弯段溢洪道糙条水面结构及涡流演化分析

为研究弯段溢洪道糙条消能工前后水面结构及涡流演化规律,利用气液两相流模型结合RNGκ-ε紊流模型对弯段溢洪道布置糙条时的水流进行数值模拟,采用VOF法捕捉自由液面,压力与速度的耦合方程组选用半隐式SIMPLE算法求解。试验结果表明,弯道内布置糙条时流速涡量及水面结构数值模拟结果与模型试验结果吻合较好;在弯段溢洪道合理布置糙条能有效制约横向环流的产生,水面横比降能在较短的距离基本稳定在1%左右,壅水轨迹线与中轴线的偏移距离能尽快稳定并在下泄过程中向重合的趋势发展;水流受糙条影响,涡流在糙条前主要以多股漩涡并存的形式相互制约,在糙条后漩涡形式较为单一,影响跨度较大,在壅水区甚至贯穿整个断面。     

糙条新体型水力特性数值模拟与试验研究

以往的溢洪道弯段消能导流措施多适用于宽深比(溢洪道宽度与平均水深之比)较小的弯道,对于宽深比较大的弯段溢洪道消能导流问题研究较少。结合新疆"635"溢洪道整治工程,在一般工程措施解决弯段溢洪道横向环流的基础上,提出糙条辅助消能工的新体型。为深入探究糙条的水力特性及导流机理,通过模型试验结合数值模拟的研究方法;基于RNG k-ε湍流模型对弯段溢洪道7种工况进行数值模拟计算,并与试验结果对比研究。结果表明:针对大宽深比弯段溢洪道的消能导流问题,糙条新体型有传统辅助消能工无法取代的优势,且在解决弯道环流、降低水面横比降、缩短下游调整段距离的同时,水面流态依然较传统型消能工优越。     

溢洪道弯段糙条消能工消能率试验研究

为研究溢洪道弯段布置糙条消能工的消能特性,在新疆“635”溢洪道整治工程的研究基础上,通过量纲分析,建立了糙条消能率多因素影响模型;采用正交试验原理,对溢洪道弯段糙条消能工的布置进行正交试验并根据试验结果进行多重回归分析,得到了反映糙条布置参数和溢洪道工程参数的消能率计算公式;然后为探究各因素影响大小进行了相关性分析,并定义无量纲因子k来反映糙条消能工的综合特性。结果表明:溢洪道工程参数对消能率的影响较大,而糙条布置参数除布置角度外影响均较小;无量纲因子k与消能率和水面横比降均呈负相关关系,且改变糙条布置参数对水面横比降的影响较消能率大;k值的波动范围在0.016~0.049之间,当消能率最大时,k=0.025,水面横比降最小时,k=0.037。提出的消能率多因素影响模型是一种半理论半经验计算公式,可为实际工程设计提供理论依据。