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长距离管道输水是用来解决水资源分布不平衡的一种常见方法。为了满足人们的用水需要,在世界各地已建及在建许多跨流域的输水工程,由于输水距离长,供水流量大以及沿程地质气候条件多变,同时分水口的存在使得输水管道水力特性变得更为复杂。在以研究分水口对长距离输水管道的具体影响为目的的基础上,须对其水力特性进行模型计算分析。
本文在阅读总结前人的文献及研究成果的基础之上,基于水力学理论知识,利用数值计算方法,结合某实例工程建立数学模型,通过模拟计算用以分析长距离输水管道中分水口的水力特性。
在较大的分水比情况下,分水管道与主管道的不同连接角度可能会对输水能量损失、水流连续性乃至工程安全方面产生显著影响。通过对不同管径比及连接角度的管道交叉区数值模拟。对比分析了各情形下湍动能、流速场及涡旋等流体运动参量,得到大分水比情况下管道连接角度不宜过大的结论。同时利用κ-ε模型对输水管道弯曲段进行模拟,由于管道弯曲处不同的分水方向所造成的水流流态变化不尽相同,因此开设分水口时需考虑迪恩涡对管道的影响。针对分水管道不同位置发生的水击过程进行一维数值模拟,结合工程实例分析对比在长距离输水的情况下不同情况下水击对管道的影响。