角錐體位置等參數(shù)影響。通過模型試驗數(shù)據(jù)對彎道設(shè)置角錐體與否兩個工況進行對比,發(fā)現(xiàn)設(shè)置角錐體后彎道下游的水面超高明顯降低,相比未設(shè)置角錐體水面波動有所增加,但水面波動隨著距離增加而衰減。總體來看,設(shè)置角錐體對彎道下游水位明顯改善。下游水面波動受角錐體底寬的影響較大,角錐體底寬越大,進占比... 

【文章來源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

供水系統(tǒng)和試驗水槽Fig2.2Watersupplysystemandtestwaterchannel

角錐體對彎道流態(tài)改善的研究12額定流量30m3/h。水箱如圖2.3，其作用是調(diào)節(jié)流量、測量流量并使水流平穩(wěn)進入水槽。圖2.4為試驗時供水水箱內(nèi)的流態(tài)，可見水面沒有波動，使得流量的測量更加精確。水箱長1m，寬0.5m，高0.5m。其中1號水箱長0.85m，2號水箱長0.15m，1號水箱和2號水箱之間用隔板隔開，隔板和流量調(diào)節(jié)板共同作用，從而控制1號水箱內(nèi)水位。水泵將水泵入水箱，流量調(diào)節(jié)板可以上下活動，水箱內(nèi)水位高于調(diào)節(jié)板則從調(diào)節(jié)板上進入2號水箱，由出水口返回水泵，這樣就可以使得1號水箱內(nèi)保持一個恒定的水位。圖2.3供水系統(tǒng)示意圖Fig2.3Schematicdiagramofwatersupplysystem圖2.4供水水箱內(nèi)流態(tài)Fig2.4Flowpatterninwatertank2.1.3角錐體體型參數(shù)角錐體體型如圖2.5所示，角錐體底部與彎道底部貼合，垂直側(cè)壁與彎道側(cè)壁貼合，迎水面與上游來流呈一定夾角。角錐體的體型參數(shù)有：順水流方向長度為l，高度為h，

角錐體對彎道流態(tài)改善的研究14角堰的堰板為刀鋒形，可以提高精度。三角薄壁堰如圖2.6所示。圖2.6三角薄壁堰示意圖Fig2.6Diagramoftriangularthinwallweir試驗通過三角薄壁堰測量流量，計算三角薄壁堰的流量公式為：2tang21582/3vHQ（2-1）式中Qv為流經(jīng)三角堰的流量，H為堰上水頭，θ為三角堰角度（本次試驗三角堰角度為90°）。由（2-1）式可知，試驗可以通過流量調(diào)節(jié)板控制堰上水頭H從而控制試驗流量，試驗時，通過讀取堰上水頭，按（2-1）式可得實測流量。2.2.2流速測量和水面線本次試驗采用旋槳式流速儀，流速儀測量范圍為0.01m/s至4.00m/s，每個測點測三次，取算數(shù)平均值作為最終值。水面線測量用鋼尺測量，每個測點讀五次，取算數(shù)平均值為最終值。2.3試驗方案2.3.1試驗參數(shù)本次彎道模型試驗和模擬主要考慮的控制變量有流量、角錐體尺寸（底寬）、角錐體的位置及有無角錐體的對照試驗組。（1）試驗流量由于試驗水泵功率有限（水泵額定流量30m3/h，實際只能達到12m3/h），流量變化產(chǎn)生的影響將在數(shù)值模擬部分考慮。


本文編號：3132597