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矩形渠道薄壁侧堰水力特性试验及数值模拟

水力发电学报 2016年第1期35卷 70-78页

作者：王莹莹王文娥胡笑涛王佳伟西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

薄壁堰是一种体型简单、经济实用、精度较高的量水设施,薄壁侧堰经常与小型渠道连接使用。目前对薄壁侧堰水力特性影响因素的研究还不深入,本文作者在矩形渠道薄壁侧堰试验研究的基础上,利用FLOW-3D软件对渠道侧堰进行了数值模拟计算,... 详细信息

薄壁堰是一种体型简单、经济实用、精度较高的量水设施,薄壁侧堰经常与小型渠道连接使用。目前对薄壁侧堰水力特性影响因素的研究还不深入,本文作者在矩形渠道薄壁侧堰试验研究的基础上,利用FLOW-3D软件对渠道侧堰进行了数值模拟计算,获得了不同堰高、不同流量条件下矩形渠道侧堰上、下游水面线、水深及流速分布,通过对渠道水面线实测值和模拟值的对比分析发现模拟值与实测值吻合较好,并对模拟结果进行了分析;根据试验数据拟合了流量公式。结果表明:模拟值与实测值的相对误差<10%,两者具有较好的一致性,说明数值模拟具有一定的可靠性,可以为量水设施的工程设计提供参考和依据;拟合出的流量公式,最大相对误差为5.91%,最小相对误差为1.07%,满足精度要求。

关键词：矩形渠道侧堰水力特性数值模拟

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矩形渠道梯形薄壁侧堰流量系数及分水研究

水力发电学报 2017年第3期36卷 38-45页

作者：王莹莹王文娥胡笑涛西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

侧堰安装在渠道侧边,常用来宣泄水流,控制水量,具有结构简单、量水精度较高等优点。若能对侧堰量水时主、侧渠道分流比例与上游来流结合起来研究,则侧堰可同时完成量水与分水两种功能,实现一物多用,经济实用。本文对具有不同堰顶角度(... 详细信息

侧堰安装在渠道侧边,常用来宣泄水流,控制水量,具有结构简单、量水精度较高等优点。若能对侧堰量水时主、侧渠道分流比例与上游来流结合起来研究,则侧堰可同时完成量水与分水两种功能,实现一物多用,经济实用。本文对具有不同堰顶角度(θ=0°,3°,6°,9°)的梯形侧堰进行试验,测量了各工况下侧堰附近的水深等水力因素,获得了侧堰附近水面线,计算了不同堰顶角度下的分流比例,研究了流量系数与其影响因素之间的关系。结果表明:同一堰顶角度下,分流比例随着上游来流流量的增大而增大,不同堰顶角度下,分流比例变化范围随着侧堰堰顶角度的增大而减小;获得的分流比例公式精度较高,决定系数达到0.921;获得的含有P/h_1和Fr_1的流量系数公式最大相对误差为8.06%,满足测流精度要求。该文章对侧堰量水与分水功能的结合进行了初步探索,为侧堰的研究提供了新的方向与依据。

关键词：分水矩形渠道侧堰水力特性流量系数

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一种多闸与侧堰结合的多级冲砂取水头部设计

给水排水 2011年第5期37卷 44-45页

作者：赵连成新疆市政建筑设计研究院有限公司乌鲁木齐830063

在西北干旱地区,地表水径流量和泥沙年际变化大,净水厂取水的泥沙处理和清淤问题突出,为此设计了一种多闸与侧堰结合的多级冲砂取水头部,有效克服了泥沙淤积的问题。详细介绍了其总体布置、控制措施和运行效果,实际工程运行结果表明,该... 详细信息

在西北干旱地区,地表水径流量和泥沙年际变化大,净水厂取水的泥沙处理和清淤问题突出,为此设计了一种多闸与侧堰结合的多级冲砂取水头部,有效克服了泥沙淤积的问题。详细介绍了其总体布置、控制措施和运行效果,实际工程运行结果表明,该设计运行稳定,自动清淤效果好。

关键词：取水头部地表水泥沙侧堰

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矩形渠道薄壁侧堰水力性能影响因素初探

中国农村水利水电 2015年第5期 133-136,140页

作者：王佳伟王文娥胡笑涛王莹莹西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

我国灌区小型渠道量水装置较缺乏,若对渠道进口略加改造即可成为经济实用、装配简便的量水装置——侧堰,但目前对其研究还很不深入。通过理论及试验的方法对侧堰水力性能及影响因素进行了研究。通过对矩形渠道上6种堰高、4种堰宽的矩形... 详细信息

我国灌区小型渠道量水装置较缺乏,若对渠道进口略加改造即可成为经济实用、装配简便的量水装置——侧堰,但目前对其研究还很不深入。通过理论及试验的方法对侧堰水力性能及影响因素进行了研究。通过对矩形渠道上6种堰高、4种堰宽的矩形薄壁侧堰在10种流量条件下过流特性试验观测,得到59种工况下9个关键断面27个测点的水深,分析了水面线的变化规律、侧堰上游水深及堰高与流量的关系。根据堰流公式,通过对流量系数Cd的探讨,得到Cd与上游佛汝德数Fr1、h1/P、h1/b具有较好乘幂关系的表达式,拟合得出的具有指数形式的矩形薄壁侧堰流量公式简明实用,流量计算的平均误差为3.85%,最大误差小于7.16%。

关键词：矩形渠道量水侧堰流量系数

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带侧堰压力前池的非恒定流计算

水电能源科学 2015年第5期33卷 87-89页

作者：赵大威刘华胡岚平罗佩玉赵津尉四川大学水利水电学院四川成都610065 四川省港航开发有限责任公司四川成都610041

研究水力过渡过程中压力前池的最高、最低涌波水位,对于确定隧洞或渠顶高程及压力钢管进口高程有重要参照意义。考虑引水渠道末端扩散段及压力钢管对涌波水位的影响,建立了无压引水渠道—压力前池—压力管道非恒定流计算的整体计算模型... 详细信息

研究水力过渡过程中压力前池的最高、最低涌波水位,对于确定隧洞或渠顶高程及压力钢管进口高程有重要参照意义。考虑引水渠道末端扩散段及压力钢管对涌波水位的影响,建立了无压引水渠道—压力前池—压力管道非恒定流计算的整体计算模型,计算了电站在增、甩负荷工况下,前池水位的波动过程。结果表明,考虑扩散段和侧堰的影响,计算模型更符合工程实际,可为初步设计提供参考。

关键词：压力前池非恒定流水力过渡侧堰

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钉螺随侧堰分流扩散规律的研究

长江科学院院报 2010年第4期27卷 1-4,10页

作者：刘艾明徐海涛武汉理工大学交通学院武汉430063 长江科学院河流研究所武汉430010

因行洪、引水使钉螺由垸外向垸内扩散是血吸虫病蔓延的一个重要原因,研究钉螺随水流扩散规律对控制血吸虫病的流行极为重要。首先采用模型试验和数值模拟的方法研究了侧堰分流的流场特性,在此基础上进行了钉螺随侧堰分流扩散规律的实验... 详细信息

因行洪、引水使钉螺由垸外向垸内扩散是血吸虫病蔓延的一个重要原因,研究钉螺随水流扩散规律对控制血吸虫病的流行极为重要。首先采用模型试验和数值模拟的方法研究了侧堰分流的流场特性,在此基础上进行了钉螺随侧堰分流扩散规律的实验研究。结果表明钉螺随水流扩散后并不是均匀分布在流场内,而是集中分布在侧堰附近上下游以及回流区域。这一结论为安全有效地灭螺提供了重要的理论依据。

关键词：钉螺侧堰血吸虫

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蒿枝坝水库工程溢洪道侧堰水工模型试验研究

中国农村水利水电 2005年第10期 58-60页

作者：唐涛王海军佟庆彬肖伟荣昆明理工大学电力工程学院昆明650051

结合蒿枝坝中型水库除险加固工程侧堰溢洪道水工模型试验研究,对侧堰溢洪道的泄流能力、堰面压力、水流流态、水面线等水力学特性进行了观测分析,比较了加大侧槽底坡与堰后加斜坡试验方案和加大侧槽底坡与侧槽左、右边加斜坡试验方案,... 详细信息

结合蒿枝坝中型水库除险加固工程侧堰溢洪道水工模型试验研究,对侧堰溢洪道的泄流能力、堰面压力、水流流态、水面线等水力学特性进行了观测分析,比较了加大侧槽底坡与堰后加斜坡试验方案和加大侧槽底坡与侧槽左、右边加斜坡试验方案,推荐出堰后加斜坡试验方案,使流道内水深分布趋于均匀,过流能力得到提高。

关键词：蒿枝坝侧堰泄洪隧洞过流能力流态试验研究

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矩形渠道侧堰水力性能研究

矩形渠道侧堰水力性能研究

作者：王莹莹西北农林科技大学

学位级别：硕士

灌区量水设施是衡量灌区用水管理水平的重要标尺,是对灌区用水量进行监控和计量的基本条件。研究经济实用的量水设施对灌区节水、缓解水资源短缺有重要的意义。薄壁堰的量水精度一般高于槽类量水设施。侧堰作为一种量水设施,安装在渠道... 详细信息

灌区量水设施是衡量灌区用水管理水平的重要标尺,是对灌区用水量进行监控和计量的基本条件。研究经济实用的量水设施对灌区节水、缓解水资源短缺有重要的意义。薄壁堰的量水精度一般高于槽类量水设施。侧堰作为一种量水设施,安装在渠道侧边,直接与小型渠道或田间进水口连通,无需改变渠道断面结构,具有体型简单、安装拆卸方便、精度较高等优点,具有很好的应用价值。但目前对侧堰水力特性影响因素以及优化选型等方面的研究还不深入。本文在前人研究的基础上,对矩形渠道6种不同堰高和4种不同堰宽的矩形侧堰在6种不同流量工况下进行144组试验,对矩形渠道7种不同堰顶角度的梯形侧堰在6种流量工况下进行42组试验,并采用FLOW-3D软件对渠道侧堰进行了数值模拟计算。结合试验和模拟数据,分析了侧堰附近水面线、水头损失、壅水高度、断面流速分布、水流流态等水力因素以及流量系数与其影响因素之间的关系,主要研究内容及结论如下:(1)基于无量纲分析原理,对侧堰测流原理进行理论分析,并结合试验数据推导了侧堰测流流量公式;(2)分析了矩形侧堰的试验结果和模拟结果,得到了主渠道堰前水面线和侧堰附近断面流速分布的变化规律,以及堰宽和堰高对矩形侧堰水头损失及壅水高度的影响;对比分析了水面线和断面流速分布的实测值和模拟值,两者吻合较好,说明基于FLOW-3D软件的数值模拟结果比较可靠;拟合得出的流量公式最大相对误差为9.87%,平均相对误差为0.46%,满足灌区测流精度要求。(3)分析了梯形侧堰的试验结果和模拟结果,得到了主渠道堰前水面线和侧堰附近断面流速分布的变化规律,以及侧堰堰顶角度对梯形侧堰水头损失及壅水高度的影响;对比分析了水面线和断面流速分布的实测值和模拟值,两者吻合较好,说明基于FLOW-3D软件的数值模拟结果比较可靠;拟合得出的流量公式最大相对误差为-8.97%,平均相对误差为-3.83%,满足灌区测流精度要求。(4)基于矩形侧堰和梯形侧堰的试验结果和模拟结果,综合分析了侧堰水流流态、水头损失、壅水高度及测流精度等水力特性,对矩形侧堰和梯形侧堰进行了优化选型,矩形侧堰堰宽不宜过小,堰高不宜过高;梯形侧堰堰顶角度不宜过大。针对本文所做的试验,选择的矩形侧堰适宜堰高为105cm,适宜堰宽为300cm,梯形侧堰适宜堰顶角度为-6°°。

关键词：矩形渠道侧堰水力特性速度分布流量系数

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侧堰水力特性试验研究

福州大学学报 1979年 25-33页

作者：陈祺模谢佩珍陈日齐林宗燊福州大学土建系

在渠道上，侧堰是常被采用的一种泄水建筑物。目前，英、美、埃、苏等国都在研究侧堰的水力特性及其计算方法。本文分析了各种侧堰计算理论中存在的一些问题，根据试验资料，寻找出在缓流情况下侧堰流量系数和分流流速在主流方向的... 详细信息

在渠道上，侧堰是常被采用的一种泄水建筑物。目前，英、美、埃、苏等国都在研究侧堰的水力特性及其计算方法。本文分析了各种侧堰计算理论中存在的一些问题，根据试验资料，寻找出在缓流情况下侧堰流量系数和分流流速在主流方向的分量与主流平均流速比值的变化规律，并在变量流基本方程式的基础上，建议用一种简单的侧堰水力计算方法，从而可使侧堰的水力计算精度得到提高，计算过程得到简化。

关键词：侧堰渠道主流输水建筑物水力特性水力计算方法试验研究