【摘 要】
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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
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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。
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