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基于正交设计的糙条消能工评价方法

排灌机械工程学报 2020年第5期38卷 481-487页

作者：李凡琦牧振伟孙德旭贾萍阳新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

在新疆635溢洪道整治工程研究的基础上,基于正交设计原理,对溢洪道布置糙条消能工进行6因素3水平的正交试验,试验测得18种组合典型断面的瞬时流速和水深;通过对弯道微元化处理的方法,建立了质量离散系数C m模型,并结合消能率η对试验结... 详细信息

在新疆635溢洪道整治工程研究的基础上,基于正交设计原理,对溢洪道布置糙条消能工进行6因素3水平的正交试验,试验测得18种组合典型断面的瞬时流速和水深;通过对弯道微元化处理的方法,建立了质量离散系数C m模型,并结合消能率η对试验结果进行了极差分析;考虑到建立导流效果评价方法的普适性,定义量纲一化因子R d和R s,对布置参数与工程参数之间的相关性做了进一步分析.结果表明:质量离散系数C m能够客观地反映糙条消能工的导流效果;就C m指标影响程度而言,工程参数较布置参数的影响程度占主导地位,在实际工程中,工程参数的确定应充分考虑水流形态;由于R d和R s均是量纲一的参数,因此在一般整流工程导流效果的评价方法上具有普适性.

关键词：糙条消能工溢洪道正交设计消能率质量离散系数

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基于量纲分析的糙条高度计算方法

排灌机械工程学报 2020年第9期38卷 904-909页

作者：张红红牧振伟李凡琦贾萍阳孙德旭新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

为了研究糙条对宽浅弯道的导流作用,实现糙条消能工参数公式化并提高其应用性,基于量纲分析原理和18组正交试验,建立了糙条高度的半理论半经验公式.结合正交试验结果对公式中的各个系数进行了率定,并采用正交试验结果对该公式进行多元... 详细信息

为了研究糙条对宽浅弯道的导流作用,实现糙条消能工参数公式化并提高其应用性,基于量纲分析原理和18组正交试验,建立了糙条高度的半理论半经验公式.结合正交试验结果对公式中的各个系数进行了率定,并采用正交试验结果对该公式进行多元回归分析,以新疆“635”溢洪道整治工程原型数据验证对比,同时引入了更为直观的水通量离散系数Cm作为新型导流评价指标.结果表明:雷诺数Re对糙条高度的影响较小,若忽略Re的影响,糙条高度公式的计算结果与原型数据基本一致,2组检验结果的平均相对误差为7.77%.因此,Cm能够客观地反映糙条消能工的导流效果,且由于推导过程中各参量均具有真实的物理意义,故Cm在一般整流工程导流效果的评价方法上具有普适性.

关键词：糙条消能工导流措施量纲分析正交试验水通量离散系数

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溢洪道弯段糙条消能工消能率试验研究

长江科学院院报 2021年第12期38卷 104-110页

作者：樊帆牧振伟张红红李凡琦新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 安徽九凡工程设计咨询有限公司合肥230000

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... 详细信息

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。

关键词：糙条消能工消能率溢洪道弯段量纲分析正交设计偏相关性分析

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糙条新体型水力特性数值模拟与试验研究

南水北调与水利科技 2019年第3期17卷 155-162页

作者：李凡琦牧振伟孙德旭贾萍阳新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052

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... 详细信息

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。

关键词：弯段溢洪道糙条新体型弯道环流水面结构床面动水压力流速分布

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糙条消能工对弯道水流动能调整试验研究

水资源与水工程学报 2020年第3期31卷 162-168页

作者：张红红牧振伟李凡琦贾萍阳新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

糙条消能工是一种新型消能工程措施。结合新疆"635"溢洪道整治工程,采用糙条对弯道水流进行消能辅助,通过改变糙条的布置型式,设置6种不同工况,对加糙水位变化率、水面线、横断面均匀度、水面横比降、断面流速分布、下游水流恢复长度、... 详细信息

糙条消能工是一种新型消能工程措施。结合新疆"635"溢洪道整治工程,采用糙条对弯道水流进行消能辅助,通过改变糙条的布置型式,设置6种不同工况,对加糙水位变化率、水面线、横断面均匀度、水面横比降、断面流速分布、下游水流恢复长度、断面动能计算和动能调整系数等评价指标进行了分析。研究结果表明:有糙条工况能够增大加糙水位变化率,弯顶断面加糙水位变化率的变化不同于其他弯段断面;糙条高度的增大和条距的减小对弯道水流及下游出口水流有良好的改善效果;通过对弯道段典型断面的动能计算,得出糙条的设置可大幅度削减水流的动能,改变动能调整系数,进一步说明糙条消能工对弯道水流动能有很大的调整作用,突显了糙条消能工良好的消能辅助作用。

关键词：糙条弯道水流加糙水位变化率水面横比降动能计算动能调整系数

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弯段溢洪道导流墩联合糙条模型试验研究

人民黄河 2021年第1期43卷 115-119页

作者：孙德旭牧振伟李凡琦贾萍阳新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

为了研究弯段溢洪道中水流运动规律,建立了径宽比R/B为1.75的60°弯段溢洪道试验模型,通过改变导流墩联合糙条辅助消能工的布置参数,对实测数据进行分析,结果表明:导流墩联合糙条辅助消能工对水流有显著导流效果,可使水面横比降有效降低... 详细信息

为了研究弯段溢洪道中水流运动规律,建立了径宽比R/B为1.75的60°弯段溢洪道试验模型,通过改变导流墩联合糙条辅助消能工的布置参数,对实测数据进行分析,结果表明:导流墩联合糙条辅助消能工对水流有显著导流效果,可使水面横比降有效降低,使水面结构改善;长宽比L/B=0.187 5时水力条件优于L/B=0.125 0的,其最大消能率可达60%,水流动力轴线在弯道段,由凸岸向溢洪道中轴线靠近且出现不同幅度波动的趋势,在出口段,由凹岸一定程度向溢洪道中轴线迁移,大大缩短了纵向流速分布的调整距离。在弯道内合理地布置联合消能工既节省工程投资,又符合溢洪道水力特性要求。

关键词：弯段溢洪道水面横比降导流墩糙条水流动力轴线

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弯段溢洪道糙条水面结构及涡流演化分析

水电能源科学 2018年第8期36卷 85-89页

作者：李凡琦牧振伟贾萍阳孙德旭新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

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,... 详细信息

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。

关键词：弯段溢洪道糙条水面结构涡流

弯段溢洪道导流墩联合糙条消能工水力特性试验研究

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水资源与水工程学报 2019年第2期30卷 166-171页

作者：孙德旭牧振伟李凡琦贾萍阳张红红新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

由于弯道离心力与边墙的作用,导致溢洪道内产生水面超高、横向冲击波等问题。为了充分体现加设导流墩糙条后对溢洪道内水力特性影响,通过对曲率半径与底宽比值为2. 2的60°弯段溢洪道试验研究,得到了不同试验方案下溢洪道各典型横断面... 详细信息

由于弯道离心力与边墙的作用,导致溢洪道内产生水面超高、横向冲击波等问题。为了充分体现加设导流墩糙条后对溢洪道内水力特性影响,通过对曲率半径与底宽比值为2. 2的60°弯段溢洪道试验研究,得到了不同试验方案下溢洪道各典型横断面的水深与水流动力轴线分布规律。结果表明:导流墩布设位置和个数均可以一定程度地改善溢洪道内水面结构形态,单一形式导流墩对弯道内水面结构改善效果不如导流墩和糙条联合布置形式; 5组试验方案最大水面差及最大水深在1/5～2/5弯道横断面和4/5弯道横断面相邻上下游位置发生频率较大,且导流墩糙条联合方案的水流动力轴线更趋向弯道中轴线;相比同类消能工,导流墩糙条联合形式布置在弯道内更加节约工程造价,且施工较方便,可为实际工程设计提供理论参考依据。

关键词：弯段溢洪道水力特性导流墩糙条横向环流水流动力轴线

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糙条应用于弯段溢洪道内水力特性试验研究

水电能源科学 2020年第2期38卷 118-121页

作者：贾萍阳牧振伟李凡琦孙德旭张红红新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

为研究溢洪道弯段泄槽内布置糙条后的水力特性,选取槽内无糙条方案与布置糙条方案,从水深均匀度、横断面弗劳德数、凹凸岸水位三方面分析糙条对弯道水流的影响。结果表明,在淹没糙条的流量条件下,糙条的置入不仅可改善溢洪道横断面水深... 详细信息

为研究溢洪道弯段泄槽内布置糙条后的水力特性,选取槽内无糙条方案与布置糙条方案,从水深均匀度、横断面弗劳德数、凹凸岸水位三方面分析糙条对弯道水流的影响。结果表明,在淹没糙条的流量条件下,糙条的置入不仅可改善溢洪道横断面水深分布不均问题,还可缩短下游直线段距离;一定工况下,糙条可将溢洪道流态由急流转变为缓流;糙条对水流的控导作用将弯道底部水流由凸岸强迫导向凹岸,不仅消减水面横比降,还可抑制水流冲击波。

关键词：糙条弯道水流水深均匀度水面横比降