明渠岸边横向取水口水力特性的试验研究

对明渠岸边横向直角取水口的水力特性进行了试验研究。在试验室的水槽中,通过三维超声波流速仪(ADV)测得了取水口的流速数据,试验中针对不同的分流流速比,测取了主水槽的表底层分流宽度、进水口门流速场以及紊动能k和雷诺应力的分布。试验结果显示在取水口附近的水流结构具有明显的三维特性。取水口断面的流速分布与正常的明渠流速分布不同,其断面的最大流速常常在底层。

明渠岸边横向取水口的三维数值计算

本文是在明渠岸边横向取水口的试验研究基础上的配套数值模拟。采用雷诺平均的N—S方程,以各向异性的雷诺应力模型(RSM)封闭方程组,用SIMPLEC算法对压力—速度场求解。计算结果与试验实测结果吻合较好,反映了此项模拟的可信性,可籍以扩大、分析一些运动规律。数值计算结果启示了横向取水口水流的复杂三维流动特性,据之对取水口附近水流各区的划分、水流的分离和反向流动、螺旋流以及床面剪应力的分布等复杂水力和泥沙输移物理现象有了进一步认识。

明渠横向取水旋涡影响因素数值模拟及试验研究

明渠岸边横向取水是一种常见的取水形式,在明渠主河道与横向取水口衔接处,横向取水易产生旋涡引起取水效率降低,其影响因素及机理有待进一步探明.基于水气两相VOF方法,以中国南方某横向取水工程为例,建立了三维数值模型,并对横向取水过程中引起的旋涡进行数值模拟,探究其产生机理.同时定量分析了衔接段圆弧半径、主河道及取水流速3个因素对旋涡的影响,并通过物理模型试验进行了验证.结果表明横向取水衔接段由于河道突然扩散,导致水流脱离边壁,极易形成旋涡.同时衔接段圆弧半径、主河道及取水流速均会对涡带的生、消和形状产生重要影响.当衔接段圆弧半径变大、主河道和取水流速变小时,单个旋涡半径变小,存在时间也会有所缩短,整个涡带的存在范围也有所缩小.研究进一步深化了横向取水的水力学机理,为横向取水口的优化设计提供技术支撑.