水库异重流的三维数值模拟及影响因素分析

发布时间：2021-10-14 11:56

　　不同水沙条件下异重流的潜入位置以及潜入后流速和含沙量的垂向分布规律是研究异重流运动规律的关键要素,对优化水库异重流的排沙调度、提高水库运用效益等至关重要。本文利用SCHISM三维水沙数学模型对水库异重流水槽试验进行了数值模拟,结果表明模型能够得到符合实际情况的垂线流速和含沙量分布,且异重流潜入后的平均厚度、平均流速和平均含沙量均与实测值吻合较好。对异重流模拟结果的分析发现,入口流量和含沙量的增加造成异重流运动速度越快,而入口含沙量的减小和流量的增加会造成异重流厚度增加。异重流垂向流速和含沙量的无量纲化分布受到入口水沙条件的影响,表现在其与断面Froude数的相关性,Froude数越大,则最大流速点与河床的距离越小,最大流速越大;含沙量致密层的厚度越小,对应的含沙量也越大。此外,潜入点位置也受入口水沙条件的影响,表现在潜入水深与入口水深之比随入口Froude数增加而增加的定量关系,由此可以利用入口水沙条件预报异重流潜入的位置。研究结果不仅验证了SCHISM模型用于模拟水库异重流运动的优势,而且丰富和完善了关于异重流潜入点位置及流速和含沙量垂向分布受入口水沙条件影响的变化规律。 

【文章来源】：水利学报. 2020,51(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：12 页

【文章目录】：
1 研究背景
2 三维水沙数学模型
    2.1 控制方程与湍流模型
    2.2 边界条件
3 水槽异重流试验模拟
    3.1 水槽试验条件
    3.2 模型设置与选择
    3.3 模型验证
4 异重流影响因素分析
    4.1 入口含沙量的影响
    4.2 入口流量的影响
    4.3 Froude数对异重流潜入的影响
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]异重流三维非静压数值模拟研究[J]. 张芝永,杨元平,程文龙.  中国水运(下半月). 2018(11)
[2]SCStore: Managing Scientific Computing Packages for Hybrid System with Containers[J]. Wusheng Zhang,Jiao Lin,Weiping Xu,Haohuan Fu,Guangwen Yang.  Tsinghua Science and Technology. 2017(06)
[3]水库异重流潜入点流速分布及其判别式改进[J]. 李涛,夏军强,张俊华,郜国明,夏润亮,万占伟,王增辉.  工程科学与技术. 2017(02)
[4]水库异重流一维水沙耦合模型[J]. 王增辉,夏军强,李涛,郜国明,张俊华.  水科学进展. 2015(01)
[5]水库异重流潜入运动数值模拟及影响因素[J]. 董炳江,张小峰,陆俊卿,张倩.  武汉大学学报(工学版). 2009(02)
[6]斜坡上异重流的三维数值模拟[J]. 赖锡军,汪德爟,姜加虎,黄群.  水科学进展. 2006(03)
[7]异重流潜入条件分析及立面二维数值模拟[J]. 方春明,韩其为,何明民.  泥沙研究. 1997(04)
[8]高含沙异重流的形成与持续条件分析[J]. 曹如轩,任晓枫,卢文新.  泥沙研究. 1984(02)



本文编号：3436110