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题名低弗劳德数条件下尾坎坡度对消力池内流场结构的影响
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作者
缑文娟
沈正中
李会平
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机构
天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室
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出处
《水资源与水工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第5期114-122,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(52379077)
河北省自然科学基金创新研究群体项目(E2020402074)。
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文摘
低水头、大流量条件下泄洪,易形成低弗劳德数水流,对下游河床和边坡造成冲刷风险。基于某水利枢纽工程,采用数值模拟的方法,应用RNG k-ε数值模型,研究了不同尾坎坡度体型下消力池内低弗劳德数水跃的流场特征。研究结果表明:低弗劳德数来流条件下,消力池内形成的淹没式水跃沿水流方向可分为核心区、发展区和回流区;核心区在水深方向上按流速特性又分为射流内层、射流外层、旋滚内层和旋滚外层;不同尾坎坡度的消力池中,均遵循时均压强沿程增大、临底流速自收缩断面后沿程减小的规律;尾坎坡度变陡会使得水跃的旋滚起始断面向上游移动,旋滚终止断面向下游移动,从而使得旋滚长度增大;当尾坎坡度为1∶3时,尾坎斜坡段临底流速梯度为0,当尾坎坡度小于1∶3时,尾坎斜坡段临底流速梯度为负,当坡度大于1∶3时,流速梯度为正,其原因是尾坎坡度变陡使得尾坎对水体的阻力在平行于尾坎坡面方向的分量减小,从而使得流速梯度逐渐增大。研究成果可为类似工程中消力池的设计选型提供参考。
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关键词
消力池
低弗劳德数水跃
尾坎坡度
流场结构
临底流速
数值模拟
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Keywords
stilling basin
low Froude number hydraulic jump
slope of end sill
flow field structure
underflow velocity
numerical analysis
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分类号
TV135.2
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名梯形墩-悬栅消力池水力特性数值模拟
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作者
俞晓伟
牧振伟
高尚
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机构
新疆农业大学水利与土木工程学院
新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室
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出处
《排灌机械工程学报》
北大核心
2025年第1期66-73,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52269019)。
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文摘
针对低弗劳德数水跃消能问题,以消力池内布置的梯形墩-悬栅联合消能工为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型和VOF法进行数值模拟,研究消力池内水力特性和消能效果.结果表明:梯形墩可有效降低消力池底板压强和入池临底流速,墩后压强低于100 Pa,流速降至0.20 m/s时,随着Fr增大,压强和流速分布改善效果越显著;消力池内涡量强度最大值位于陡坡段水跃旋滚区,该区域存在明显涡核,为能量耗散主要区域,梯形墩和悬栅区域涡结构间断分布,属于弱涡结构,能量部分耗散;梯形墩-悬栅联合消力池中能量耗散主要由水跃能量耗散、梯形墩剪切耗散和悬栅沿程耗散组成,3种工况下消能率较传统消力池分别提升4.49%,9.74%,9.79%,充分发挥出联合消能工叠加消能的效果,研究结果可为类似工程消能工设计研究提供一定的参考.
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关键词
低弗劳德数水跃
梯形墩-悬栅
数值计算
水力特性
能量耗散
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Keywords
low Froude number hydraulic jump
trapezoidal pier-suspension grid
numerical calculation
hydraulic characteristics
energy dissipation
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分类号
S277.9
[农业科学—农业水土工程]
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