保水堰交替水流数值模拟研究

采用动态淹没系数的方法,将巴甫洛夫斯基数据和相关实测实验数据进行曲线拟和,并通过不同流量、堰型的组合实验结果验证了此曲线的通用性和合理性,将此曲线方程应用于保水堰非恒定流计算的边界方程中。对比两种边界的计算结果证实了淹没系数对保水堰过渡流态的显著影响,也证明了采用动态淹没系数的合理性和实用性,为保水堰过渡流态的模拟提供了一种可借鉴的方法。     

利用EXCEL工具率定典型流量数学模型方法探讨

介绍EXCEL【规划求解】功能拟合流量数学模型的操作方法和步骤,并与EXCEL内置图形函数拟合的流量数学模型进行对比分析,说明该功能拟合流量数学模型的优越性。分别以天然河道、水库堰闸、水电站实测流量系列资料为实例,应用该功能拟合不同类型的流量数学模型,结果表明【规划求解】功能拟合流量数学模型均能满足水文资料整编规范要求。     

调水工程输水渠道堰闸流量计算方法探讨

调水工程输水渠道堰闸流量计算方法的准确性是运行调度数字化、信息化的关键水力条件。传统的堰闸流量计算方法是先进行孔流、堰流判别,再根据相应的经验公式进行计算,其孔、堰流判断条件为闸门的相对开度e/H。经试验研究及理论分析论证认为:传统计算公式中以e/H=0.65作为宽顶堰孔流与堰流的判断条件,仅适用于自由出流状态。调水工程输水渠道堰闸工程正常运行条件一般为大淹没孔流,传统方法计算流量误差较大。通过系列模型试验数据的拟合,提出了特定条件下调水工程堰闸流量计算方法。     

WES型复合堰型划分及泄流能力研究

WES型复合堰是由WES堰的堰顶增加一平段衍变而成。通过改变堰顶厚度以及上游堰高形成一系列不同体型的WES型复合堰,由过堰水流流态和流量系数的变化规律,探讨了将WES型复合堰划分为WES型复合实用堰与WES型复合宽顶堰,及将WES型复合实用堰划分为高堰与低堰的划分标准,并在高、低堰的划分标准中考虑了堰顶厚度的影响。此外,按堰型分类给出了设计水位下流量系数的拟合公式,为进一步研究奠定了基础。     

基于溢流前缘长度变化的驼峰堰过流能力拟合

针对具体工程中驼峰堰泄流能力较大的实际情况,应以相关研究成果为依托,并结合过堰水流随流量增大时其流态会从薄壁堰过渡至实用堰流的客观实际,进行驼峰堰流量系数变化分析.在此基础上,得出基于溢流前缘长度变化的驼峰堰过流能力拟合公式,且其成果与驼峰堰溢流前缘长度及过流能力随水头增大而变化的情况基本吻合.分析结果表明,驼峰堰过堰...     

溢流堰过堰流动的数值计算

工程上溢流堰的过流能力以及堰面压强分布多采用水工模型试验方法确定。利用三维的流动数学模型,κ-ε模型封闭紊流,流体体积分数法(VOF)追踪自由表面,对一座WES实用堰和一座宽顶堰的过堰水流进行了数值模拟。模拟计算结果与物理模型试验结果对比表明,WES实用堰的流量系数计算值为0．4953,其实验值为0．4842,二者仅相差2％左右,计算的堰面压力与实验值吻合较好;计算的宽顶堰流量系数也与实验值非常一致。数值模拟方法是可行的。     

溢流前缘长度变化对直角折线堰过流能力影响研究

在一定过流宽度下,直角折线堰的过流能力和侧堰位置(前堰长度)、侧堰长度直接相关,其实质是溢流前缘长度随堰顶水头增加而减小。基于试验研究成果,对一定堰高,不同侧堰位置(前堰长度)、侧堰长度的直角折线堰流量系数进行拟合分析,得到基于溢流前缘长度变化的流量系数计算公式,可为类似工程提供参考。该研究成果的应用不仅能够保证河道行洪能力,还能够产生较好的水景观。     

保水堰过流能力的试验研究

保水堰是一种新型的衔接水工建筑物,是分段低压输水系统的关键部分,它的过流能力影响到整个系统的过水能力。通过物理模型试验,研究了具有代表性的两个保水堰在自由出流情况下的流量系数的变化规律,用最小二乘法对试验数据进行了拟合,得到了流量系数与堰上水头的关系式,为实际工程提供参考。     

基于溢流前缘长度变化的迷宫堰过流能力拟合分析

即便是山区峡谷水库,迷宫堰在低水头情况下的超泄能力也比较大,但随堰顶水头增加,其过流能力降低明显。依托既有试验研究成果,结合过堰水流随流量增大,其流态从薄壁堰流逐渐过渡到真空实用堰流的现象,对比分析W型迷宫堰流量系数的变化;进而运用Origin软件对试验数据进行数学方法回归分析,给出迷宫堰溢流前缘长度随堰顶水头增加而减小的拟合公式。在此基础上,得到基于溢流前缘长度变化的W型和V型迷宫堰过流能力拟合公式。其成果能够很好说明迷宫堰溢流前缘长度以及过流能力随水头增加而变化的现象。     

侧堰长度变化对直角折线堰过流能力影响研究

通过水工模型试验研究,得到了不同侧堰长度下的直角折线堰过流能力:一定水头条件下,直角折线堰过流能力大于ＷＥＳ实用堰,但侧堰长度从75．0ｍｍ增加到112．5ｍｍ、150．0ｍｍ和187．5ｍｍ时,其过流能力的增幅呈下降趋势（堰顶水头100ｍｍ时,其增幅依次下降为5．98％、2．85％和1．36％）。在试验研究成果基础上,基于堰流基本公式,对其流量系数进行回归分析,并将拟合公式进行工程应用,成果表明:流量系数拟合公式经过几何比尺放大后可用于指导实际工程设计。     

Z形薄壁堰过流能力试验

鉴于Z形堰的水流特性及过流能力尚未见到相关报道,为研究Z形堰的过流能力,采用概化水工模型,进行了6个堰型方案、12组流量的水工模型试验。结果表明,Z形堰的过流能力大于直线堰,且Z形堰的展宽比越大,流量扩大倍数越大;Z形堰的流量计算可采用通用的堰流公式,其综合流量系数与堰上水深、堰高、展长、前堰宽、后堰宽等因素有关,展宽比、前后堰宽比越大,流量系数越大;堰上水深与堰高之比越大,流量系数越小。利用试验数据给出了考虑堰上水深与堰高之比、展宽比、前后堰宽比等因素的Z形堰流量系数估算公式。     

一种特定堰型的淹没出流流量计算经验公式研究

对特定堰型的淹没出流,因流量系数、侧收缩系数及淹没系数的不确定性,难以利用经验系数推算溢流堰的过流量。该文提出一种特定堰型下淹没出流流量推演的精确方法：基于物理模型试验数据,对堰上水头与堰下游相对水位进行相关分析,得到特定流量下其相关关系式;后以此关系式中的参数与流量进行二次相关分析,最终得到流量-堰上水头-堰下游相对水位的关系式。经试验验证表明,所得关系式精度较高,其分析方法可应用于类似的多因次相关分析中。     

基于SPH方法实用堰水流的数值模拟

以数值模拟实用堰水流为目标,采用光滑质点水动力学方法,根据流量与上游水深关系,得到SPH方法推板模型入流边界。针对SPH方法明渠流动中的入流边界问题,利用添加推板模型的SPH方法对二维实用堰溢流水力特性进行数值模拟,获得实用堰水流水力特性,并进行物理模型试验,验证添加推板模型SPH方法的有效性。通过对流场、断面平均流速对比分析,结果表明:推板模型结果与试验结果吻合较好,推板模型可以准确的描绘水流运动状态;通过流量对比分析,在溢流过程中,推板模型与试验结果平均值相差-1.43%,推板模型可以保持实用堰上游水位恒定,提高计算精度。研究成果初步验证了推板模型的可靠性,为SPH方法入流问题提供了新的解决方法,具有一定的参考价值。     

配水井单侧过流下连续侧堰的过流特性

采用基于VOF方法捕捉自由面的三维紊流数值模拟方法,研究不同来流流量下配水井单侧连续侧堰的过流特性。结果表明:设置连续侧堰的配水井在单侧过流时,分流特性在小流量和大流量条件下存在明显差异;小流量下,相邻侧堰的相互影响较大,配水井主渠中心线的水位沿程变化较小,各侧堰单宽流量的分布相对无序;大流量下,相邻侧堰的相互影响较小,配水井中心线的水位沿程为壅水曲线。根据流量系数特征将侧堰分为两类,分别建立了对应的流量系数与相对水头的关系式,可用于预测各堰的流量和整体的分流效果,为设计院对于污水处理厂配水井的工程设计和安全高效运行提供依据。     

深圳河四期蓄滞洪区物理模型试验方法研究

深圳河治理工程四期滞洪区模型试验的难点在于非恒定流自动控制系统和下游河道尾门水位控制的不确定性。通过经验公式计算和水槽试验优选模型加糙方案,下游尾门处采用复合堰的控制方法实现水位—流量自拟合功能,对深圳河滞洪区溢流堰结构形式、溢流堰与下游堤防衔接方式,以及溢流堰堰顶高程进行优化试验研究。试验结果表明,优化后的设计方案工效效果显著,可推广至类似滞洪区模型试验控制。     

变系数线性量水堰设计

引言在水力、灌溉、环保和化工等工程领域,从来用堰作量水设备,常用的有梯形堰、矩形堰和三角形堰等。而线性堰即比例式堰在某些情况下,较上述各常规堰有较大的应用前景。线性堰由基面、堰口及侧壁组成,设计的堰断面要使流量和水头成线性关系,其流量计算的相对误差正等干水头量测的相对误差,印测流误差与堰上水头大小无关。而其它型式的堰测流相对误差变化很大。多年来,对线性堰进行了许多探索研究的结果表明,无须基面和参照基准面修正的线性堰断面的设计理论和方法还需作进一步的研究。过去所有的研究中部假定流量系数是不变的。而实际上流量系数随堰上水头与堰高之比值有明显变化,致使线性     

新型雨水径流计量用复合堰的设计及率定

针对其他流量计量方法不易监测雨水径流流量的问题,提出一种新型复合堰,用于测量雨水径流流量,新设计的堰由下部三角形堰和上部矩形堰复合而成。根据不同重现期下的雨水峰值流量,确定堰的量程和基本尺寸。通过率定试验,得出不同水头下的流量系数以及流量-水头关系曲线。新型复合堰不仅可以精确测量小流量,而且对大流量也可有效测量,具有较高的量程比和较大的泄流能力。     

梯形渠道上的侧堰出流计算

在灌溉渠系上,通常用侧堰分流(图1)。本文推导出一个公式,用以计算渠道和侧堰均为梯形时的出流量,并提供了检验该公式合理性的实验结果。 1.理论公式推导梯形渠道上侧向梯形堰水流特征公式推导非常类似于早期所报告的矩形堰流公式的推导。把堰流视为若干侧向出流的无限小微分水流层的水流的总和,对于平面水流,当渠道水面宽为B,侧堰上口宽为L时,其流量系数C_4定义为: C_d=单位深度的堰流量/LV_i (1)     

W型迷宫堰过流能力回归分析

迷宫堰能够增大过流能力,或者减小水库淹没损失;当布置于山区峡谷型水库时,还能够降低溢洪道控制段宽度,有效减少边坡开挖工程量。现有迷宫堰过流能力计算公式均来自于试验研究,限于其适用条件,无法将之直接移用到受制于地形条件的W型迷宫堰布置。基于不同单宫角度试验方案研究成果,论文对试验数据运用数学方法进行回归分析,得出了一定堰高条件下W型迷宫堰的流量计算公式和流量系数计算公式。验证结果表明:拟合公式计算结果和试验研究成果吻合良好。     

水闸除险加固中堰型的选择

本文结合工程实例及分析计算,综合比较了梯形堰、WES曲线堰、宽顶堰三种堰型的优劣。过流能力比较得出:梯形堰与WES曲线堰侧收缩系数相同,比宽顶堰略大;WES曲线堰流量系数最大,梯形堰与宽顶堰相近。投资比较:WES曲线堰比梯形堰更经济。因此,WES曲线堰为最优堰型。