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(tái)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(jì) 2015年12期
        關(guān)鍵詞:臺(tái)階式流態(tài)溢洪道

        李彩霞

        (博樂(lè)農(nóng)五師全新勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,新疆博樂(lè)833400)

        臺(tái)階式溢洪道泄流規(guī)律數(shù)值研究

        李彩霞

        (博樂(lè)農(nóng)五師全新勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,新疆博樂(lè)833400)

        臺(tái)階式溢洪道是水庫(kù)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(duì)臺(tái)階式溢洪道進(jìn)行水力特性研究具有重要意義。以水利樞紐臺(tái)階式溢洪道為研究對(duì)象,首先分析了溢洪道的泄洪功能,并指出了臺(tái)階式溢洪道研究中存在的不足。采用FLUENT軟件對(duì)臺(tái)階式溢洪道進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了溢洪道水流流態(tài)、水面線(xiàn)、壓力分布。研究表明:臺(tái)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(kāi)始增大。

        臺(tái)階式;溢洪道;泄流規(guī)律;數(shù)值模擬

        溢洪道是排放水庫(kù)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(wèn)題,20世紀(jì)90年代我國(guó)開(kāi)始修建臺(tái)階式溢洪道,國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者也開(kāi)始對(duì)溢洪道水利特性進(jìn)行研究。水利工程的修建勢(shì)必引起天然河道的改變,在水庫(kù)前后水位落差的作用下,臺(tái)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(huì)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(duì)臺(tái)階式溢洪道進(jìn)行水力特性研究具有重要意義。根據(jù)平面軸線(xiàn)不同,溢洪道可分為直線(xiàn)型和曲線(xiàn)型2種,研究顯示只要斜坎布置合理,曲線(xiàn)形溢洪道就能滿(mǎn)足需求。目前,新型臺(tái)階式溢洪道主要有:V型曲線(xiàn)形溢洪道和外凸臺(tái)階溢洪道[4]。以水利樞紐臺(tái)階式溢洪道為研究對(duì)象,首先分析了溢洪道的泄洪功能,并指出了臺(tái)階式溢洪道研究中存在的不足。采用FLUENT軟件對(duì)臺(tái)階式溢洪道進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了溢洪道水流流態(tài)、水面線(xiàn)、壓力分布。希望為今后臺(tái)階式溢洪道設(shè)計(jì)提供參考。

        1 溢洪道消能率研究

        隨著水利科技工作者對(duì)溢洪道問(wèn)題的深入研究,我們對(duì)溢洪道消能特性有了深刻的認(rèn)識(shí)。臺(tái)階式溢洪道消能效果關(guān)系到整個(gè)水利工程的安危,目前消能率的計(jì)算公式很多,最簡(jiǎn)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(tái)階式溢洪道的消能主要通過(guò)自摻氣功能實(shí)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(duì)摻氣量進(jìn)行計(jì)算,臺(tái)階式溢洪道氣液兩相流問(wèn)題還處于探索性階段。1994年,Chanso提出了單一臺(tái)階摻氣量的計(jì)算式[7]:

        式中:Ei—單一臺(tái)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(guò)模型試驗(yàn)對(duì)溢洪道泄流特性進(jìn)行研究。本文設(shè)計(jì)的臺(tái)階式溢洪道模型按照重力相似性準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì),模型的幾何比例尺取50,流速比例尺為7.07,時(shí)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(cè)點(diǎn)位于溢洪道進(jìn)口60m處,下游水位測(cè)點(diǎn)位于挑坎下游175m的位置,綜合流量系數(shù)為0.38~0.45。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行多參數(shù)試驗(yàn),研究臺(tái)階尺寸、流量對(duì)消能率的影響,根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出消能率的計(jì)算公式。目前,臺(tái)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(wèn)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(cè)量溢洪道流場(chǎng)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(shí)如何保證臺(tái)階溢洪道表面的空氣腐蝕成為研究難點(diǎn);現(xiàn)階段消能率的計(jì)算式大多由模型試驗(yàn)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(tái)階式溢洪道水力現(xiàn)象的微觀(guān)機(jī)理還有待進(jìn)一步研究;臺(tái)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(dòng)中有水力沖擊波產(chǎn)生,水力波動(dòng)會(huì)對(duì)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(duì)臺(tái)階式溢洪道進(jìn)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(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù),取設(shè)計(jì)洪水和校核洪水2個(gè)計(jì)算工況,以便對(duì)溢洪道臺(tái)階上的壓強(qiáng)分布規(guī)律進(jìn)行研究。對(duì)溢洪道剖面進(jìn)行2維計(jì)算,對(duì)溢洪道整體進(jìn)行3維數(shù)值計(jì)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(jì)算的關(guān)鍵,本文采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法,由于臺(tái)階式溢洪道計(jì)算區(qū)域較為復(fù)雜,對(duì)臺(tái)階面網(wǎng)格進(jìn)行局部加密處理,整體采用0.8m的網(wǎng)格間距,臺(tái)階面采用0.2m網(wǎng)格間距,整個(gè)模型的網(wǎng)格數(shù)量約為160萬(wàn)。計(jì)算采用FLUENT軟件中的VOF求解器,并進(jìn)行壓力場(chǎng)與速度場(chǎng)的耦合。

        采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型進(jìn)行求解,控制方程選用有限體積法,壓力場(chǎng)與速度場(chǎng)的耦合采用SMPLE方法[6]。k-ε雙方程模型有紊動(dòng)能和耗散率兩個(gè)參數(shù),應(yīng)用范圍最廣但是在臺(tái)階彎曲處會(huì)存在失真。為了提高計(jì)算精度,對(duì)流項(xiàng)采用2階迎風(fēng)格式。設(shè)計(jì)水位和校核水位2種計(jì)算工況參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 2種計(jì)算工況參數(shù)

        通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)2次計(jì)算間的質(zhì)量誤差已經(jīng)小于0.1%,由此判斷2次計(jì)算已經(jīng)收斂。

        2.2 數(shù)值模擬結(jié)果

        臺(tái)階式溢洪道的流態(tài)主要有:跌落水流、過(guò)渡水流、滑行水流3種。圖1給出了2種計(jì)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(gè)臺(tái)階,而設(shè)計(jì)洪水工況下在第3個(gè)臺(tái)階末端就開(kāi)始摻氣。

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

        圖2 校核工況水面線(xiàn)分布

        由圖2可知,滑行流態(tài)下,水面線(xiàn)在前幾個(gè)臺(tái)階處下降速度較快,隨著水流摻氣后,水面線(xiàn)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(jì)算結(jié)果表明,在開(kāi)始的幾個(gè)臺(tái)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(guò)過(guò)渡段時(shí)出現(xiàn)脫壁導(dǎo)致的。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)值和計(jì)算值,發(fā)現(xiàn)前幾個(gè)臺(tái)階的計(jì)算值較為準(zhǔn)確,后幾個(gè)臺(tái)階出現(xiàn)了一定誤差,其原因可能是實(shí)測(cè)壓力中存在動(dòng)壓。研究表明:臺(tái)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(kāi)始增大。

        圖3 校核水位工況壓力分布

        3 結(jié)語(yǔ)

        隨著碾壓混凝土技術(shù)在水利工程中的廣泛應(yīng)用,臺(tái)階式溢洪道水力特性分析越來(lái)越重要。以水利樞紐臺(tái)階式溢洪道為研究對(duì)象,分析了溢洪道的泄洪功能,指出臺(tái)階式溢洪道研究中存在的不足。對(duì)溢洪道水流流態(tài)、水面線(xiàn)、壓力分布進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出:滑行流態(tài)下,前幾個(gè)臺(tái)階處下降速度較快,隨著水流摻氣后,水面線(xiàn)下降的幅度減小;溢洪道底部壓力最大。但是由于計(jì)算模型做了簡(jiǎn)化,計(jì)算結(jié)果與實(shí)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(jì)算精度。

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

        [2]崔華存.小型病險(xiǎn)水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方案[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),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(kù)除險(xiǎn)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(jì),2010(02):48-49+54.

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

        [7]張艷麗.海龍川水庫(kù)溢洪道加固設(shè)計(jì)與計(jì)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(kù)除險(xiǎn)加固工程溢洪道設(shè)計(jì)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(tái)階式流態(tài)溢洪道
        側(cè)邊機(jī)組故障對(duì)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(jì)應(yīng)用
        高壩溢洪道挑流消能探討
        改進(jìn)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(tái)階式場(chǎng)地土方平整中的優(yōu)化
        臺(tái)階式短加筋土擋墻行為特征的離心模型試驗(yàn)
        臺(tái)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(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用
        比比资源先锋影音网| 午夜不卡av免费| 亚洲美女毛多水多免费视频 | 看黄网站在线| 精品欧洲av无码一区二区14| 日本一区二区三区女优在线| 在线亚洲人成电影网站色www | 夜夜爽日日澡人人添| 男女啪啪动态视频在线观看| 亚洲色拍拍噜噜噜最新网站| 日本三级欧美三级人妇视频| 亚洲av无码国产精品色午夜字幕| 各类熟女熟妇激情自拍| 亚洲五月七月丁香缴情| 天天爱天天做天天爽| 狼人香蕉香蕉在线28 - 百度| 国产精品一区二区三区三| 国产精品麻豆成人AV电影艾秋| 99在线精品视频在线观看| 亚洲国产成人av毛片大全| 99在线无码精品秘 入口九色| 免费a级作爱片免费观看美国| 中文字幕漂亮人妻在线| 国产日韩三级| 欧美一级三级在线观看| 无码中文字幕日韩专区视频| 亚洲国产精品无码aaa片| 区一区二区三免费观看视频 | 免费 无码 国产在线观看不卡| 伊人色综合视频一区二区三区| 亚洲香蕉成人av网站在线观看| 看女人毛茸茸下面视频| 中文亚洲一区二区三区| 国产三级黄色片子看曰逼大片| 久久精品国产99久久丝袜| 品色堂永远免费| 色狠狠一区二区三区中文| 日本一区二区免费看片| 男女在线免费视频网站| 日韩AV无码一区二区三不卡| 亚洲AV永久无码制服河南实里 |