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溢流堰下泄水流噪声频谱分析 总被引：1，自引：0，他引：1
以模型试验的形式,研究溢流堰下泄水流噪声问题。试验选定宽顶堰和WES堰进行研究,设定3个流量,测量并记录下泄水流噪声频谱值,对其进行分析。结果表明:相同堰型相同测点的噪声随流量增大而加大,相同堰型相同流量的噪声最大值出现在溢流堰与尾坎之间;WES堰的最大噪声值比宽顶堰的最大噪声值大1dB,而其最小值比宽顶堰的最小噪声值小8dB,说明噪声频谱值的大小与堰型、流量等因素有关。 相似文献
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鉴于天然河道分汊口地形、水力条件复杂,流量分配不易控制,在实际工程中,拟建堰闸横向组合型拦河建筑物来调节侧汊流量。采用物理模型方法,在不同流量及闸门开度条件下,研究了新型拦河建筑物闸段过流对分汊河道水流特性的影响,利用经验公式对闸门流量系数进行了计算,并且与实测值进行比较。结果表明:闸段过流时侧汊分流比明显小于全断面过流,且闸门开度和来流流量均影响分流比大小。随闸门开度增大,侧汊分流比增大,且流量越小,增幅越大;当闸门开度相同时,流量越大,侧汊分流比越小。由于水力因素复杂性和拦河建筑物非对称性,拦河建筑物上游水位、流速分布不均,闸门开度相同,流量增大,上游水位最高点向闸段侧偏移;流量增大,闸门开度增大,上游流速峰值向闸段侧偏移;在总流量为3000m3·s-1附近,上游水位不随闸门开度变化。闸门开度一定时,流量越大,闸后消力池内Fr越大,消能效果越好。总流量为4600m3·s-1时,Fr在2.5～4.5之间,产生不稳定水跃;总流量为3000m3·s-1和1500m3·s-1时,Fr在1.0～1.7之间,产生波状水跃。利用三种现行公式计算的流量系数与实测值相比误差较大,现行公式对流量系数的影响因素考虑欠缺,本研究引入闸孔侧收缩系数ε对现行公式进行修正,该修正公式的计算值均在±10%误差范围内,结果较为精确。本试验结果不仅丰富了新型拦河建筑物附近的水流运动理论,也对河道整治、新型拦河建筑物设计等相关工程提供理论支撑。 相似文献
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【目的】研究灌区多级阶梯明渠水流的水动力特性及泥沙淤积问题,并评价其对多阶明渠工程的影响。【方法】基于VOF方法,在Flow-3D平台上建立了山东省德州市牛角店输水工程的三维数学模型,通过模拟不同工况下的三维多阶明渠水流,对比分析水流流速分布、水面线变化及渠底泥沙淤积情况。【结果】水流流态平稳后,最大流速出现在第二级阶梯上,挟沙水流流速较清水流速大0.50～0.86 m/s;在挑坎及第二级阶梯上,水面线变化幅度较大;随着时间推移,泥沙主要淤积于挑坎前及第三级阶梯底部,200 s时淤积厚度最高达0.143 mm。【结论】在牛角店输水工程施工及后期运行中,适当加固第二级阶梯渠底,提升第二级侧墙高度,并通过调控下游水位以保证灌渠的安全运行。 相似文献
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【目的】研究台阶式溢流坝泄水过程中产生水流跃离的水力特性。【方法】应用模型试验和量纲分析的方法,分析台阶式溢流坝产生水流跃离的水力特性。【结果】台阶式溢流坝泄水过程中,在跌落水流大部分范围内产生水流跃离现象,其垂直坝面方向的跃离高度为台阶高度的2.6倍,平行坝面方向的跃离长度与台阶高度的比值约为15.6,并在水流回落的水平台阶面上出现压力最大值,其压力水头与台阶高度的比值达到1.88。【结论】当坝坡≥40°,由跌落水流向过渡水流流态转变过程中,在第一级台阶上必然会产生水流跃离,并随坝坡增大水流直接冲击消力池底板。水流跃离的长度、高度随坡度、台阶高度及泄流量的增加而增大;台阶面上的压力大小随水流跃过或冲击而不同。 相似文献
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【目的】研究低佛氏数(Fr1)水跃紊流的水力特性。【方法】采用VOF方法处理闸门上、下游表面,用二维RNG型k-ε紊流数学模型,对低佛氏数（Fr1=2.0～4.5）水跃紊流进行数值模拟,研究了不同低佛氏数水跃的跃后水深、水跃长度及流速分布,分析了水跃区及其下游明渠流区压强、紊动能、耗散率和水跃消能率的特性。【结果】淹没系数大于1.2时,水跃长度均大于其他经验公式计算的水跃长度,且水跃长度增幅随佛氏数的增加而增大。水跃区断面各点时均流速最大值沿程减小;跃后明渠流区,断面各点平均流速沿程无明显变化。水跃区主流与漩滚交界处附近,特别是泄水闸门附近的紊动能及耗散率均最大。随着佛氏数的增加,理论和实际消能率均增大,且理论消能率大于考虑了跃后紊动能的实际消能率。【结论】低水头水利枢纽泄洪功率较大,应充分考虑低佛氏数水跃实际消能率低的水力特性,设计合理的消能设施以解决其消能防冲问题。 相似文献
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植物"柔性坝"在不同底坡下水流特性的试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过室内水槽模型试验,较系统地分析了植物“柔性坝”在交错布置方式下,3种不同底坡对水流的影响.由试验得出,植树后底坡越大,流量对植物坝的壅水影响越不明显,即底坡对植物坝壅水的影响要比流量的影响大.同时通过对相同底坡不同流量下植树前后断面平均流速的分析,说明了植物坝能较好的减小坝前和坝内的水流平均流速,并将流速峰值均匀化.最后从理论上分析了植树前后糙率的变化. 相似文献
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以辽宁省大伙房水库为例,根据一场暴雨情况下入库流量的时间变化特征,建立库区三维水动力数学模型模拟分析在一场暴雨入库过程中库区三维水动力空间分布及随时间变化的特征。模拟结果表明:受入库流量和丰水期主导风向东北风的影响,在模拟前期,吞吐流对水库流场的影响大于风生流对水库流场的影响且不同层水流结构基本一致。在模拟后期,风生流对水库流场的影响大于吞吐流对水库流场的影响且不同层水流结构有所不同。各个时刻的底层流场流速大于中层流场流速大于表层流场流速。 相似文献
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针对特设量水设施缺少调控功能和传统闸门测流精度低的问题,设计一种以机翼形量水槽作闸墩的新型量水闸门,根据测流原理分析确定试验观测参数,采用水力性能试验的方法,对不同流量Q、不同闸门开度e条件下量水闸门的过流流态变化及流量公式进行研究。结果表明:1)机翼型闸墩量水闸门各流态闸前水流平稳,上游水深和水翅最高点随流量增大而升高,随开度增加而降低;上游水面线的变化随流量增大而变小,随开度增加而变大。2)闸墩的流线体型使得堰孔流的判别阈值(闸门相对开度)发生改变,判别阈值随流量的增大而降低,而后趋于平稳,最低为0.75,高于平底坎平板闸门的判别阈值0.65。3)拟合得到新型量水闸门堰流及闸孔出流的流量公式,与实测流量对比,相对误差小于5%。本研究提出的机翼型闸墩量水闸门既实现测控一体的功能,又保证流量的精准测量,可为灌区量水设施应用及研发提供参考。 相似文献
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田间便携式短喉槽的数值模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
为进一步研究田间便携式短喉槽过槽的水流特性及测流精度,基于临界流原理和RNGk-ε三维湍流模型,利用FLOW-3D软件对喉道宽度为76mm的田间便携式短喉槽在16种工况下的水力特性进行全流场数值计算,获得了时均流场、槽内水流流态、断面流速分布及佛汝德数,并与试验实测值进行对比分析。结果表明:1)模拟流场分布及流态与模型试验情况具有一致性,量测流量范围宽,最大可达40L/s,能够满足田间量水的流量要求;2)水深、断面流速、佛汝德数模拟值与实测值基本吻合,相对误差均小于10%;3)该短喉槽最大水头损失占总水头的12.89%,小于长喉槽最大水头损失占总水头的13%;4)通过回归分析得到了田间便携式短喉槽的上游水深-流量计算公式,其最大测流误差为9.95%,满足灌区量水精度的要求。 相似文献
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【目的】研究氧化沟推流转轮半径对氧化沟内流场回流长度的影响,为氧化沟工艺设计提供理论依据。【方法】采用气液两相流混合模型,并选取Realizable k-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对氧化沟水力特性进行三维数值模拟,使用压力隐式算子分裂(Pressure-Implicit with Splitting of Operators,PISO)算法对速度与压力耦合进行求解,并采用VOF(Volume of Fluid)法对自由水面进行模拟。【结果】数值模拟得到了氧化沟推流转轮半径与水流回流区长度的关系表达式,表明回流区长度和直道段长度之比与叶轮半径和小弯道半径之比呈直线关系,并通过量纲分析法对其进行了进一步验证。【结论】氧化沟水下推流转轮是水流运动的最主要动力来源,转轮半径的大小对沟道内水流的流速以及流场结构有重要影响。 相似文献
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黄宝安 《湖南农业大学学报(自然科学版)》1980,(1)
一、水准测量误差对渠道流速、流量的影响自流灌溉或排水的渠道,渠床里的水主要依靠渠道纵向坡降产生的重力流动。流速的大小,依下式计算: 式中:V——水流速度(米/秒) n——渠床糙率系数 R——水力半径(米) R=F/P[F为过水断面积(米~2),P为湿周(米)] i——渠道坡降流量的大小,依下式计算: Q=F·V (2) 式中:Q——流量(米~3/秒) 在式(1)中我们知道,v与n成反比,而与R~(2/3)和i~(1/2)成正比的关系。显然,渠道坡降i在施工中是否符合设计要求,将直接影响设计的流速及流量。如果以di表坡降误差,dv表流速误差,dQ表流量误差,则有如下关系: 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2017,(2)
以引水工程中引水口"护岸防沙"问题为研究背景,探究干渠与引水支渠分流比变化以及取水角度变化对弯道引水口水流流场的影响,为弯道引水工程中的堤岸防护、减少泥沙淤积提供参考依据。基于雷诺方程和有限体积法建立弯道水流运动三维数学模型,并利用物理模型试验进行验证,结果表明该数学模型能够较好的模拟弯道引水口附近水流形态和流速分布。利用该模型模拟多种分流比工况、若干取水角度下的弯道水流运动,分析引水口附近平面流速分布、口门断面流速分布以及引水口上游分水宽度的变化。结果表明:引水口附近平面均值流速分布为V_(中间层)V_(近表层)V_(近底层),口门断面流速峰值位于断面上唇中下部,试验流量为30L·s~(-1)的情况下,该区域最大流速可达0.25m·s~(-1),故实际工程中应对引水口上唇中下部重点进行防护。当分流比η0.42时,分水宽度呈现d_表d_中d_底,η0.42时,分水宽度呈现d_表d_中d_底。取水角度为60°~90°情况下,取水口附近流速较小,平面均值流速不足0.10m·s~(-1),取水角为钝角时取水口附近流速峰值达0.22m·s~(-1)。分流比过小或取水角度过大,支槽右壁均易形成回流区,为减小回流区面积,避免淤沙过多,应尽量选取较小的取水角度,并根据支渠的需水量,合理确定分流比。 相似文献
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流域出口断面水力几何关系能够为流域水文模型参数获取、洪水过程演变及灾害预警提供辅助工具。以黄土高原丘陵沟壑区桥子西沟和桥子东沟2水土流失对比流域为研究对象,首先采用幂函数、自然对数函数和二阶对数函数模型分别拟合桥子西沟流域1987—2006年出口断面水文观测数据,应用模型决定系数(R2)和模拟残差平方和(RSS)评价3种模型拟合结果,优选平均流速-流量、水面宽-流量与平均水深-流量的水力几何模型。然后将桥子西沟流域观测数据随机分为2部分:1987—2002年共594组数据用于率定优选模型,2003—2006年共362组数据用于验证。采用均方根误差(RMSE)、模型效率系数(E)以及图形拟合等手段评价各优选模型的有效性。桥子西沟流域模型率定及验证结果表明:平均流速-流量和平均水深-流量关系适用于自然对数函数表达(RMSE值为19.89%和30.70%,E值为0.59和0.84),而水面宽-流量关系则适用于二阶对数函数表达(RMSE=3.84%,E=0.87)。进一步应用桥子东沟流域1987—2006年出口断面共1 006组观测数据验证各优选水力几何模型在相似流域的适用性,结果表明:平均水深-流量关系拟合效果优于桥子西沟流域,而平均流速-流量和水面宽-流量关系拟合优度稍逊于桥子西沟流域。该研究为黄土高原地区小流域洪水监测与预报提供基础。 相似文献
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《江苏农业科学》2016,(10)
为了进一步研究渠道水力特性,完善渠道量水技术,实现灌区用水量的有效监测控制,以D50型U渠为例,基于堰流原理,设计了一套由三角型、平顶型和复合型组合而成的便捷式测流装置,并以流量、断面位置等因素为变量因子,对不同工况下渠道断面的流速、水位进行测定分析。结果表明:测流装置的安置会引起上游渠道水流流速和水位的分布变化;随着测流装置安置位置与测试断面的距离增大,水流流速先增大后趋于稳定,水位先下降后趋于稳定;各断面的水位随着流量的增大而增大,二者呈幂函数关系或多项式关系,且这种关系会因测流装置的不同而表现出差异;三角型测流装置适用于小量程测流,平顶型测流装置使用于大量程测流,复合型测流装置的测流量程最大。该研究成果可为促进农田节水灌溉、优化水利资源管理提供技术支撑。 相似文献
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U形渠道圆头量水柱的数值模拟 总被引：2，自引：2，他引：0
为进一步研究U形渠道圆头量水柱过流特性及测流精度,利用Flow-3D软件对U形渠道圆头量水柱水力特性进行数值模拟,将渠道水流流态及水面线的实测值与模拟值进行对比,同时研究不同规格的圆头量水柱流量与驻点水深的关系及水头损失情况,并拟合出其流量公式。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,数值模拟结果可为圆头量水柱的结构优化提供依据。流量与驻点水深有很好的线性相关关系,相关系数0.98;水头损失随收缩比的减小而增大,相比量水槽水头损失较小,但顺流长度过大,水头损失反而增大;根据数据拟合出的流量公式,最大相对误差为9.74%,平均误差为2.66%,满足精度要求。 相似文献
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[目的]研究湿地植物在不同水力条件下对中水的净化功效。[方法]在人工构建的湿地系统中,将中水回用作为湿地水源,研究了5种湿地植物菖蒲、美人蕉、梭鱼草、再力花和狐尾藻在不同水力停留时间、水深和水流速度(湿地表面流速和湿地渗滤流速)下对供试中水总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果。[结果]湿地植物在适宜水力条件下对中水具有一定的净化效果,其中菖蒲和美人蕉的TN系统出水含量符合"地表水环境质量标准Ⅲ类"水体要求,TP系统出水含量符合"地表水环境质量标准Ⅱ类"水体要求。综合考虑5种植物对TN、TP的去除效果,模拟湿地系统适宜采用的水力停留时间为2 d,水深为20 cm。该情况下,不同表面流速处理对中水TN平均表面去除率达到21.08%,TP平均表面去除率达到17.63%。而不同渗滤流速处理对中水TN、TP系统去除均值分别为57.72%和64.84%。[结论]该研究可为中水污染治理提供科学依据。 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2017,(5)
荆江-洞庭湖构成的具有复杂时空变化特点的江湖水系对长江防洪体系有着重要影响。自三峡水库蓄水运用以来,荆江干流以及向洞庭湖三口分流过程发生了新的调整,因此在一定程度上改变了原有的防洪形势。为应对荆江-洞庭湖水系关系的变化,需要能够准确模拟河道、湖泊内各种复杂水流运动过程,建立了荆江-洞庭湖区一、二维嵌套水动力学模型,对荆江和三口河系模拟采用一维河网模型,洞庭湖区采用二维浅水湖泊模型。本嵌套模型是以边界搭接的水量交换方式连接一、二维模型,即一维模型为二维模型的提供上游流量边界;二维模型为一维模型提供下游水位边界,模型之间能互相传递物理量,并依据边界水力因子相等原则,实现互赋边界迭代计算。利用2008年全年荆江干流上监利、螺山站,三口河道的新江口、沙道观站、弥陀寺以及洞庭湖区内的鹿角站的实测水文资料对模型进行率定,利用2012年的实测水文资料对模型进行验证。同时模拟计算了洞庭湖丰、枯水期的流场,湖区主体表层水流流向是从目平湖-南洞庭湖-东洞庭湖,最终由城陵矶流出,接着汇入长江。丰水期水体几乎被置换,而枯水期"死水"现象明显。模型在水位、流量、断面流速过程3方面的验证结果显示,无论是在荆江干流、分洪水系还是洞庭湖区,模拟结果均与实测资料吻合较好,峰谷对应关系明显。嵌套模型选取的糙率等参数准确,技术处理到位,具有较高的精度,能较好反映整个荆江-洞庭湖区的水流运动过程。同时模型可用于荆江-洞庭湖区不同组合类型洪水过程的计算,对三峡调度影响下的荆江防洪预测有着重要参考价值。 相似文献
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【目的】探索管道水沙两相流的流场结构和输沙特性,为进一步研究管道输沙过程中阻力损失随含沙量、流速等的变化规律奠定基础。【方法】采用多相流混合模型和标准k-ε湍流模型,利用管道清水层流和湍流流场模拟,验证所选模型的可行性,并将模拟得到的管道流场以及阻力情况与实测值和计算值进行对比,确定模型参数,进一步结合小浪底水库现场管道抽沙试验,对管道流量(Q)为620和950m3/h工况下含沙量(Cv)分别为3.74%,10.53%,22.64%,37.74%和45.28%的5种含沙水流进行数值模拟计算,并分析其流场结构和流速、含沙量的垂向分布等水力特性。【结果】根据模拟值与实测值以及计算值的综合对比情况,选定粗糙度0.6mm、粗糙常数0.6、入口湍流强度25%为参数组合来模拟分析管道含沙水流的流动特性,得到了5种含沙量工况下管道输沙过程中的水沙两相流分布和管道横断面的流速分布,以及5种含沙量下横断面流速的垂向分布和含沙量的垂向分布规律,具体表现为:在管道流量Q=620和Q=950m3/h时,管道中心断面水沙呈上小下大的悬移质分布形态,随着水流含沙量的增加,管道底部沙量逐渐增大,当含沙量增加至45.28%时,管道中的水沙几乎为稠密的沙浆,在垂向分布上管道含沙量出现顶部小而底部大的现象。另外,管道的断面流速呈现出顶部流速大而底部流速小的现象,且随着含沙量的增大,高流速区扩大且逐渐向管道顶部上移,与大流量工况相比,小流量时高流速区集中且上移明显。垂向流速分布不再呈对称分布而出现管道顶部大、底部小的分布形态,且随着含沙量增大,不对称性更加明显。【结论】多相流混合模型可用于管道输沙流场的模拟计算,模拟结果表明,挟沙水流极大地改变了管道清水流场时呈轴对称分布的流速形态,表现为管道顶部低含沙区流速大,底部高含沙区流速小,且含沙量越高,不对称性越显著;随着流速增大,水流挟沙能力大大提高,流速分布的不对称性显著降低。 相似文献