基于LES的含阻流圆柱竖缝式鱼道水力特性研究

发布时间：2024-10-24 19:49

　　 为解决游动能力弱的小型鱼类在竖缝式鱼道中的上溯需求，在长、短挡板之间的洄游通道中增设阻流圆柱，并利用Hydro 3D开源代码，采用基于LES的数值模拟技术，模拟增设阻流圆柱前后的竖缝式鱼道内流场。结果表明，根据时均流场中流线分布，增设阻流圆柱后，池室内的涡旋区域面积减少，解决了传统竖缝式鱼道内鱼类上溯过程中方向感缺失的问题；池室内湍动能增加20%,提升了水流的能量耗散，降低了鱼类上溯过程中的能量消耗；长、短挡板及阻流圆柱周围涡量增加，可能对鱼类游动过程中身体的稳定性产生不利影响，但根据涡结构可知，阻流圆柱后方涡旋直径小于小型鱼类体长的76%,因此对鱼类游动过程中身体的稳定性影响较小。竖缝式鱼道内设置阻流圆柱可提高游动能力弱的小型鱼类的上溯成功率。

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【部分图文】：

表1工况设置Tab.1Operationsetting工况进口平均流速U0/(m·s-1)雷诺数Re弗劳德数Fr圆柱个数/个浸没点数量10.34973497000.0980101200420.34973497000.09821....

图2为两种工况下的计算域和阻流圆柱的分布情况，为节省LES计算成本，计算域长度设置为6m,包括上游半个池室，中段整个池室及下游半个池室。由于在竖缝式鱼道中水流经过充分发展，沿流向使用周期性边界条件，即出口流出的水流被重新作为入口边界条件。水流流动由平行于渠道床面的重力加速度分....

图3为z/H=0.5处两种工况下的时均流速与流线，能够在一定程度上反映整个鱼道内的流场结构。速度范围为0.6～1.6m/s,表示鱼类的主要迁移路径，速度范围为-0.4～0.6m/s,此区域内较低的流速为鱼类提供了休息区，当洄游鱼类逆流游动时，速度的方向与鱼类运动方向相反。....

图4为竖缝式鱼道内z/H=0.5断面上湍动能分布情况，在两个工况中，湍动能分布的峰值区域位于短挡板下游尾迹，分离涡在此位置产生、发展和消散。工况1中长挡板将上游来流分离，阻碍湍流发展，而工况2中阻流圆柱的存在增加了水流紊动，挡板和阻流圆柱下游湍动能增加了20%,从而产生了更大的能....

本文编号：4008164