基于Fluent的连续弯道水流三维数值模拟

借助Fluent软件,采用雷诺方程和有限体积法建立连续弯道三维数学模型,并以正弦曲线派生的连续弯道水槽试验结果进行验证,进而采用Fluent软件中的雷诺应力模型对连续弯道水槽试验进行模拟.结果表明:连续弯道内沿程水面呈现出扭曲的现象,凹岸一侧的水位恒高于凸岸一侧,水位横比降明显,最大横比降发生在弯顶偏上游处;连续弯道内水流表层、中层和底层流速沿程分布差别较大,总体上看表层、中层流速大于底层流速;各断面环流旋度大小不同,水面和槽底处环流强度大而水体中部小.     

最大或然弯道在泥石流排异沟上的应用

为优化泥石流排导沟弯曲段的设计,建立了最大或然弯道的平面几何形状、边墙超高、床面横比降的计算公式,分析了最大或然弯道和传统的定半径弯道的优劣。文中提出的计算方法可为排导沟的优化设计提供理论依据。     

冲积河弯床面高程的计算

本文发表于《中国水运工程))(英文版》1 990;4(2)本文分析了冲积河弯中水深、流速、水面比降、泥沙粒径和弯道曲率半径等要素之噢担互关系,建立了弯道水深沿横向分布的计算公式或H/H。,(U/U。)2(R/RC)‘了3H/H。=(R/R。)K实验资料和野外观侧资料的验证表明,本文数学摸型具有较高的计算精度,因此可为工‘程实践所参考.((伪Ina Port&Waterway Englneering)) English Ed云tion,Vol.4掖.2,J“行y 1 990 The ralationshiP amongwater dePth,veloeity,surfaee gradient,:edimentpartiele size,and radiu,of eurvature on a eros:seetion…     

急弯河道壁面切应力及计算方法研究

壁面切应力的准确计算对深入了解泥沙输运及河道演变过程非常重要。当前研究多局限于顺直和微弯河道,对于急弯河道,水流受重力和离心力的双重作用,流态复杂,水面横比降大,并伴随横向环流,壁面切应力影响因素众多,各种计算方法的适用性有待进一步研究。开展180°急弯水槽缓流试验,采用ADV流速仪以及Preston管监测水流的三维流速和动静水压强差分布,分析急弯河道水流纵向流速、横向环流以及湍动能重分布特征。基于以上水流特征,选取四种经验公式法及k-ε数值模拟法计算该水槽控制断面的壁面切应力,对比发现湍动能法、Preston管经验公式法以及k-ε数值模拟法的计算结果不仅在分布规律上,而且在数值大小上都吻合良好,可用于急弯河道壁面切应力的计算。利用数值模拟法计算该水槽内河床及岸坡的壁面切应力分布,结果表明：在进口顺直段内,壁面切应力值较小,且分布均匀,在弯道段内,其值逐渐增大,分布也更不均匀,进入出口顺直段后,岸坡附近的壁面切应力值达到最大;横向上壁面切应力沿底壁分布均匀,而在坡脚附近,水流条件复杂,环流作用大,波动剧烈;横断面最大壁面切应力在弯道作用下从凸岸逐渐偏移至凹岸,与主流变化规律一致;该急弯水槽最大壁面切应力位于弯道内110°断面的凸岸附近以及弯道出口下游0.5m断面的凹岸附近;保持水槽出口水深不变,仅过水流量变化,壁面切应力总体分布规律相似,并体现出“大水趋直,小水坐弯”的特点。成果为急弯河道的水流剪切输移机理、河道演变预测及安全管理等研究提供基础依据。     

小宽深比条件下弯道水流特性的试验研究

在弯道水流中,几何参数宽深比对水流的3维运动特性具有重要影响。由于小宽深比（< 5）河道广泛存在于山区及人工河道中,采用声速多普勒流速仪（ADV）对固定宽度不同宽深比（B/H 分别为1.5,2.0,3.0）的U型弯道内水流流速进行了精细测量,并以水面横比降、横向环流、流速重分布、紊动强度与剪切力为研究内容,讨论与分析了该情况下的弯道水流结构。试验结果表明,在小宽深比条件下增加宽深比时：1）水流动力轴线开始向凹岸偏移的位置提前,因而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,大流速则更早地向凹岸偏移;2）横向流速在凹岸开始波动的位置依次靠近上游,3种工况中波动位置分别为120°断面、90°断面及60°断面;3）凹岸表层附近出现次生环流的位置依次提前,其位置分别为120°断面、60°断面及30°断面,并且次生环流强度及范围不断增大;4）床面剪切力不断增大。需要指出的是：3种工况的剪切力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,可以推断在动床中弯道泥沙在此段的冲刷比较严重;过弯顶断面后,凸岸床面剪切力大于凹岸。试验结果可以有效地反映不同小宽深比参数对弯道水流结构的影响,并为该条件下的弯道泥沙冲淤研究提供参考。     

不同水沙条件下弯道河床冲淤与漫滩洪水特性研究

我国西南山区山洪灾害频发,严重威胁山区社会发展和人民生命财产安全。由于地形限制,山区常见弯曲河道,而弯曲段时常发生山洪灾害。以往弯曲河道水沙运动及河床演变的研究成果难以有效识别弯曲河道漫滩洪水下凹岸易灾区域范围。基于四川省芦山县王家村弯曲河道漫滩洪水灾害的现场观测,本文设计了弯曲水槽模型,测量了不同水沙条件下弯道水面超高、河床地形、凹岸水位和滩槽纵向流速,探讨了漫滩洪水的致灾机制,识别了漫滩洪水下弯曲河道易灾区范围。结果表明,上游流量是弯道漫滩洪水致灾的关键因素,而上游泥沙补给是次要因素。弯道水面超高随泥沙补给增加而增大,经对比计算,兰运长等的率定参数能较好预测河床冲淤稳定的弯道水面超高。水流不漫滩时,泥沙补给仅造成弯道凸岸轻微淤积,对弯道凹岸水位提升的影响很小。洪水漫滩后,上游流量增大造成凹岸水位和滩地流速显著增加。随着泥沙补给不断增大,弯曲主河道河床整体淤积,但淤积对水位和滩地流速的影响较小。30-60°断面区域是90°弯曲河道的易灾区范围,这是因为该区域内的滩地流速大于主河道流速和上游来流流速,滩地最大流速出现在弯道50°断面,其值可达上游来流流速的1.3倍。从水动力学角度分析,洪水漫滩时,滩地流速显著增大是王家村弯曲河段弯顶附近滩地成灾的原因。     

四种紊流模型模拟弯道水流精度的对比分析

采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、可实现k-ε模型和Reynolds应力模型等4种经典的紊流模型,以连续弯道水流为对象进行数值模拟.根据水槽试验资料,从弯道水流纵比降、横比降及纵向流速分布等方面,对比分析了4种模型模拟结果的精度.认为Reynolds应力模型能更好地再现弯道中复杂的三维紊流特征,具有较高的精度,模拟结果优于标准k-ε模型、RNG k-ε模型和可实现k-ε模型.以单弯道水流为对象,从沿程水面线、纵向流速沿垂线分布、紊动能沿水深分布及环流强度分布特性等方面,检验了Reynolds应力模型的精度.发现在模拟岸边界变化引起的二次流现象时,Fluent软件中的Reynolds应力模型效果优于其他3种紊流模型.     

一种河道测流方法

从水力学明渠均匀流理论出发，建立了计算测流断面水位和流量的公式。利用这种方法在测流断面水位和水面比降测出之后，即可计算出测流断面流量。     

AMT车辆弯道行驶换挡策略

针对使用普通换挡规律车辆在过弯道时易出现降速时升挡、不能及时降挡等问题,研究利用预知弯道半径、车辆距弯道距离信息的弯道换挡策略.该策略根据弯道行驶目标,提出2个弯道换挡指标:保证车辆操纵稳定性的侧向加速度安全阈值ays和人体可容忍侧向加速度阀值aypot.通过车辆行驶动力学分析及过弯观测实验发现,ays、aypot不是常数而是随车辆速度、弯道半径而变化.利用车辆过弯观测实验数据建立ays、aypot与车辆速度、弯道半径间的数学关系.使用降挡提前系数kj将ays、aypot指标应用到换挡策略中对过弯降挡速度进行修正.采用Matlab/Simulink建模针对3种初始速度的过弯工况对上述弯道换挡策略进行仿真验证,并在试验场利用实车进行过弯实验,结果证明所提出的弯道策略能够消除弯道意外换挡并能根据行驶工况及时换挡.     

佳木斯市城市蒸散发量计算

介绍了佳木斯市精测研究区蒸散发量的各种计算方法。对于研究区水面、不透水面、透水面的蒸发量,进行了理论模型计算和实测数据的校核,并进行了不透水下垫面蒸发实验和分析。计算及实验结果表明,对研究区蒸散发量的计算成果合理,可用于佳木斯市城市水资源精测评价。     

新沂河海口枢纽中深泓闸模拟泄流曲线初探

新沂河海口枢纽是淮河流域沂沭泗水系沿线的重要水利工程之一。中深泓闸的投入运行将为完善沂沭泗水系水文预报方案提供可靠的基础水文资料。根据新沂河海口枢纽扩建模型补充试验研究的成果,结合曲线型实用堰闸孔出流的特点,计算出不同闸门开启高度下的过闸单宽流量,并绘制闸上各不同水位级下的模拟泄流曲线。通过对泄流曲线的分析,掌握了中深泓闸闸上不同水位级时,其过闸单宽流量随闸门开启高度改变时的变化规律,为进一步印证中深泓闸实际泄流状况作资料准备。     

大和水闸过闸流量分析

着重考虑了闸上下游行近段的河道形态对水流结构的影响,即当行近水流流向偏离水闸纵向轴线时,回流、过闸水流的不对称等将降低水闸的过闸能力.根据观澜河大和水闸的实验结果,分析了回流、过闸水流的不对称等影响闸孔过流能力的规律.在此基础上,根据实验结果,给出了修正的计算公式,检验结果表明所建立的修正公式较适用大和水闸过闸流量的计算.     

双扉式闸门在沿海河道水闸中的设计及应用

平原沿海河道水闸中下沉门、底轴翻板门、横拉门、三角门等门型的使用会受到一定的制约.而双扉门的结构布置、钢闸门及埋设件的防腐蚀、启闭机及钢丝绳的选用,液压式启闭机的比选及上下扉门节间止水的密封性求等,则可以适应沿海水闸所处位置条件及闸门的运行工况,不但有效减小了启闭排架的高度,同时兼顾了直升式平面钢闸门的优势.     

基于SWMM的节制闸影响研究

针对南水北调中线长距离输水明渠,节制闸众多,难免遇到闸门启闭过程,采用SWMM模型模拟明渠在闸门启闭过程中断面各时刻的渠段内水深、流量、流速变化情况,研究了不同闸门启闭速度和闸门开度下断面水力参数及水面线变化规律,结果表明闸门调节速度和开度变化越快,对渠道内水位波动影响越明显,渠道响应时间会缩短。为以后研究复杂的闸门群混合启闭规律提供参考。     

基于SWMM的节制闸影响研究

针对南水北调中线长距离输水明渠,节制闸众多,难免遇到闸门启闭过程,采用SWMM模型模拟明渠在闸门启闭过程中断面各时刻的渠段内水深、流量、流速变化情况,研究了闸门不同启闭速度和闸门不同开度下断面水力参数及水面线变化规律。结果表明闸门调节速度和开度变化越快,对渠道内水位波动影响越明显,渠道响应时间会缩短。     

开封引黄涵闸防淤减淤技术运用可行性研究

根据开封引黄涵闸引水口门所处地理位置、自然条件、引渠淤积现状,在选择防淤减淤技术对策研究时,提出加大河道整治工程建设,稳定河势;加强河势观测,及时制止影响河势的违章行为;加强引渠进水口拦沙设施建设;对不同取水口门及时组织清淤;优化引黄涵闸运用模式等对策。     

平面钢闸门反向挡水启门力数值分析

由于水闸上下游水位以及调水需求的变化,许多闸门需要满足正向挡水与反向挡水两种需求.垂直提升式钢闸门反向挡水时,闸门受力复杂,启门力显著增加,导致启闭机启门力严重不足.为此,本文以江苏省某闸站的节制闸为研究对象,提出了基于均相流模型的启门过程中水流对门体的作用力的计算流体动力学(computa-tional fluid ...     

基于ANSYS的预应力闸墩结构布置研究

采用大型有限元结构分析软件ANSYS对某泄洪闸预应力闸墩9种工况进行计算,了解闸室段的应力、应变分布规律,模拟预应力闸墩的预应力效果.对闸墩锚索的布置形式进行分析,评价各部位混凝土应力状态是否满足设计控制要求,并验证闸室段结构形式的合理性.证明了泄洪闸正常运用时,闸墩施加预应力可有效消除弧门推力在闸墩及锚块上产生的拉应力.但当泄洪闸、厂房永久结构缝设置一道止水时,闸墩支铰区及锚块局部仍存在大于C40混凝土抗拉标准强度的拉应力,左墩锚块部位的最大拉应力为3 172.9 kPa,闸墩支铰区最大拉应力为3 262.2 kPa;设置两道止水时,闸墩尤其是左墩内侧闸墩与底板交接线上部区域存在较大的拉应力,不能满足闸墩混凝土抗裂设计要求,为闸室分缝、结构配筋提供了依据.     

传统螺杆式启闭机传动方式的改造

螺杆传动在水闸、堤坝、渠道、管道、涵洞等中小型水利工程的平面闸门中应用广泛.但在实际使用过程中也存在着门体自重及跨度受限、重心易失稳、下行受阻螺杆顶弯等问题.而将传统螺杆式传动启闭机改造成双台滚珠式螺杆启闭机可有效避免螺杆式启闭机存在的不足,也能够使闸门在高水头工况下运行产生的震动大大减小,闸门启闭更加安全可靠,从而增加设备使用寿命.     

水工建筑物闸门灵活启闭的措施

文章叙述了水工建筑物闸门的组成与作用以及在设计上保证水工建筑物闸门灵活启闭需要注意的问题和采取的措施。