弯道水流结构及几何形态对水流特性影响的研究
发布时间：2021-03-02 01:52
弯道明渠水流是水利工程中常见的流动形式,受重力及离心力共同作用,其自身结构沿横向及纵向重新分配,使得水流特性变得非常复杂。弯道的水流特性也与弯道的几何形态及水流条件密切相关,目前已有研究主要集中在单一弯道中的水流结构方面,对于弯道几何形态与水流结构之间相关性的研究较少,因此本论文的研究对于深入了解弯道中的水流结构具有重要的理论意义。1.采用声速多普勒流速仪（ADV）对三种不同宽深比（B/H分别为1.5,2,3）的U型弯道内水流进行精细测量。试验结果表明:宽深比越大,水流动力轴线开始向凹岸偏移的位置越提前。可以说明小流速主流线沿着凸岸流动,直到出弯道才开始向凹岸偏移,大流速则更早的向凹岸偏移。随着宽深比的增大,横向流速在凹岸开始波动的位置以及凹岸表层附近出现次生环流的位置依次靠近上游。三种工况的剪切力凸岸大于凹岸,在弯道入口断面到弯顶断面之间较大,最大剪切力位置均出现在弯道的前半段。2.采用高密度网格的大涡模拟（LES）方法对试验弯道水流进行三维数值模拟。模拟结果表明,弯道沿程断面上的流速分布符合弯道主流线分布规律,弯道中横断面在凸岸附近发生水流分离现象,沿水深方向分离区域增大后减小。横...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号对照表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 弯道水流结构研究状
1.2.1弯道水面形
1.2.2 弯道流速
1.2.3 弯道流结构
1.2.4 紊动强度
1.2.5 弯道剪切力
1.3 弯道紊流结构
1.4 影响弯道水流结构的几何因素
1.5 本文的主要工作及技术路线
1.5.1 本文的主要工作
1.5.2 技术路线
1.6 本章小结
2 弯道水流理论基础
2.1 弯道水面横比降
2.2 弯道水面超高
2.3 弯道水流流速分布
2.4 弯道流
2.5 弯道水流紊动特性
2.6 床面剪力分布
2.7 本章小结
3 U型弯道水流结构试验 大涡模拟研究
3.1 模型装置及测量仪器
3.1.1 模型装置
3.1.2 测量仪器
3.1.3 工况设定
3.2 弯道水流物理模型试验结果分析
3.2.1 沿程水流动力轴线
3.2.2 纵向流速时均分布
3.2.3 横向流速时均分布
3.2.4 垂向流时均分布
3.2.5 流结构分布
3.2.6 流强度其分布
3.2.7 紊动强度
3.2.8 床面剪切力
3.2.9 紊动能
3.2.10 紊动参数
3.3 大涡模拟紊流模型数值方法
3.3.1 大涡模拟紊流模型
3.3.2 数值离散方法数值解法
3.3.3 自由表面解法
3.3.4 网格划分
3.3.5 模型验证
3.4 模拟结果分析
3.4.1 断面流速
3.4.2 平面流线
3.4.3 横向流
3.4.4 涡量
3.5 本章小结
4 弯道中心角水流结构的影响
4.1 RNG κ- 紊流模型数值方法
4.1.1 RNG κ- 紊流模型
4.1.2 自由表面解法
4.1.3 网格划分
4.2 网格无关性分析及模型验证
4.2.1 休克莱Shukry矩形弯道水槽试验验证
4.2.2 Blanckaer急弯弯道水槽试验证
4.2.3 弯道水槽试验验证
4.3 模拟结果分析
4.3.1 弯道处水等值线
4.3.2 弯顶断面向水面线
4.3.3 断面流速
4.3.4 流向流速
4.3.5 横向流速
4.3.6 环流结构
4.4 本章小结
5 弯道径宽比对水流结构的影响
5.1 径宽比对水位的影响
5.1.1 弯道处水等值线
5.1.2 弯道处向水面线
5.1.3 水面超高模拟值计算值的比较
5.1.4 沿程水面线
5.2 径宽比对流场的影响
5.2.1 断面流速
5.2.2 弯道处流线
5.2.3 流向速度沿垂线分布
5.2.4 横向度沿垂线分布
5.3 断面紊动能分布
5.4 流强度分布
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文的主要工作和结论
6.2 展望
致谢
攻博士学位期间的研究成果
1.完成的论文成果
2.参与的科研项目
3. 参加的学术活动
参考文献
本文编号：3058382
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号对照表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 弯道水流结构研究状
1.2.1弯道水面形
1.2.2 弯道流速
1.2.3 弯道流结构
1.2.4 紊动强度
1.2.5 弯道剪切力
1.3 弯道紊流结构
1.4 影响弯道水流结构的几何因素
1.5 本文的主要工作及技术路线
1.5.1 本文的主要工作
1.5.2 技术路线
1.6 本章小结
2 弯道水流理论基础
2.1 弯道水面横比降
2.2 弯道水面超高
2.3 弯道水流流速分布
2.4 弯道流
2.5 弯道水流紊动特性
2.6 床面剪力分布
2.7 本章小结
3 U型弯道水流结构试验 大涡模拟研究
3.1 模型装置及测量仪器
3.1.1 模型装置
3.1.2 测量仪器
3.1.3 工况设定
3.2 弯道水流物理模型试验结果分析
3.2.1 沿程水流动力轴线
3.2.2 纵向流速时均分布
3.2.3 横向流速时均分布
3.2.4 垂向流时均分布
3.2.5 流结构分布
3.2.6 流强度其分布
3.2.7 紊动强度
3.2.8 床面剪切力
3.2.9 紊动能
3.2.10 紊动参数
3.3 大涡模拟紊流模型数值方法
3.3.1 大涡模拟紊流模型
3.3.2 数值离散方法数值解法
3.3.3 自由表面解法
3.3.4 网格划分
3.3.5 模型验证
3.4 模拟结果分析
3.4.1 断面流速
3.4.2 平面流线
3.4.3 横向流
3.4.4 涡量
3.5 本章小结
4 弯道中心角水流结构的影响
4.1 RNG κ- 紊流模型数值方法
4.1.1 RNG κ- 紊流模型
4.1.2 自由表面解法
4.1.3 网格划分
4.2 网格无关性分析及模型验证
4.2.1 休克莱Shukry矩形弯道水槽试验验证
4.2.2 Blanckaer急弯弯道水槽试验证
4.2.3 弯道水槽试验验证
4.3 模拟结果分析
4.3.1 弯道处水等值线
4.3.2 弯顶断面向水面线
4.3.3 断面流速
4.3.4 流向流速
4.3.5 横向流速
4.3.6 环流结构
4.4 本章小结
5 弯道径宽比对水流结构的影响
5.1 径宽比对水位的影响
5.1.1 弯道处水等值线
5.1.2 弯道处向水面线
5.1.3 水面超高模拟值计算值的比较
5.1.4 沿程水面线
5.2 径宽比对流场的影响
5.2.1 断面流速
5.2.2 弯道处流线
5.2.3 流向速度沿垂线分布
5.2.4 横向度沿垂线分布
5.3 断面紊动能分布
5.4 流强度分布
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文的主要工作和结论
6.2 展望
致谢
攻博士学位期间的研究成果
1.完成的论文成果
2.参与的科研项目
3. 参加的学术活动
参考文献
本文编号：3058382
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3058382.html
最近更新
教材专著
