非淹没双级复式断面丁坝三维水流特性研究

发布时间：2017-05-01 23:11

  本文关键词：非淹没双级复式断面丁坝三维水流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双级复式断面丁坝在航道整治工程中应用广泛,但关于其水流特性的研究却鲜有涉及。本文通过水槽试验、数值模拟和理论分析,对非淹没双级复式断面丁坝三维水流特性进行研究,取得了以下主要研究成果:(1)分析了一级丁坝长度L_(d1)、一级丁坝高度H_(d1)、二级丁坝长度L_(d2)、弗劳德数Fr以及纵、横断面位置变化对纵、横向水面线分布的影响规律;探讨了自由水面高程变化的分布规律,分析了常规单丁坝与双级复式断面丁坝作用下,自由水面高程变化的差异。(2)以数值模拟计算成果为基础,建立了丁坝上游迎水断面平均壅水高度的计算公式,并采用水槽试验实测资料对公式的可靠性进行了验证,结果较为理想;同时基于数模计算结果,推导了丁坝下游回流长度和回流宽度的计算公式。(3)阐述了L_(d1)、H_(d1)、L_(d2)、Fr对表层平面流场和坝轴线断面两级丁坝交汇区的垂线流速分布的作用规律;借助数值模拟计算结果,建立了坝轴线断面阻挡流量计算公式。(4)基于水槽试验实测数据,探讨了Fr、L_(d2)对紊动概率密度、绝对紊动强度σ_(ui)、雷诺应力τ_(ij)和紊动动能E的影响,同时研究了上述4个紊动参数沿纵向、横向和垂向的分布规律。
【关键词】：复式断面丁坝 非淹没 水面形态 流速分布 紊动特性
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U617.91
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 主要符号对照表14-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 研究背景及意义17-18
• 1.2 研究现状18-23
• 1.2.1 丁坝的分类19
• 1.2.2 丁坝区水面形态特征研究现状19-21
• 1.2.3 丁坝区流速分布规律研究现状21
• 1.2.4 丁坝区水流紊动结构研究现状21-22
• 1.2.5 复式河道水力特性研究现状22-23
• 1.3 本文的主要工作及章节安排23-25
• 1.3.1 本文主要工作23-24
• 1.3.2 本文章节安排24-25
• 第二章 双级复式断面丁坝水槽试验25-44
• 2.1 试验目的及内容25
• 2.1.1 试验目的25
• 2.1.2 试验内容25
• 2.2 试验装置25-26
• 2.3 试验参数的选择与控制26-33
• 2.3.1 试验参数选择27-30
• 2.3.2 试验测点布置30-33
• 2.4 试验仪器33-34
• 2.5 小威龙流速仪测量参数设置及其影响34-43
• 2.5.1 信号强度35
• 2.5.2 相关系数35
• 2.5.3 流速范围的设置35-39
• 2.5.4 等分间距的设置39
• 2.5.5 采样频率的设置39-41
• 2.5.6 采样个数的设置41-43
• 2.5.7 水槽试验参数选取43
• 2.6 本章小结43-44
• 第三章 三维水流数学模型及其验证44-81
• 3.1 三维水流数学模型44-50
• 3.1.1 模型控制方程44-45
• 3.1.2 紊流模型45-46
• 3.1.3 数值求解46-48
• 3.1.4 定解条件48-50
• 3.2 数值计算及参数取值50-52
• 3.2.1 模型建立及网格划分50-52
• 3.2.2 参数设置52
• 3.3 数学模型的验证52-76
• 3.3.1 水位验证52-65
• 3.3.2 平面流场验证65-68
• 3.3.3 垂线流速分布验证68-76
• 3.3.4 验证小结76
• 3.4 数值模拟计算工况76-80
• 3.4.1 单因素水平的选取77
• 3.4.2 正交试验77-80
• 3.5 本章小结80-81
• 第四章 壅水和回流特性研究81-105
• 4.1 纵向水面线分布81-88
• 4.1.1 L_(d1)的影响81-83
• 4.1.2 H_(d1)的影响83-85
• 4.1.3 L_(d2)的影响85-86
• 4.1.4 Fr的影响86-88
• 4.1.5 纵断面位置的影响88
• 4.2 横向水面线分布88-95
• 4.2.1 L_(d1)的影响89-90
• 4.2.2 H_(d1)的影响90-92
• 4.2.3 L_(d2)的影响92-94
• 4.2.4 Fr的影响94-95
• 4.2.5 横断面位置的影响95
• 4.3 自由水面高程变化分布95-97
• 4.4 壅水高度计算公式97-100
• 4.5 回流长度计算公式100-102
• 4.6 回流宽度计算公式102-104
• 4.7 本章小结104-105
• 第五章 流速分布规律研究105-119
• 5.1 表层平面流场105-108
• 5.1.1 L_(d1)的影响105-106
• 5.1.2 H_(d1)的影响106-107
• 5.1.3 L_(d2)的影响107-108
• 5.1.4 Fr的影响108
• 5.2 垂线流速分布108-115
• 5.2.1 L_(d1)的影响109-110
• 5.2.2 H_(d1)的影响110-112
• 5.2.3 L_(d2)的影响112-114
• 5.2.4 Fr的影响114-115
• 5.3 阻挡流量计算公式115-117
• 5.4 本章小结117-119
• 第六章 水流紊动结构研究119-152
• 6.1 紊动概率密度119-131
• 6.1.1 Fr的影响120-123
• 6.1.2 L_(d2)的影响123-127
• 6.1.3 纵向分布规律127-128
• 6.1.4 横向分布规律128-130
• 6.1.5 垂向分布规律130-131
• 6.2 绝对紊动强度131-138
• 6.2.1 Fr的影响131-133
• 6.2.2 L_(d2)的影响133-135
• 6.2.3 纵向分布规律135-137
• 6.2.4 横向分布规律137
• 6.2.5 垂向分布规律137-138
• 6.3 雷诺应力138-145
• 6.3.1 Fr的影响138-140
• 6.3.2 L_(d2)的影响140-142
• 6.3.3 纵向分布规律142-143
• 6.3.4 横向分布规律143-144
• 6.3.5 垂向分布规律144-145
• 6.4 紊动动能145-150
• 6.4.1 Fr的影响146-147
• 6.4.2 L_(d2)的影响147-148
• 6.4.3 纵向分布规律148-149
• 6.4.4 横向分布规律149-150
• 6.4.5 垂向分布规律150
• 6.5 本章小结150-152
• 第七章 结论与展望152-154
• 7.1 主要结论152-153
• 7.2 研究展望153-154
• 致谢154-155
• 参考文献155-159
• 在校期间科研及论文情况159

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