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题名矩形消力井射流紊动特性分析
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作者
和云秋
邱勇
邱正魁
刘杭铭
王玉骁
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机构
云南农业大学水利学院
云南能阳水利水电勘察设计有限公司
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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123-129,共7页
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基金
兴滇英才支持计划项目(202201788)。
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文摘
对于深山峡谷区的水利枢纽工程,斜向进水矩形消力井的消能方案能够很好地适应狭窄地形条件,其消能效果与斜向入射水流的紊动及能量耗散直接相关。采用大涡模拟方法研究特定流量下矩形消力井射流的紊动特性,结果表明:射流方向淹没主流轴线区域主要表现为无旋运动,尺度不一、强度各异的旋转涡旋在水股周围富集(射流沿程相对涡量绝对值降幅为74%~92%)。射流前段涡旋强度较大,涡结构破碎,分布厚度较小;射流中段涡旋的分离及融合范围逐渐扩大,相邻涡旋区逐步嵌套成条状结构,涡旋强度明显降低;射流后段(偏折以后的潜射水流段)紊流涡进一步破碎、扭曲,并向周围扩散,涡旋强度进一步减小。射流紊动强度呈现明显的中心低、周围高的分布特点,射流周围紊动强度沿程分布具有一定的自相似性,射流前段和中段的水股周围紊动强度沿程逐渐增大(增幅为12%~14%),射流后段紊动强度在四周趋于均匀,但沿程逐渐减小(降幅约为28%)。射流紊动耗散主要分布在水股边缘剪切层区(动能衰减率达到83%~91%),射流前段紊动耗散不明显,携带动能仍较大,射流中段紊动耗散率沿程增大,射流后段紊动耗散逐渐趋弱。综上可知,射流涡旋及其与周围水体之间的能量交换是射流紊动耗散的主要原因,能量耗散主要发生于射流偏折前的中段区域,该段射流动能衰减超过60%。
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关键词
矩形消力井
斜向射流
紊动耗散
紊动强度
涡旋
大涡模拟
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Keywords
rectangular dissipation well
oblique jet
turbulence dissipation
turbulence intensity
vortex
large eddy simulation
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分类号
TV135
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名射流角度变化对矩形消力井水力特性的影响
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作者
和云秋
邱勇
邱正魁
田洪
刘杭铭
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机构
云南农业大学水利学院
云南能阳水利水电勘察设计有限公司
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出处
《水电能源科学》
北大核心
2024年第8期97-101,共5页
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基金
兴滇英才支持计划项目(202201788)。
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文摘
泄水建筑物出口狭窄地形条件难以适应传统底流消能工在长度方向的布置要求时,矩形消力井成为一个可行的选择。针对泄水建筑物通常沿地面坡度布置的实际情况,采用数值模拟的方法研究了特定流量下不同射流角度对矩形消力井水力特性的影响。结果表明,当泄槽底坡不大于1∶6.5(θ≤8.75°)时,射流在消力井内出现明显的向上偏折(弹射)现象,不能形成淹没射流,流速衰减仅为44.5%,涡量主要集中在水流表面,消力井内水流紊动变化不大;当泄槽底坡介于1∶6.5~1∶2.5(8.75°<θ≤21.8°)时,射流几乎不发生偏折,流程范围内流速衰减先上升再下降(68.9%→79.6%→69.6%),涡量能够扩散至整个消力井,射流所引起的紊动范围增大后减小;当泄槽底坡增大至1∶2.5以上(21.80°<θ≤45°)时,射流呈明显的向下偏折,流速衰减随流程缩短进一步减小(69.6%~49.7%),涡量分布在射流上下两侧,水流紊动主要集中在射流附近。即淹没射流条件下,针对不同的入射角度,可合理选择井深,从而使得入射水体动能在流程范围内实现最大程度衰减。
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关键词
主流流速
涡量分布
水流结构
入射角度
矩形消力井
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Keywords
mainstream flow velocity
vorticity distribution
flow structure
incidence angle
rectangular dissipative wells
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分类号
TV653.5
[水利工程—水利水电工程]
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题名基于随机森林预测的矩形消力井体型
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作者
邱勇
黄梓涵
和云秋
普进兵
韩玉銮
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机构
云南农业大学水利学院
天津大学建筑工程学院
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出处
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第13期5525-5530,共6页
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基金
国家级大学生创新创业训练计划(201910676014)
云南省“兴滇英才支持计划”项目经费支持项目(202201788)。
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文摘
泄水建筑物出口无法正对河道,地形条件难以满足传统底流消能的池长要求时,增加池深与池宽形成矩形消力井是一种可行的选择。基于水工模型试验数据,通过随机森林算法底板动水压强预测模型,研究入射水流动能变化条件下的矩形消力井体型。研究结果表明:预测模型可以得到矩形消力井几何边界重要程度,从大到小依次为井深、井长、井宽;进而给出了不同傅汝德数入射水流适宜井宽条件下,底板动水压强能够满足消能要求的井深、井长组合关系;在分析入射水流动能(傅汝德数)所对应的多组消能水体容积基础上,得出了满足消能效果的最小消能水体容积和边界取值。
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关键词
最小容积
体型研究
边界重要性
随机森林预测
矩形消力井
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Keywords
minimum volume
shape study
boundary importance
random forest prediction
rectangular dissipation well
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分类号
TV135
[水利工程—水力学及河流动力学]
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