亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        臺階式溢洪道泄流規(guī)律數(shù)值研究

        2015-12-20 06:45:57李彩霞
        水利規(guī)劃與設(shè)計 2015年12期
        關(guān)鍵詞:臺階式流態(tài)溢洪道

        李彩霞

        (博樂農(nóng)五師全新勘測設(shè)計有限公司,新疆博樂833400)

        臺階式溢洪道泄流規(guī)律數(shù)值研究

        李彩霞

        (博樂農(nóng)五師全新勘測設(shè)計有限公司,新疆博樂833400)

        臺階式溢洪道是水庫防洪系統(tǒng)的組成部分,承擔(dān)著重要的任務(wù),具有良好的泄流和消能效果。隨著碾壓混凝土技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用,對臺階式溢洪道進行水力特性研究具有重要意義。以水利樞紐臺階式溢洪道為研究對象,首先分析了溢洪道的泄洪功能,并指出了臺階式溢洪道研究中存在的不足。采用FLUENT軟件對臺階式溢洪道進行數(shù)值模擬,分析了溢洪道水流流態(tài)、水面線、壓力分布。研究表明:臺階式溢洪道底部壓力最大,自底部向上沿豎直方向逐漸降低到負(fù)壓后,又開始增大。

        臺階式;溢洪道;泄流規(guī)律;數(shù)值模擬

        溢洪道是排放水庫中多余水量、漂浮物、泥沙等的重要水工建筑物[1-2]。泄洪消能是水利建設(shè)中的重要技術(shù)問題,20世紀(jì)90年代我國開始修建臺階式溢洪道,國內(nèi)眾多學(xué)者也開始對溢洪道水利特性進行研究。水利工程的修建勢必引起天然河道的改變,在水庫前后水位落差的作用下,臺階式溢洪道流速將明顯大于河水流速[3]。如果不采取有效措施,高速水流將會沖刷下游河床,危及水壩安全。

        隨著碾壓混凝土技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用,對臺階式溢洪道進行水力特性研究具有重要意義。根據(jù)平面軸線不同,溢洪道可分為直線型和曲線型2種,研究顯示只要斜坎布置合理,曲線形溢洪道就能滿足需求。目前,新型臺階式溢洪道主要有:V型曲線形溢洪道和外凸臺階溢洪道[4]。以水利樞紐臺階式溢洪道為研究對象,首先分析了溢洪道的泄洪功能,并指出了臺階式溢洪道研究中存在的不足。采用FLUENT軟件對臺階式溢洪道進行數(shù)值模擬,分析了溢洪道水流流態(tài)、水面線、壓力分布。希望為今后臺階式溢洪道設(shè)計提供參考。

        1 溢洪道消能率研究

        隨著水利科技工作者對溢洪道問題的深入研究,我們對溢洪道消能特性有了深刻的認(rèn)識。臺階式溢洪道消能效果關(guān)系到整個水利工程的安危,目前消能率的計算公式很多,最簡單的公式是基于能量方程得出的。消能率[5-6]:

        式中:η—溢洪道消能率,%;E1—上游水頭,m;E2—下游水頭,m;ΔE—上下游高度差,m。

        臺階式溢洪道的消能主要通過自摻氣功能實現(xiàn),但是氣液兩相流是一種非常復(fù)雜的流態(tài),目前尚未有完整的理論體系對摻氣量進行計算,臺階式溢洪道氣液兩相流問題還處于探索性階段。1994年,Chanso提出了單一臺階摻氣量的計算式[7]:

        式中:Ei—單一臺階的摻氣率,E水舌—入射水舌的摻氣率,E水躍—水躍的摻氣率。

        在發(fā)展前期,主要通過模型試驗對溢洪道泄流特性進行研究。本文設(shè)計的臺階式溢洪道模型按照重力相似性準(zhǔn)則進行設(shè)計,模型的幾何比例尺取50,流速比例尺為7.07,時間比例尺為7.07,粗糙度比例尺為1.92。該模型由溢洪道閘室、泄槽、挑坎等部分組成。上游水位測點位于溢洪道進口60m處,下游水位測點位于挑坎下游175m的位置,綜合流量系數(shù)為0.38~0.45。通過對模型進行多參數(shù)試驗,研究臺階尺寸、流量對消能率的影響,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)出消能率的計算公式。目前,臺階式溢洪道水力特性研究還處于較低層次,仍有許多技術(shù)問題亟待解決,主要有[8]:溢洪道的泄流能力隨著水位升高而變大,如何準(zhǔn)確測量溢洪道流場的速度分布、摻氣量仍有一定困難;現(xiàn)有模型采用連續(xù)型挑坎,在大流量時如何保證臺階溢洪道表面的空氣腐蝕成為研究難點;現(xiàn)階段消能率的計算式大多由模型試驗導(dǎo)出,數(shù)值模擬精度還有待提高;氣液兩相流研究理論還不完善,臺階式溢洪道水力現(xiàn)象的微觀機理還有待進一步研究;臺階式溢洪道內(nèi)部的水流流態(tài)十分復(fù)雜,屬于旺盛的湍流,流動中有水力沖擊波產(chǎn)生,水力波動會對溢洪道邊墻產(chǎn)生危害。

        2 溢洪道泄流規(guī)律數(shù)值研究

        2.1 模型建立

        采用FLUENT軟件對臺階式溢洪道進行數(shù)值模擬,在模擬之前首先建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)模型試驗的相關(guān)數(shù)據(jù),取設(shè)計洪水和校核洪水2個計算工況,以便對溢洪道臺階上的壓強分布規(guī)律進行研究。對溢洪道剖面進行2維計算,對溢洪道整體進行3維數(shù)值計算,模型建立用AutoCAD完成,網(wǎng)格劃分在GAMBIT軟件中完成,并設(shè)置好邊界條件和入口參數(shù)。網(wǎng)格劃分是數(shù)值計算的關(guān)鍵,本文采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法,由于臺階式溢洪道計算區(qū)域較為復(fù)雜,對臺階面網(wǎng)格進行局部加密處理,整體采用0.8m的網(wǎng)格間距,臺階面采用0.2m網(wǎng)格間距,整個模型的網(wǎng)格數(shù)量約為160萬。計算采用FLUENT軟件中的VOF求解器,并進行壓力場與速度場的耦合。

        采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型進行求解,控制方程選用有限體積法,壓力場與速度場的耦合采用SMPLE方法[6]。k-ε雙方程模型有紊動能和耗散率兩個參數(shù),應(yīng)用范圍最廣但是在臺階彎曲處會存在失真。為了提高計算精度,對流項采用2階迎風(fēng)格式。設(shè)計水位和校核水位2種計算工況參數(shù)見表1。

        表1 2種計算工況參數(shù)

        通過計算結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)2次計算間的質(zhì)量誤差已經(jīng)小于0.1%,由此判斷2次計算已經(jīng)收斂。

        2.2 數(shù)值模擬結(jié)果

        臺階式溢洪道的流態(tài)主要有:跌落水流、過渡水流、滑行水流3種。圖1給出了2種計算工況下的剖面水流流態(tài)情況。

        圖1 2種工況下溢洪道水流流態(tài)

        由圖1可以看出,本文模擬的溢洪道水流較為平緩,摻氣沿著豎直面逐漸增多,在溢洪道中墩以后也未出現(xiàn)明顯的水力沖波。數(shù)值結(jié)果表明,校核工況的摻氣位置為第6個臺階,而設(shè)計洪水工況下在第3個臺階末端就開始摻氣。

        隨著水流的高速流動,泄流會出現(xiàn)霧化現(xiàn)象,本文在數(shù)值計算時摻氣濃度取值為60%,校核工況水面線分布情況如圖2所示。

        圖2 校核工況水面線分布

        由圖2可知,滑行流態(tài)下,水面線在前幾個臺階處下降速度較快,隨著水流摻氣后,水面線下降的幅度減小。圖3給出了溢洪道校核水位工況下的剖面壓力分布。

        數(shù)值計算結(jié)果表明,在開始的幾個臺階上存在負(fù)壓區(qū)域。分析產(chǎn)生負(fù)壓的原因可知,可能是水流經(jīng)過過渡段時出現(xiàn)脫壁導(dǎo)致的。通過對比試驗值和計算值,發(fā)現(xiàn)前幾個臺階的計算值較為準(zhǔn)確,后幾個臺階出現(xiàn)了一定誤差,其原因可能是實測壓力中存在動壓。研究表明:臺階式溢洪道底部壓力最大,自底部向上沿豎直方向逐漸降低到負(fù)壓后,又開始增大。

        圖3 校核水位工況壓力分布

        3 結(jié)語

        隨著碾壓混凝土技術(shù)在水利工程中的廣泛應(yīng)用,臺階式溢洪道水力特性分析越來越重要。以水利樞紐臺階式溢洪道為研究對象,分析了溢洪道的泄洪功能,指出臺階式溢洪道研究中存在的不足。對溢洪道水流流態(tài)、水面線、壓力分布進行了數(shù)值模擬,得出:滑行流態(tài)下,前幾個臺階處下降速度較快,隨著水流摻氣后,水面線下降的幅度減??;溢洪道底部壓力最大。但是由于計算模型做了簡化,計算結(jié)果與實際情況還有一定差距,有必要建立高精度湍流模型,以提升計算精度。

        [1]周斌.多流道式彎道在黃山洞水庫溢洪道加固中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2014(05):81-83+92.

        [2]崔華存.小型病險水庫溢洪道設(shè)計中的問題及解決方案[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2014(03):62-64.

        [3]任雙立,呂勛博.Fluent軟件在溢洪道泄流中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源,2014(07):77-80+85.

        [4]李剛,李亞飛.孤石灘水庫除險加固工程溢洪道泄流能力研究[J].河南水利與南水北調(diào),2013(24):36-38.

        [5]林禎兆.溢洪道的水力特性研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2010(02):48-49+54.

        [6]李西平.鴨河口水庫溢洪道泄流能力研究[J].人民長江,2010(09):92-94.

        [7]張艷麗.海龍川水庫溢洪道加固設(shè)計與計算分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2015(01):49-51.

        [8]賀芳丁,馮毅,張濤.尚莊水庫除險加固工程溢洪道設(shè)計方案分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2011(05):45-47.

        TV135.2;TV651.1

        A

        1672-2469(2015)12-0073-03

        10.3969/j.issn.1672-2469.2015.12.026

        李彩霞(1982年—),女,工程師。

        猜你喜歡
        臺階式流態(tài)溢洪道
        側(cè)邊機組故障對泵站前池流態(tài)的影響
        充分把握新教材,構(gòu)建生命課堂
        高低堰豎井溢洪道的研究與應(yīng)用
        岸坡彎道式溢洪道優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用
        高壩溢洪道挑流消能探討
        改進邊界條件的非恒定流模型在城市河流橡膠壩流態(tài)模擬中的應(yīng)用
        淺析臺階式場地土方平整中的優(yōu)化
        臺階式短加筋土擋墻行為特征的離心模型試驗
        臺階式教學(xué)在高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用
        非常溢洪道在水庫除險加固中的應(yīng)用
        又色又爽又黄的视频软件app| 日本一区二区三区四区在线看| 日本人妻高清免费v片| 18禁免费无码无遮挡不卡网站 | AⅤ无码精品视频| 手机在线播放成人av| 电影内射视频免费观看| a级三级三级三级在线视频| 亚洲中文字幕av天堂自拍| 男人j进女人j啪啪无遮挡| 国产精品一区二区资源| 午夜视频手机在线免费观看| 三级全黄裸体| 久久人人爽人人爽人人片亞洲| 亚洲成a人片在线观看中文!!!| 久久精品这里就是精品| 久久99精品久久只有精品| 欧美牲交a欧美牲交aⅴ| 人妻av一区二区三区精品| 美女精品国产一区二区三区| 国产优质av一区二区三区| 日本真人边吃奶边做爽动态图 | 亚洲av乱码中文一区二区三区| 精品国产又大又黄又粗av| 极品一区二区在线视频观看| 亚洲综合成人婷婷五月网址| 又黄又爽的成人免费视频| 亚洲αⅴ无码乱码在线观看性色| 日本中文字幕官网亚洲| 精品av熟女一区二区偷窥海滩| 中文字幕无码不卡免费视频 | 日韩AVAV天堂AV在线| 色哟哟精品中文字幕乱码| 一本色道无码不卡在线观看| 精品久久久久久中文字幕| 97久久综合区小说区图片区| 亚洲av无一区二区三区久久蜜桃| 麻豆久久久9性大片| av中文字幕少妇人妻| 黑人一区二区三区啪啪网站| 精品人妻一区二区三区浪人在线|