山区宽窄相间河道水流特性数值模拟研究

发布时间：2024-02-13 20:49

　　我国山区存在大量典型宽窄相间河道,尤其是西南部地区,雨水较多,河道突然放宽和收缩造成水流回流并壅水,使得该类型河道内呈现出复杂的水流特性,从而对其水沙运动及河床变形产生影响。迄今为止,关于宽窄相间河道流场的三维数值模拟比较少。因此,通过三维数值模拟有助于了解宽窄相间河道水流运动特性以及床面和河岸壁面的剪切力分布规律,可为山区的防洪及河道整治提供理论依据。本文依托现场实测的雅安市小清水河内宽窄相间河道数据对河道进行概化建模,借助Ansys Fluent16.0软件采用RNG-k-?湍流模型、VOF二相流模型和Open Channel Flow模型联立求解,较好的模拟了宽窄相间河道内的水流特性,主要工作和结论如下:(1)当初始流量Q为114m³/s时,连续宽窄相间河段中三个宽窄段的平均流速在变小,表明上游的宽窄段会对下游的宽窄段产生束水作用,降低下游段的过流量和平均流速,使得下游段的床面和河岸壁面剪切力有所降低。(2)模拟结果表明,河道宽段中的壅水区与非壅水区河床剪切力和河岸壁面剪切力分布具有较大的差异。受壅水影响,宽段壅水区易形成床面和河岸壁面的高剪切力分布区。(3...

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图1-3-1主要技术路线图

91.3.2技术路线图1-3-1主要技术路线图Fig.1-3-1Majortechnicalroadmap

图2-1-3Fluent湍流模型

172.2.2河道测量数据对山区河道进行现场测量，由于测量的是山区河道基础数据，山区河道两岸并未有公路或者交通条件，故只能采用沿河道河滩从上游往下游依次测量的方式。考虑到安全问题，测量时只能选择枯水期测量。测量工具选择使用流速仪测量河道流速，使用激光测距仪测量河宽、水面宽和坡度，....

图2-2-1大川河流域研究段卫星地图（来源于Google地球）

172.2.2河道测量数据对山区河道进行现场测量，由于测量的是山区河道基础数据，山区河道两岸并未有公路或者交通条件，故只能采用沿河道河滩从上游往下游依次测量的方式。考虑到安全问题，测量时只能选择枯水期测量。测量工具选择使用流速仪测量河道流速，使用激光测距仪测量河宽、水面宽和坡度，....

图2-2-2肖家沟和小

27将网格划分好后对其边界条件进行定义。根据实际情况，模型模拟的是天然河道水流运动情况，由于河道水流与空气是接壤的，在时间T=0s时假定河道内部全是空气没有水，当河道有水流流入时，水与空气接触并一起运动，所以本模型需要采用VOF多相流模型进行Fluent数值模拟。本次模拟仅有水和....

本文编号：3897185