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非对称型汇流口数值模拟研究

非对称型汇流口数值模拟研究

作者：王非西安理工大学

学位级别：硕士

干支流相互顶托掺混使交汇口附近流场、水深、泥沙冲淤等水力因素发生变化,出现螺旋流、二次流、局部水流停滞、分离和水面凸起诸多独特复杂的水力现象,导致堤岸冲刷、泥沙局部淤积,影响污染物的扩散与运输,故交汇河段水流水力特性的研... 详细信息

干支流相互顶托掺混使交汇口附近流场、水深、泥沙冲淤等水力因素发生变化,出现螺旋流、二次流、局部水流停滞、分离和水面凸起诸多独特复杂的水力现象,导致堤岸冲刷、泥沙局部淤积,影响污染物的扩散与运输,故交汇河段水流水力特性的研究具有重大意义。本文对干支流汇流区段水流结构进行了理论分析,建立交汇角为45°非对称型清水定床水槽,在不同的地形条件和汇流比下设定八种工况进行模型试验。运用ANSYS ICEM对水槽进行三维建模,利用FLUENT软件(选用RNG k-ε模型、QUICK格式离散、SIMPLEC算法耦合压力速度、VOF法捕捉自由表面)对交汇角为45°时两种地形下汇流比分别为1:1、1:2、1:3、1:4各工况以及交汇角度分别为30°、60°、90°的三种工况进行了模拟,分析了不同地形、不同汇流比、不同入汇角时非对称干支流交汇口水流特性规律,得出以下结论:(1)干流测压管水头沿程变化较缓,但支流汇入会造成交汇口处流速水头增大,测压管水头降低。(2)复式地形断面水流紊动强烈,水面线波动较大;受铺设地形的约束作用,水流动力轴线偏向水槽中心,分离区范围缩小。(3)汇流比1:3时水流动力轴线靠近水槽中心线,对左右岸冲刷均最小;交汇角为45°时各个断面流速变化梯度小,水流动力轴线靠近水槽中心线,对两岸冲刷最小。(4)交汇角为90°时交汇口上游壅水严重,下游流速变大,分离区范围变大,能量损耗最大。

关键词：非对称型汇流口复式断面地形汇流比交汇角度三维数值模拟

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重庆河段水沙分析系统的开发与应用

水力发电学报 2012年第1期31卷 178-182页

作者：张尚弘易雨君陈稚聪雷静华北电力大学可再生能源学院北京102206 北京师范大学环境学院北京100875 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 长江勘测规划设计研究院规划处武汉430010

结合先进的可视化编程技术和数据库技术,建立了重庆河段水沙分析系统。实现了重庆河段水沙数据的综合存储管理、信息检索查询、河段冲淤计算等功能,系统的建立为水沙规律分析提供了高效的研究平台。应用开发的水沙分析系统,对嘉陵江入... 详细信息

结合先进的可视化编程技术和数据库技术,建立了重庆河段水沙分析系统。实现了重庆河段水沙数据的综合存储管理、信息检索查询、河段冲淤计算等功能,系统的建立为水沙规律分析提供了高效的研究平台。应用开发的水沙分析系统,对嘉陵江入汇口处玄坛庙水位站的水位流量关系和上游鹅公岩-玄坛庙水面比降进行统计分析,研究了不同汇流比情况下水位流量关系及上游水面比降的变化规律。

关键词：泥沙动力学水沙分析系统数据库汇流比

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岷江都江堰河段交汇区水流运动特性数值模拟

工程科学与技术 2019年第3期51卷 59-66页

作者：许泽星郑媛予关见朝方春明王协康四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241 中国水利水电科学研究院泥沙研究所北京100048

明渠河流交汇常形成复杂的水流结构,从而影响该区域的水沙运动及河床变形。采用实测资料验证的平面2维数学模型,对白沙河支流与岷江干流交汇区的水流运动进行了模拟分析。结果表明:干支来流变化将形成不同的壅水低速区、干支流掺混区、... 详细信息

明渠河流交汇常形成复杂的水流结构,从而影响该区域的水沙运动及河床变形。采用实测资料验证的平面2维数学模型,对白沙河支流与岷江干流交汇区的水流运动进行了模拟分析。结果表明:干支来流变化将形成不同的壅水低速区、干支流掺混区、挤压高速区和水流分离区。随着汇流比(支流白沙河流量与岷江干流流量比值)的增大,入汇口干流上游受到支流顶托作用增强,产生的壅水低速区水位偏高;掺混区内,干支来流相互顶冲作用增强,流速降低,挤压高速区内支流对干流的挤压也增强,最高流速出现的位置越靠右岸,高速带越窄。直角入汇的白沙河支流受到干流的挤压作用,入汇后流向发生显著改变,而白沙河的弧形左岸使支流沿岸线流动的同时不断调整流向,降低了支流脱壁流动的可能性,可有效抑制分离区的形成。在支流白沙河流量不变,岷江干流流量改变的情况下,干支流量差越大,干流对支流的顶托作用越强,即干流向支流上游顶冲的距离越长,产生的壅水范围越大。通过揭示白沙河入汇岷江时干支流相互顶托、挤压和掺混的水流运动特征,可为都江堰河段的防洪及河道整治等提供理论依据。

关键词：河流交汇区都江堰河段数值模拟汇流比

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基于PIV技术的明槽交汇区流场试验研究

水力发电学报 2018年第11期37卷 43-55页

作者：陈凯霖冯民权张涛西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

明槽交汇水流存在于很多水力系统中,交汇区水流结构十分复杂,对干、支流交汇流场的研究具有重要意义。研究采用能突破空间单点流速测量局限的PIV技术,观测不同汇流比条件下非对称型交汇明槽的三维水流结构,分析交汇区流场的演变规律。... 详细信息

明槽交汇水流存在于很多水力系统中,交汇区水流结构十分复杂,对干、支流交汇流场的研究具有重要意义。研究采用能突破空间单点流速测量局限的PIV技术,观测不同汇流比条件下非对称型交汇明槽的三维水流结构,分析交汇区流场的演变规律。试验结果表明,交汇口上游的水面比降随汇流比的增大而减小,交汇口处及下游合流掺混区水面比降随汇流比的增大而增大。交汇口上游各断面垂线时均流速随汇流比的增大而增大,各断面时均流速随汇流比的增加而受到顶托效应的影响越大,交汇口各断面垂线的时均流速随汇流比的减小而减小,分离区随汇流比的减小而增加。PIV技术能良好的观测交汇区水流结构,可应用于明槽交汇区的流场试验研究。

关键词： PIV 交汇区汇流比流场水力特性

90°等宽明渠交汇水流污染物混合规律数值模拟

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水利水电科技进展 2022年第3期42卷 64-69,96页

作者：毛颂平朱海王玲玲华祖林陆圣杰薛晓鹏河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098 宁波市水利水电规划设计研究院有限公司浙江宁波315192

为研究明渠交汇水流污染物混合规律,针对90°等宽顺直明渠水流交汇口,建立三维水动力污染物耦合输运数学模型,对6种不同汇流比情况进行数值模拟研究。计算结果表明:交汇水流污染物分布存在明显的三维特征,且与二次流密切相关;水体表层... 详细信息

为研究明渠交汇水流污染物混合规律,针对90°等宽顺直明渠水流交汇口,建立三维水动力污染物耦合输运数学模型,对6种不同汇流比情况进行数值模拟研究。计算结果表明:交汇水流污染物分布存在明显的三维特征,且与二次流密切相关;水体表层污染带最大宽度与汇流比的关系和水体内部不同,表层水体污染带最大宽度在小汇流比工况下为主渠宽度,不随汇流比的变化而改变,在大汇流比工况下与汇流比呈良好的一次函数关系;中下层水体污染带最大宽度与汇流比呈二次曲线关系;汇流比越接近0.5,污染物混合越不均匀,且汇流比越大,污染物混合速率越快。

关键词：明渠交汇水流污染物汇流比数值模拟

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结雅河对黑龙江上马厂水位的顶托效应分析

泥沙研究 2017年第4期42卷 67-72页

作者：于宁温州关见朝张磊黑龙江省水利水电勘测设计研究院黑龙江哈尔滨150080 中国水利水电科学研究院北京100048

结雅河是黑龙江左岸的重要支流,对交汇口上游的黑龙江上马厂河段水位的影响极为重要,但对上马厂站水位影响的条件和强度目前尚无定量分析结果。通过实测资料分析,确定了上马厂站水位受到结雅河顶托的必要条件是汇合后的总流量不小于9 00... 详细信息

结雅河是黑龙江左岸的重要支流,对交汇口上游的黑龙江上马厂河段水位的影响极为重要,但对上马厂站水位影响的条件和强度目前尚无定量分析结果。通过实测资料分析,确定了上马厂站水位受到结雅河顶托的必要条件是汇合后的总流量不小于9 000 m^3/s。在1988年至2008年期间,受结雅河顶托影响,上马厂水位抬高介于0.27 m到0.82 m。数学模型计算结果表明,对于上马厂较大洪水流量,当结雅河汇流比由0.03增至0.24或0.30时,上马厂站水位可抬高约0.77 m或1.43 m。

关键词：顶托作用汇流比水位

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三峡水库蓄水后重庆河段冲淤特性研究

泥沙研究 2017年第4期42卷 1-8页

作者：王延贵曾险苏佳林史红玲国际泥沙研究培训中心北京100048 中国水利水电科学研究院北京100048 北京交通大学北京100044 水利部水文局北京100053

三峡水库蓄水对重庆河段冲淤影响的研究具有重要的科学价值和应用前景。根据水沙连续原理和重庆河段输沙特点,考虑嘉陵江汇流和水沙变化特征,导出了重庆河段泥沙淤积比的公式,分析了不同时期河段冲淤变化特点,论证了重庆河段淤积比与嘉... 详细信息

三峡水库蓄水对重庆河段冲淤影响的研究具有重要的科学价值和应用前景。根据水沙连续原理和重庆河段输沙特点,考虑嘉陵江汇流和水沙变化特征,导出了重庆河段泥沙淤积比的公式,分析了不同时期河段冲淤变化特点,论证了重庆河段淤积比与嘉陵江汇流比和寸滩站流量有重要关系。三峡水库蓄水初期重庆河段冲淤特点与蓄水前基本一致,具有汛期淤积、非汛期冲刷的特点。试验性蓄水以来河段冲淤特性发生变化,汛后蓄水期和汛前消落期河段有冲有淤,总体发生淤积。汛期河道有冲有淤,淤积有所减轻,甚至发生冲刷。河道采砂对重庆主城区河段冲淤产生重要影响。

关键词：重庆河段三峡水库蓄水河段冲淤变化淤积比汇流比

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长江嘉陵江交汇口汇流特性统计分析

重庆交通学院学报 1996年第5期15卷 99-104页

作者：许光祥周华君重庆交通学院水港工程系

长江嘉陵江交汇口，其汇流比的变化对两江的水面比降、泥沙输移及航运、防洪等均有着极大的影响．本文统计了两江１８年６５７４天的日平均流量资料，对汇流比总的和分级流量的频率分布及汇流比随总流量的变化、各种汇流特征值进行了全... 详细信息

长江嘉陵江交汇口，其汇流比的变化对两江的水面比降、泥沙输移及航运、防洪等均有着极大的影响．本文统计了两江１８年６５７４天的日平均流量资料，对汇流比总的和分级流量的频率分布及汇流比随总流量的变化、各种汇流特征值进行了全面的统计分析，绘制出规律性较强的频率分布曲线，给出了计算累积频率和区间频率的关系式，获得了平均、峰频等多种特征值，为本河段的科学研究、工程设计及其它特性的分析提供了有力的参考．

关键词：交汇口汇流比区间频率峰频长江嘉陵江

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长江与洞庭湖汇流特征分析

长江工程职业技术学院学报 2019年第2期36卷 9-11,31页

作者：徐成汉芦意平长江工程职业技术学院武汉430212 长江委水文上游局万州分局重庆万州404100

根据洞庭湖与长江汛期(5~10月)1981~2017年的日平均流量资料,计算了洞庭湖与长江消落期(5~6月)、主汛期(7~8月)和汛末期(9~10月)的汇流比,运用区间频率和累积频率统计分析其分布规律,并进行了相应的趋势分析。通过三峡工程蓄水运行前后... 详细信息

根据洞庭湖与长江汛期(5~10月)1981~2017年的日平均流量资料,计算了洞庭湖与长江消落期(5~6月)、主汛期(7~8月)和汛末期(9~10月)的汇流比,运用区间频率和累积频率统计分析其分布规律,并进行了相应的趋势分析。通过三峡工程蓄水运行前后汇流比的对比分析,认为洞庭湖流量在整个长江干流中所占比例有减小趋势,且在三峡工程蓄水运行后洞庭湖流量在长江干流所占比例变化幅度更大。

关键词：汇流比特征分析洞庭湖长江