阳升观台阶溢洪道水流数值模拟研究

发布时间：2021-09-01 06:07

　　采用RNG k-ε紊流模型对阳升观台阶溢洪道水力特性进行数值模拟,分析了台阶面水流流态和流场分布情况,并与模型试验对比,结果表明数值模拟的计算成果是准确可靠的。在此基础上,进一步研究了台阶面的流速分布、压力分布、消能率以及紊动能和紊动能耗散率的分布特点。研究表明,台阶面流速从台阶内部至水面逐渐增大;台阶面最大压力出现在台阶水平面上,最小压力出现在台阶竖直面上,且为负压;台阶面水流消能率与台阶级数存在良好的线性关系;紊动能和紊动能耗散率顺水流方向逐渐增大,直至形成均匀的滑移流,两者达到最大。 

【文章来源】：武汉大学学报(工学版). 2020,53(02)北大核心CSCD

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【部分图文】：

模型实景

为了验证数值模拟的准确性，将50年一遇工况下的数值模拟计算结果与模型试验结果进行比较。图3绘制了13～16级台阶上流速矢量图，图4为13～16级台阶试验流态图。观察发现，台阶面的水流为稳定的滑移流，台阶上出现了明显的逆时针旋涡，并不断与主流发生剪切作用，实现动量交换，这与试验观测的水流流态相符。此外，台阶溢洪道上水流流速沿着阳角连线的法线方向由内向外逐渐增大，在水面附近流速达到最大，约13.24 m/s，与试验所测台阶面最大流速13.55 m/s相近。综上所述，数值模拟的计算结果是准确可靠的。图3 台阶面流场流速矢量图（P=2%)

图3 台阶面流场流速矢量图（P=2%)

【参考文献】：
期刊论文
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[2]台阶式溢洪道纯台阶消能率的研究[J]. 张峰,刘韩生.  水力发电学报. 2015(04)
[3]大落差多级阶梯泄槽水流稳定平衡态研究[J]. 伍平,王波,陈云良,伍超.  水力发电学报. 2013(02)
[4]“V”形台阶溢洪道的消能特性[J]. 田忠,许唯临,余挺,周鸿汉,肖富仁.  四川大学学报(工程科学版). 2010(02)
[5]带有曲线自由水面的阶梯溢流坝面流场的数值模拟[J]. 陈群,戴光清,刘浩吾.  水利学报. 2002(09)
[6]阶梯溢流坝面流场的紊流数值模拟[J]. 陈群,戴光清,刘浩吾.  天津大学学报. 2002(01)

博士论文
[1]机翼形量水槽测流机理与体形优化研究[D]. 孙斌.西北农林科技大学 2013



本文编号：3376418