内涝过程中超载节点水流结构及水头损失分析

为探究处于内涝过程超载状态节点的水流结构及水头损失,基于室内管道节点模型进行了87组不同边界条件的三维构造模型模拟,完成了室内试验与数值模拟的对比验证;采用定性定量分析、数据相关性拟合和π理论研究了孔径比(节点直径Φ_(m)和管道直径Φ_(p)的比值)、管道坡度、承压水头对节点内水流结构和水头损失的影响。研究结果表明:节点出口处的水量交互是产生水头损失的主要原因;局部水头损失系数K随孔径比的增大而增大,随超载水深、承压水头的增大而减小;通过π理论提出K=f(Re)的求解思路是可行的;两种孔径比节点的K值对坡度变化的响应不同,管道坡度的设计需要考虑节点孔径比的影响。研究成果补充了雨洪耦合模型中的节点水流结构,可为一维管网在节点处的水头损失计算提供经验数值和参考。