明渠流条件下丁坝水流特性研究

发布时间：2017-04-11 06:20

  本文关键词：明渠流条件下丁坝水流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：丁坝结构广泛应用于水利工程中,用以调整水流,护滩固堤,维护优良的水道通航条件。本文针对丁坝局部水流,建立了三维自由表面水流模型,模型基于非结构网格,采用有限体积法(FVM),湍流模型采用S-A一方程模型。本文首先针对非淹没、正挑单丁坝,开展了系列Fr数条件下的水流模拟。重点分析丁坝周围附近局部流动结构,探讨丁坝坝根处局部涡系时间和空间演化等特征,研究了丁坝下游回流区长度和宽度的变化,分析了河床底部摩擦力线的变化,总结了丁坝引起的剪切流的沿程变化特征。本文然后针对非淹没、正挑双丁坝,开展了系列Fr数条件下的水流模拟。重点分析坝田区内水流结构,探讨上游丁坝坝根处局部涡系的时间和空间演化等特征;讨论了上游和下游丁坝回流区长度和宽度的变化,分析了Fr数对坝田区内水流流态的影响;讨论了河床底部摩擦力线的变化;分析了自由表面附近二维大尺度相干结构(2DLCS)的变化特征;描述了主流区和坝田区之间剪切层的发展,研究了主流区和坝田区之间的物质交换。
【关键词】：丁坝 浅水 剪切流 马蹄涡 丁坝水流 有限体积法 自由表面模拟
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV135;TV863
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究进展和现状13-20
• 1.2.1 丁坝水力学问题13-16
• 1.2.2 现场实验研究16-17
• 1.2.3 物理模型实验研究17-18
• 1.2.4 二维数学模型18
• 1.2.5 三维数学模型18-19
• 1.2.6 尚存在的问题和不足19-20
• 1.3 本文主要研究工作与内容20-21
• 第二章 丁坝附近紊流三维数学模型21-32
• 2.1 三维数学模型21-23
• 2.1.1 数学模型描述21-22
• 2.1.2 设置边界条件22-23
• 2.1.3 湍流模型23
• 2.2 本文采用的数值方法23-30
• 2.2.1 结构和非结构网格24
• 2.2.2 离散控制方程24-28
• 2.2.3 对流项采用二阶TVD格式28-29
• 2.2.4 控制体界面速度的计算29-30
• 2.2.5 代数方程组求解30
• 2.3 本章小结30-32
• 第三章 非淹没正挑单丁坝三维流场分析32-46
• 3.1 计算区域及网格划分32-33
• 3.2 模拟结果分析33-45
• 3.2.1 流场涡量分析33-35
• 3.2.2 丁坝坝根涡系空间演化35-37
• 3.2.3 丁坝坝根涡系时间演化37-39
• 3.2.4 坝后回流区分析39-42
• 3.2.5 河床底部摩擦力线分布42-43
• 3.2.6 丁坝下游剪切层演化43-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第四章 非淹没正挑双丁坝三维流场分析46-63
• 4.1 计算区域及网格划分46-47
• 4.2 模拟结果分析47-62
• 4.2.1 流场涡量分析47-49
• 4.2.2 丁坝坝根涡系空间演化49-51
• 4.2.3 丁坝坝根涡系时间演化51-53
• 4.2.4 丁坝流场分析53-55
• 4.2.5 坝田区水流流态分析55-57
• 4.2.6 河床底部摩擦力线57-58
• 4.2.7 主流区和坝田区之间的剪切层演化58-60
• 4.2.8 示踪物质分析60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 5.1 本文所得结论63
• 5.2 问题与展望63-65
• 参考文献65-76
• 致谢76-77
• 学术论文和科研成果目录77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈稚聪;黑鹏飞;丁翔;;丁坝回流区水流紊动强度试验[J];清华大学学报(自然科学版)网络.预览;2008年12期

2 陈丽萍;蒋军成;韩冬梅;;丁坝浑水水流环境下污染物三维数学模型[J];水科学进展;2009年03期

3 程年生;李昌华;;有边坡丁坝回流试验研究[J];水利水运科学研究;1991年02期

4 假冬冬;邵学军;周刚;;大系数法与壁函数结合在丁坝绕流三维数值模拟中的应用[J];水利水运工程学报;2008年01期

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本文编号：298507