双断面明渠准二维流场数值模拟

双断面明渠准二维流场数值模拟

一、复式断面明渠平面准二维流场的数值模拟(论文文献综述)

陈旭[1](2021)在《北方山区中小河流生态治理工程设计 ——以滦平县牤牛河为例》文中研究指明我国中小河流众多且与人民生产生活密切相关,其防洪安全是河流防洪体系中至关重要的一环,而河流的生态安全是国家生态安全的重要组成部分。北方山区河道源短流急且季节性强,汛期防洪压力大,而非汛期经常断流,不少河道景观生态效果较差,治理当中需兼顾防洪、生态和景观效果,无疑增加了治理设计的复杂程度。本文以河北省承德市滦平县牤牛河为例,对山区河道生态整治工程进行设计并完成了以下工作:(1)对牤牛河河道生态治理工程河段进行了水文、气象、洪水、地质等资料的调查与分析,确定了生态治理的目标和原则为防洪除患;生态优先,接近自然;保护为主,适当考虑开发。(2)将传统工程设计与生态景观元素融合,在防洪工程设计的同时进行了河道沿途及重要节点的生态景观设计。进而对工程设计中不同材料的运用、不同工程设计方案的选取进行行洪要求、景观效果、工程安全、经济技术综合分析比选,优选了工程设计方案。(3)在通过一维水力计算推求河道水面线的同时,基于MIKE21建立了设计河段的二维水动力模型数学模型,计算了设计工况下的河道水位分布、断面流速场,为工程设计提供精细指导。(4)在对河道进行数值模拟时,选取同时具备顺直段、分叉段、弯道段的标志性河段,使计算结果更具有代表性。为地形复杂的山区河道的水力学计算提供了更加精细的计算方法。融合工程安全与景观生态的设计理念和设计方法是实施河道治理,打造“河畅、水清、岸绿、景美”的河流空间的有效手段;通过对洪水数值模型建立二维水动力模型的研究为复杂山区河道的水力学计算以及工程设计的优化探寻了可行的方法。

刘文骞[2](2020)在《岷江龙溪口枢纽明渠布置及通航条件模拟研究》文中认为在地形平坦、河道宽阔河段修筑水利枢纽时,施工期一般采用分期导流进行河水分流,以保证实现干地施工的要求。采用分期导流方案时,常由束窄河床、导流明渠等承担导流工作。本文研究的岷江龙溪口枢纽所在河段是典型宽浅式河道,枢纽施工采用分期分段导流,枯期施工时段分别由束窄后的右岸主河道与左岸开挖的导流明渠来主要承担导流任务。由于龙溪口枢纽所处岷江下游航运任务重,牵涉利益大,其枯期导流除了要宣泄设计洪水之外,还要求各泄流通道要承担通航任务。因此,枯期束窄河道及导流明渠在完成泄流任务的同时,还要满足河段通航要求。为保证枯期导流明渠顺利宣泄洪水,并尽可能降低施工对日常通航的影响。本文利用物理模型试验,主要对龙溪口枢纽枯期施工影响河段的水流条件进行了研究。根据枯期各时段导流及通航水流条件物理模型试验结果,枯期采用导流明渠泄流通航时,相同流量下,试验河段通航水流条件较天然情况发生明显恶化,并且由于初步设计导流明渠宽度过大,造成后期施工工期压力大。因此,为优化导流明渠宽度,本文又利用平面二维水流数学模型,就明渠束窄度变化对明渠段水流的影响规律进行了研究。通过研究得到,明渠宽度束窄度变化主要对试验河段沿程水面高程、流速及其流态产生明显影响,进一步的物理模型试验表明,明渠束窄度对水流条件的影响与数值分析所得规律一致:(1)沿程水面高程。明渠束窄后,上游段水面壅高,水面高程与明渠束窄度呈正相关;明渠渠身段内水面出现波动,束窄度越大,水位波动也越剧烈;水流流出渠身段后,水面高程又与束窄度呈反相关,束窄度越大水位越低。(2)流速。由于上游河段水位壅高,其流速有减小趋势;明渠段随束窄度增大流速峰值增大,受河型河势及明渠平面布置影响,其进口段流速呈现弯道水流特性,水动力轴线也随束窄度增大而逐渐向左岸移动;下游段水流流速分布均匀、扩散充分,在模型出口附近水流重新归入右岸主河道。(3)流态。横向围堰前均出现不同程度的回流区域,回流范围及回流强度随束窄度变化而变化。束窄度增大,上游回流范围减小、回流强度减弱,下游回流区域范围增大,回流强度增强。最后,以各工况试验河段通航水流条件实测成果及船模试验结果为依据,结合明渠束窄度变化对其水流的影响规律,分析得到右岸导墙左移4孔方案既能缓解后期施工压力,试验河段水流条件又能基本满足通航要求。经比选确定了合理明渠宽度为234m。为了进一步改善明渠段通航水流条件,可通过改变左右岸纵向围堰长度的方式,对导流明渠平面布置进行了优化,并逐步增大了过流边界的弯曲半径。研究表明,导流明渠过流边界弯曲半径增大,能有效减小明渠进口区域横流大小,改善渠内通航水流条件。经进一步比选分析,龙溪口枢纽施工期导流明渠宽度为234m,围堰按工况六布置时,其泄洪、通航条件最优。

邹德昊[3](2020)在《复式断面冰盖下河渠水力特性试验研究》文中指出对于有凌汛灾害的河流,即使在小流量的情况下,也可能形成漫滩水流,特别是一旦河道中形成冰塞、冰坝,将同时堵塞主槽和漫滩,急剧缩小过水断面面积,导致漫坝事故。因此明确不同冰情条件下的复式断面河流过流能力和水力特性,不仅具有重要的理论意义,而且还有广泛的实际应用价值。本文基于ADV和PIV测速技术,针对冰盖下复式断面渠道的流速分布和检测方法的理论及应用,开展了以下的研究工作:(1)采用PIV和ADV测量了冰盖下复式断面渠道的流速分布,从横向和纵向流速出发分析了冰盖下复式断面流速的分布特性,并对流速测量中出现的问题和误差进行了分析。(2)设计了3种漫滩水位工况和有冰盖和敞流共6种工况进行对比试验。对几种工况的阻力系数对比分析。给出了利用谢才公式的实验平台糙率的率定方法。(3)根据冰盖下水流流动的基本假设和NS基本方程,以杨开林的准二维模型为基础,推导出冰盖下复式断面恒定非均匀流的水深平均流速的横向分布的准二维模型和不必联立求解复杂方程组的冰盖和床面切应力计算公式,给出过流能力的快速计算方法,找到冰盖下复式断面河渠流平均流速的横向分布规律,然后通过模型实验验证了冰盖下复式断面漫滩水流沿水深的平均流速的横向分布准二维模型的合理性。(4)根据刘沛清和普朗克特征长度假设推导了动能损失的表达式和冰盖下复式断面渠道的横向动能校正系数和动能损失率的计算式。分析了动量横向运输表观切应力产生的原因。(5)浅析了冰盖下复式断面渠道的流速分布规律。分析了冰盖下流速分布公式的参数敏感性及取值。

路锦枝[4](2020)在《复式明渠冰水耦合机理理论及试验研究》文中研究表明北方河流冬季浮冰堆积形成的冰盖会极大地增加断面湿周和河道阻力,造成上游水位大幅壅高,形成漫滩水流,特别是一旦河道中形成冰塞、冰坝,将同时堵塞河道,急剧缩小过流面积,进而引发漫堤和凌汛灾害。天然河道断面一般包含浅滩、主槽两部分,因此研究复式断面渠道内不同水深、流量、冰盖糙率下水流的流速特性,对于推动天然河流防冰减灾工作的不断发展,在理论与实际应用方面均有重要科学意义。本文通过大量数值模拟和物理模型试验,明析了冰盖下复式断面渠道水流流速分布和冰盖糙率、水深、主槽宽度间的关系,重点研究了冰盖下复式明渠滩槽交界处水流流速分布特征。论文的主要创新性成果包括:(1)得出冰盖糙率与水深对冰盖下复式断面明渠水流特性的影响。通过建立冰盖糙率可变的复式明渠模型,以玻璃板、泡沫板和纱网板模拟不同糙率的冰盖开展研究。在同一冰盖糙率下,通过调整上游流量和下游控制水位,分析水深变化对断面垂向流速及滩槽交界处动能交换的影响。利用声学多普勒流速仪(ADV)与粒子图像测速仪(PIV)结合的方法测量复式过流断面流速分布,明析了冰盖糙率、流量和水深对流速分布及滩槽动量交换的影响。结果显示,冰盖显着增加河道阻力,进而影响渠道内流速大小与分布。不同糙率的冰盖对河渠断面流速分布和输水能力的影响不同。(2)开展了复式明渠冰水耦合数值模拟研究。通过Fluent进一步建立具有冰盖的不同槽宽复式明渠数学模型,进一步分析宽深比和冰盖糙率对流速分布的影响,对比、验证复式断面明渠的水力特性。得出:流量水深相同时,随着模型冰糙率的增大,滩槽交界垂线流速减小,垂向最大流速在增大,垂向转折流速变化范围也在增加。渠道总宽不变,增大主槽宽度,主槽对横向流速的影响相应减小,表现为横向最大流速与浅滩内平均流速间流速梯度减小。(3)针对河冰经典的两层流动理论和双幂指数流速分布公式,以多组代表性工况率定关键参数mi、mb与η,进一步推求流速分布与流量。提出的流速和流量的推演方法为冰盖下的测流提供了参考。

彭依云[5](2020)在《水平向螺旋掺气水流气体迁移扩散机理研究》文中进行了进一步梳理目前,水利工程生态环境问题越发重要,掺气水流所造成的河流水体总溶解气体超饱和对生态影响的问题也成为了水资源开发与水生态环境可持续发展的关键性问题之一,水平向螺旋流水流回旋区存在涡核,气体向涡核积聚与并聚,形成气带螺旋流,使水体掺气浓度增大,因此,研究水平向螺旋流气体迁移扩散规律是降低水体总溶解气体浓度、保护河流水生态等问题制定运行控制策略的必要条件。采用物理模型试验与理论分析相结合的方法,对水平向螺旋流水流流态进行分析,采用数值模拟对螺旋流流场进行模拟,对水流结构进行分区,结合水流流速分析各区不考虑气体交换下气体运动,对比分析各区实测掺气浓度试验值,揭示水平向螺旋流气体迁移扩散机理,得出水平向螺旋掺气水流气体运动规律。得出结论:(1)水平向螺旋流横向流速远大于纵向流速,受气带螺旋流影响的测点沿程流速值较为波动,其余测点水流流速均沿程增大;附壁流动区水流流速最大。(2)水流结构区气体运动规律水体中各区气体均向水面扩散;气体卷吸区气体向水流底部方向迁移,气体卷吸区掺气量与水流流速呈正相关;水流旋滚区气体向涡核处积聚与并聚,形成气带螺旋流;附壁流动区与壅水回流区气体随水流流向迁移。(3)水流结构区气体交换情况气体卷吸区气体向水流旋滚区、附壁流动区迁移;水流旋滚区气体向壅水回流区迁移扩散;附壁流动区气体朝壅水回流区迁移,同时,向气体卷吸区、水流旋滚区扩散;壅水回流区气体向水流旋滚区以及气体卷吸区迁移。

张子钰[6](2020)在《巨亭水电站下游冲刷的三维数值模拟》文中研究表明泄流建筑物泄流流速大,水流紊动剧烈,其河床下游易受紊流影响产生局部冲刷,甚至造成水工建筑物结构破坏,泄水冲刷问题一直以来备受关注,本文以嘉陵江巨亭水电站为例,采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法对该工程泄流冲刷问题进行了研究,通过Flow-3D建立了三维数值模型,分析了泄水闸下游三维流场特性、冲刷坑形态变化过程以及不同因素对局部冲刷的影响,探讨了该工程在5年一遇洪水、200年一遇洪水条件下的冲刷坑形态及深度,可为相关工程设计提供参考,研究得出了以下主要结论:(1)在模拟结果过程中,各工况床面无量纲水流强度值均随时间推移逐渐降低,超过临界起动切应力的河床面积也随时间推移逐渐减小。(2)本文中泄水建筑物下游局部冲刷大致可分为三个阶段,第一阶段泄流对河床造成的冲刷较为剧烈;第二阶段为冲坑发展阶段,冲坑深度发展变缓,但冲刷坑范围仍保持向下游扩张;第三阶段为冲刷平衡阶段,冲刷坑深度和范围随时间推移达到平衡。(3)在冲刷初始前30%时间内,各工况冲坑深度都可达到平衡深度的80%,冲坑形态分布均为上坡陡下坡缓,深度及范围随流量增大加深且向下游移动;(4)在床沙中值粒径为7.5mm、进口流量150L/s条件下得到的最大冲深9.58m、冲坑长度72.5m,与实测值的相对误差最小,为3.23%和4.47%;床沙中值粒径为10mm、进口流量150L/s条件下的相对误差较小,为4.74%和4.7%;中值粒径为10mm、进口流量100L/s条件下的相对误差较大,为10.16%和9.15%,从相对误差中可知,本文改变流量对最大冲刷坑深度的影响大于改变泥沙粒径的影响。

张航[7](2020)在《交叉无压隧洞水流水力特性数值模拟研究》文中研究指明交叉无压隧洞在我国水利工程建设中应用十分广泛,但是由于在引水以及输水工程中常常会遇到交汇处的水流流态杂乱无序、湍动掺混剧烈、水流流速过快、明满流交替等相关问题对工程的安全运行造成隐患。为了保证水利枢纽的安全运行,需要对交叉无压隧洞交汇处的相关水流水力特性进行研究分析。故分析交汇处的水流水力特性对交叉无压隧洞的影响,对于水利工程中保障水利枢纽的安全平稳运行具有十分重要的意义。本文运用ANSYS ICEM对交叉无压隧洞进行三维建模并剖分网格,利用ANSYS FLUENT软件进行模拟计算。采用的离散方法为有限体积法,湍流模型为Realizable k-ε模型,求解方法为PISO算法(二阶迎风格式离散),气液二相流求解方法为VOF法。最后运用Tecplot对计算结果进行后处理。论文主要研究的内容有:(1)总结过去国内外学者、专家对交汇水流的研究成果,介绍了自然河道明渠交汇处水流的理论基础知识;(2)阐述了数值模拟的理论基础,介绍数值模拟计算的数学模型、计算方法、控制方程等基本理论;(3)交叉无压隧洞模型的构建以及率定,采用ICEM软件建立交汇角θ=52°的交叉无压隧洞概化模型并进行网格剖分,给出模型的初始条件和边界条件,运用FLUENT有限元计算软件对不同流量工况下的交叉无压隧洞模型进行仿真模拟计算,将计算后得到的模拟结果与试验数据进行比较分析,验证数值模拟计算方法的正确性与合理性;(4)对不同汇流比、不同交汇角以及不同水深下交叉无压隧洞交汇处断面的流速、压强、水深、底板压力水头等水流水力特性进行研究分析并得出相关结论。

丁雪[8](2019)在《含刚性沉水植物明渠水流结构试验和数值模拟研究》文中指出植物是水生态系统必不可少的组成部分,有必要去研究植物对水流结构的影响,越来越多的研究者关注这一基础研究。本文较系统地阐述了国内外对含植物明渠水流问题的物理试验研究和数值模拟研究进展情况,在此基础之上,利用粒子图像流速仪(PIV)对含刚性沉水植物明渠的水流结构进行了室内试验研究,分析了不同植物密度、不同来流流量以及不同相对水深条件下流速、紊动强度、雷诺应力以及涡量强度的分布特点。本文还利用流体计算软件FLUENT,采用雷诺应力紊流模型,VOF方法捕捉自由水面,将植物带区域概化为多孔介质区域,对含刚性沉水植物明渠二维流场进行了数值模拟。主要研究成果有:(1)无植物时平均流速沿垂线呈对数分布规律,有植物存在时流速沿垂线的分布呈现明显的分区分布特性。这种分区分布特性与植物的种植密度、相对水深以及来流流量等因素有关。相对水深较大时,平均流速沿垂线的分布规律适合二区分布;相对水深较小时,平均流速沿垂线的分布规律更适合三区分布。每个分区的流速分布特点不一样,Ⅰ区流速为一比较小的数值,Ⅱ区流速随着水深的增加而增大,Ⅲ区的流速保持一比较大的数值几乎不变。相对水深越大,Ⅲ区的范围越大,流速最大值也越大。Ⅱ区的流速梯度以及所达到的流速最大值都随着密度或流量的增大而增大。本文根据流速分区分布的特点和前人的研究成果,针对植物上方的流速提出了新的经验表达式,由经验公式计算的流速与实测值吻合较好。(2)无植物时紊动强度值沿水深方向变化不大;有植物存在时在植物冠层处紊动最剧烈,紊动强度值最大,靠近水面处,紊动强度较小,变化亦较小。来流流量或植物密度越大,植物冠层处的紊动强度也就越大,紊动强度由最大值减小到最小值的区域受到植物密度的影响较大。相对水深比较小时,紊动强度在植物冠层达到最大值后逐渐减小至水面处;相对水深比较大时,紊动强度在水面下方一定距离减小至最小值,而后保持这一数值变化不大,相对水深越大紊动强度变化不大的范围也越大。雷诺切应力的分布规律与紊动强度相似。(3)随着流量的增加,植物冠层处的涡量强度也越大。植物冠层附近涡量强度受流量的影响较大,而在水面附近和植物带内部涡量强度受流量的影响较小。植物密度对涡量强度的影响规律不是很明显。相对水深比较小时,涡量强度在植物冠层处达到反向最大值,而后数值一直减小到水面处,相对水深比较大时,涡量强度在水而下方一定距离减小到最小值,而后涡量强度的数值大小变化不大。(4)本文用多孔介质区域代替刚性沉水植物,选取雷诺应力紊流模型,采用VOF法捕捉自由水面,建立的数学模型是可靠的,能够较好的模拟含刚性沉水植物水流运动。

白若男[9](2019)在《基于PIV技术的U型弯道水流试验研究》文中指出自然界的河流都是蜿蜒曲折的,在河口、港口、河流分汊等处同样存在着弯曲流动,研究弯道水流特性对河道防洪、航运改善、桥梁规划、港口建设、项目运行及流域的长远规划都具有极为重要的工程意义。因此,弄清弯道水流的物理现象非常关键,需要掌握其变化规律,进而为实际工程找到经济有效的方案。近年来,关于弯道水流的研究在理论分析、数值模拟、模型试验等方面都取得了较为丰硕的成果。但是,由于试验水槽、测量技术等的限制,对其水流结构、紊动特性、弯道环流的认识仍有待进一步深入;特别是对水流特征的沿程变化,以及弯道内与弯道上下游之间的相互作用,已有研究中仍有不足。本文设计一套高精度U型弯道试验系统,并通过试验对常用的两种测量仪器ADV(Acoustic Doppler Velocimetry)和PIV(Particle Image Velocimetry)进行对比研究,择优采用PIV系统测量流速。在室内开展了不同水深、不同流态等5种工况的量测试验,获取沿程(上下游直段和弯段)十三个断面的准三维流速,以及二十五个断面的水深数据,以此为基础展开分析。主要结论有以下几点:(1)与ADV相比,PIV在测量的精度、有效范围、数据可靠性等三个方面均优于ADV,适用于弯道水流试验;(2)均匀流条件下弯道水深特征主要是弯道本身引起的横比降,且横比降随断面平均水深的增加而增加;壅水和跌水条件下弯道水深特征复杂,横比降在壅水工况中减弱而在跌水工况中增加,这是由于受到断面平均水深沿程变化的作用;(3)环流作用使得弯道流速分布复杂,弯道中主流先偏向凸岸再转向凹岸,其偏转位置主要与B、Rc、H三个因素有关,与参数Ku呈现对数关系;弯道水流偏转最明显的断面位于弯道出口;(4)弯道内横断面最大流速Umax未保持在水面附近,下潜至中部甚至更低的位置,这是比降、重力和离心力共同作用的结果;随着水深的增加,Umax下潜越深;(5)紊动参数的分析对弯道研究非常关键,通过对紊动强度和偏态系数的分析,发现弯道对下直段的水流影响会延续较长距离,同时对上直段也有明显作用,其作用强度在一些工况下会超过下直段;(6)环流强度变化的整体规律在不同工况中类似,水流入弯后环流强度明显提升,90°断面有略微下降,出弯后迅速降低。本文成果弥补了弯道相关研究的不足,丰富了试验研究数据、有助于推动相关理论和数值模拟的发展,对工程实践也有参考价值。

李青[10](2019)在《麒麟寺水电站泄洪闸水力特性研究》文中研究表明近年来,随着水利工程的快速发展,在我国西南和西北峡谷地带对中小型水电站和低水头泄洪闸等工程的需求越来越多,也凸显出一系列工程安全问题:例如,水工建筑物设计不合理导致泄洪能力不足问题、泄洪建筑物消能不充分导致消力池冲击压力过大造成消力池底板破坏问题、脉动压力引起建筑物共振问题及下游河道和两岸局部受到严重冲刷问题等。因此,在水电工程建设中,根据工程的具体位置和自身特点,合理进行泄洪建筑物布置、优化泄洪建筑物体型对保障整个枢纽工程安全运行和发挥效益具有非常重要的意义。目前流体动力学学科主要的研究手段为理论分析、试验和数值模拟三种。单纯的理论分析很难与实际取得很好的结合;物理试验虽然是工程上最常见的解决手段,但是存在周期长,耗费大等问题;而数值模拟方法则可以将理论和实践很好的结合,且有花费少、速度快、数据信息完整等优点。目前,数值模拟已经成为物理模型试验的重要补充手段之一。本文以白龙江麒麟寺水电站泄洪闸为主要研究对象,通过物理模型试验,对泄洪建筑物水力特性进行了试验研究,并对泄洪闸闸室和消力池区域的水力特性及消力池底板中线脉动压力进行三维数值模拟,取得了以下研究成果:(1)通过对模型试验结果分析,得到了设计方案泄流能力、水面线、闸室压力、消力池动水压力和水流流态等水力要素的实测值和分布规律,论证了设计方案的合理性。(2)通过采用RNG雷诺平均法、VOF自由液面追踪法等对三孔泄洪闸泄洪时的水力特性进行三维数值模拟,分析流场内水力要素等参数发现与模型试验结果比较接近,表明数值模拟作为模型试验的一种补充手段,具有很好的效果。(3)通过对三孔泄洪闸消力池底板中线上的点脉动压力进行大涡模拟,分析得到了脉动压力强度、脉动压力幅值特性、概率密度分布规律和功率谱等典型特征参数,并结合物理模型试验结果进行对比,两种方法所得结论基本一致,表明通过大涡数值模拟方法来对消力池底板脉动压力进行研究是可靠的。

二、复式断面明渠平面准二维流场的数值模拟(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、复式断面明渠平面准二维流场的数值模拟(论文提纲范文)

(1)北方山区中小河流生态治理工程设计 ——以滦平县牤牛河为例(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 河道生态整治研究现状
        1.2.2 二维水动力学模型及其在河流洪水计算中的应用现状
    1.3 研究内容与方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
2 工程概况及基础计算分析
    2.1 牤牛河河道工程基本概况
        2.1.1 河道现状及工程位置
        2.1.2 气象与水文
        2.1.3 工程地质条件
    2.2 工程建设必要性
    2.3 设计思路与原则
        2.3.1 设计理念与设计思路
        2.3.2 设计原则
    2.4 工程规模及总体布置
        2.4.1 工程总体布置及任务
        2.4.2 工程任务
    2.5 设计洪水
    2.6 天然水面线计算
        2.6.1 计算公式
        2.6.2 糙率的选取
        2.6.3 天然河道水面线计算成果
    2.7 小结
3 牤牛河河道生态治理工程设计
    3.1 防洪堤线布置
        3.1.1 堤线布置原则
        3.1.2 堤线比选
    3.2 河道工程设计
        3.2.1 断面设计
        3.2.2 生态型岸墙及岸坡工程设计
    3.3 生态景观工程设计
    3.4 设计水面线成果
    3.5 小结
4 基于MIKE21的河道二维洪水数值模拟
    4.1 MIKE21模型简介
        4.1.1 控制方程
        4.1.2 数值解法
    4.2 模型构建
        4.2.1 模拟计算范围的确定
        4.2.2 网格划分
        4.2.3 边界控制条件
        4.2.4 模型合理性验证
    4.3 计算结果与分析
        4.3.1 分叉区域模拟结果
        4.3.2 弯道区域模拟结果
    4.4 小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录
作者简介
致谢

(2)岷江龙溪口枢纽明渠布置及通航条件模拟研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 导流明渠布置原则
        1.2.2 导流明渠泄流
        1.2.3 导流明渠冲刷
        1.2.4 导流明渠通航
        1.2.5 束窄边界水流
    1.3 现有研究的不足
    1.4 主要研究内容
    1.5 研究技术路线
第二章 工程概况
    2.1 枢纽位置及河段特征介绍
    2.2 坝址河段水文分析计算
    2.3 枢纽建筑物组成
    2.4 枢纽施工导流方式
    2.5 导流建筑物设计标准
    2.6 通航标准及适航评定指标
第三章 枯期施工导流及通航水流条件物理模型试验
    3.1 引言
    3.2 模型建立
        3.2.1 模型范围
        3.2.2 模型比尺
        3.2.3 模型制作
        3.2.4 试验量测设备
    3.3 模型验证
    3.4 天然情况通航水流条件
        3.4.1 水力特性
        3.4.2 通航水流条件分析
    3.5 枯期导流河道泄流能力
    3.6 枯期通航水流条件分析及船模试验验证
        3.6.1 枯期施工河段流速、流态分析
        3.6.2 通航水流条件分析
        3.6.3 船模试验
    3.7 本章小结
第四章 双侧束窄导流明渠宽度变化对明渠水流的影响分析
    4.1 数学模型的建立
        4.1.1 控制方程及数值解法
        4.1.2 数学模型建立
        4.1.3 模型验证
        4.1.4 模拟工况拟定
        4.1.5 模型边界条件
    4.2 明渠宽度变化对沿程水面线的影响分析
    4.3 明渠宽度变化对流速、流态的影响分析
    4.4 本章小结
第五章 龙溪口导流明渠优化布置物理模型试验
    5.1 试验工况
    5.2 导流明渠宽度比选
        5.2.1 沿程水面线变化
        5.2.2 流速、流态变化
        5.2.3 通航水流条件分析
    5.3 导流明渠平面优化布置
        5.3.1 试验工况
        5.3.2 试验结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 存在问题及展望
致谢
参考文献
在校期间发表的论文及取得的科研成果

(3)复式断面冰盖下河渠水力特性试验研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
变量符号
第1章 绪论
    1.1 研究意义
        1.1.1 理论意义
        1.1.2 实践意义
    1.2 研究现状及分析
        1.2.1 流速断面及冰盖相关研究
        1.2.2 冰盖下复式断面渠道流速研究现状及分析
    1.3 研究的主要创新点
    1.4 论文框架及组织结构
第2章 应用PIV技术的冰盖下复式河槽流速分布测量试验
    2.1 传统测量方式及办法
    2.2 PIV技术的相关介绍
        2.2.1 PIV技术的相关发展
        2.2.2 PIV流速测量系统系统
        2.2.3 PIV技术的原理
    2.3 试验过程和分析
        2.3.1 试验过程
        2.3.2 试验分析
        2.3.3 测量方法对比介绍
    2.4 本章小结
第3章 冰盖下复式断面渠道水流阻力
    3.1 冰盖下复式断面渠道和明渠的阻力系数
    3.2 冰盖下复式断面渠道综合糙率计算方法
第4章 冰盖下复式断面横向沿水深的平均流速
    4.1 冰盖下复式断面渠道的垂直断面的平均流速
    4.2 实验设计
    4.3 冰盖下复式断面流动的准二维模型
    4.4 U_d的三种求解方法
        4.4.0 杨开林准二维模型有限解析法
        4.4.1 平槽拟合法
        4.4.2 斜坡拟合法
    4.5 平均剪切应力
    4.6 相关系数的选定
    4.7 模型验证
    4.8 本章小结
第5章 冰盖下复式断面渠道动量运输系数研究
    5.1 冰盖下复式断面渠道动能损失强度分析
        5.1.1 动能损失机理
        5.1.2 横向动能校正系数和动能损失率的计算式
    5.2 有无冰盖对横向动能校正系数和动能损失率的影响
    5.3 冰盖下复式断面河槽动量运输系数研究
    5.4 本章小结
第6章 冰盖下复式断面渠道的流速分布
    6.1 冰盖下复式断面渠道的流速分布
    6.2 冰盖下流速分布公式的参数敏感性及取值
        6.2.1 对数型流速分布公式
        6.2.2 相关参数的敏感性和取值
    6.3 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 论文总结
    7.2 研究局限性和未来研究方向
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文

(4)复式明渠冰水耦合机理理论及试验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 综述
        1.2.2 物理模型试验研究现状
        1.2.3 数值模拟研究现状
    1.3 本文的研究内容
第二章 复式断面明渠冰盖下水流特性研究的实验设计
    2.1 物理模型设计
    2.2 关键参数测量
        2.2.1 流速测量装置
        2.2.2 水位测量装置
        2.2.3 其他装置
    2.3 实验流程总结
    2.4 不同材料的模型冰盖糙率分析
    2.6 本章小结
第三章 复式断面明渠冰盖下水流流速特性研究
    3.1 试验工况设置
    3.2 PIV冰盖下测流的实测结果分析
    3.3 PIV明渠测流的实测结果分析
    3.4 ADV冰盖下测流的实测结果分析
    3.5 复式断面明渠滩槽交界处冰盖下流速特性分析
    3.6 本章小结
第四章 复式断面明渠冰盖下水流特性数值模拟
    4.1 数值模型概况
        4.1.1 数学模型
        4.1.2 边界条件
        4.1.3 网格问题
        4.1.4 其他参数的介绍
    4.2 明渠模型的建立
        4.2.1 Proe建模
        4.2.2 网格划分
        4.2.3 网格无关性检验
        4.2.4 模型参数的选择
        4.2.5 数值模拟计算结果验证
    4.3 冰盖建模研究
        4.3.1 Proe建模
        4.3.2 网格划分与验证
    4.4 冰盖下水流特性的模拟与分析
        4.4.1 模型的选取
        4.4.2 边界条件设置
        4.4.3 模型计算结果验证
        4.4.5 矩形断面渠道计算结果分析
        4.4.6 复式断面渠道计算结果分析
    4.5 本章小结
第五章 冰盖下流速分布推演
    5.1 冰盖下垂向流速分布及流量的推演
    5.2 不同糙率下复式断面明渠垂向流速分布公式中参数率定及流量推演
        5.2.1 泡沫板模型冰盖下垂向流速分布公式中参数率定及流量推演
        5.2.2 玻璃板模型冰盖下垂向流速分布式中参数率定及流量推演
        5.2.3 流量率定的准确性
    5.3 以关键参数推求流速分布与流量计算值与实测值比较
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 研究的创新点
    6.3 反思与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果
致谢

(5)水平向螺旋掺气水流气体迁移扩散机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 侧堰概述
        1.1.2 侧堰中的水流结构
        1.1.3 螺旋流概述
        1.1.4 掺气水流概述
    1.2 国内外研究成果
        1.2.1 螺旋流研究现状
        1.2.2 掺气水流研究现状
        1.2.3 水流结构下的气体迁移扩散规律研究进展
    1.3 水流掺气的工程影响
    1.4 水平向螺旋掺气水流气体迁移扩散规律研究意义
    1.5 试验方案
    1.6 主要研究内容
    1.7 本章小结
第二章 掺气理论
    2.1 紊流理论
        2.1.1 紊流的产生与特征
        2.1.2 紊流流动的基本方程
        2.1.3 紊流流速分布
    2.2 掺气水流理论
        2.2.1 自掺气水流
        2.2.2 强迫掺气水流
    2.3 水流掺气程度的描述
    2.4 紊流模型与自由液面追踪
    2.5 网格划分与边界条件
    2.6 掺气水流的运动规律
    2.7 本章小结
第三章 物理模型试验设计
    3.1 模型制作及试验量测
    3.2 试验模型布置
    3.3 模型测点布置
    3.4 试验工况
    3.5 本章小结
第四章 水平向螺旋流水力特性分析
    4.1 水平向螺旋流水面形态分析
    4.2 .水平向螺旋流横断面水流流态分析
        4.2.1 螺旋流水流流场分析
        4.2.2 水平向螺旋流水流结构分析
    4.3 水平向螺旋流流速分布特性
        4.3.1 各轴线纵向流速分布
        4.3.2 气体卷吸区横向流速沿程分布
        4.3.3 水流旋滚区横向流速沿程分布
        4.3.4 附壁流动区横向流速沿程分布
        4.3.5 壅水回流区横向流速沿程分布
        4.3.6 横向流速垂线分布
    4.4 本章小结
第五章 水平向螺旋流掺气浓度分布规律
    5.1 掺气浓度测点断面布置
    5.2 水流掺气浓度沿程分布特征
        5.2.1 气体卷吸区掺气浓度分布
        5.2.2 水流旋滚区掺气浓度分布
        5.2.3 附壁流动区掺气浓度分布
        5.2.4 壅水回流区掺气浓度分布
    5.3 螺旋流实测掺气浓度垂向分布特性
    5.4 螺旋流实测掺气浓度横向分布特征
    5.5 各工况下气体卷吸区掺气浓度分布
    5.6 水平向螺旋流气体迁移扩散机理
    5.7 本章小结
第六章 结论
致谢
附录 作者在攻读硕士学位期间发表论文及参与项目
    发表论文
    参与科研项目
参考文献

(6)巨亭水电站下游冲刷的三维数值模拟(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景目的及意义
    1.2 研究方法
    1.3 国内外的研究现状
        1.3.1 泥沙起动研究
        1.3.2 模型试验及冲刷坑的研究
        1.3.3 数值模拟研究
    1.4 本文主要工作及内容
第二章 巨亭水电站闸坝断面水工模型试验
    2.1 工程概况
    2.2 模型试验目的和内容
        2.2.1 试验目的
        2.2.2 试验内容
    2.3 试验概况
    2.4 试验结果分析
        2.4.1 各工况泄洪闸泄流能力,水面线及流速分布
        2.4.2 各工况下泄洪闸的压力分布
        2.4.3 各工况下泄洪闸冲坑形态及冲坑深度
    2.5 本章小结
第三章 巨亭水电站闸坝数值模拟流场验证分析
    3.1 三维数值模型的建立
        3.1.1 本章基于的数值模型基本理论
        3.1.2 模型建立过程
    3.2 数值模型结果分析
        3.2.1 泄流量对比分析
        3.2.2 沿程水面线分析
        3.2.3 泄水区域流速分布分析
    3.3 本章小结
第四章 巨亭水电站泄水冲刷过程数值模拟
    4.1 床面形态更新方法
        4.1.1 床面泥沙颗粒起动条件
        4.1.2 泥沙输移与网格更新
        4.1.3 公式适用性分析
    4.2 泄水闸下游冲刷三维数值模拟分析
        4.2.1 泄水闸下游局部冲刷过程分析
        4.2.2 不同因素对泄水闸下游局部冲刷过程的影响
        4.2.3 汛期洪水对巨亭水电站下游局部冲刷坑形态的影响
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望及建议
参考文献
致谢
个人简介

(7)交叉无压隧洞水流水力特性数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文选题及研究意义
    1.2 交汇流的研究动态及现状
        1.2.1 理论与试验研究
        1.2.2 数值模拟研究
    1.3 自然河道明渠交汇流的理论基础
    1.4 论文的主要研究内容
    1.5 技术路线
    1.6 本章小结
第二章 数值模拟理论基础
    2.1 数值模拟软件介绍
        2.1.1 ICEM CFD简介
        2.1.2 FLUENT简介
        2.1.3 Tecplot简介
    2.2 水流数学模型简介
        2.2.1 一维数学模型
        2.2.2 二维数学模型
        2.2.3 三维数学模型
    2.3 常见的数值计算方法
        2.3.1 有限元法(Finite Element Method,FEM)
        2.3.2 有限差分法(Finite Different Method,FDM)
        2.3.3 有限体积法(Finite Volume Method,FVM)
    2.4 FLUENT数值模拟基本原理
        2.4.1 湍流数值模拟方法的分类
        2.4.2 湍流模型
        2.4.3 控制方程
        2.4.4 流场数值求解方法
        2.4.5 自由液面的处理方法
    2.5 本章小结
第三章 交叉无压隧洞模型的建立及简介
    3.1 交叉无压隧洞模型的来源和概况
    3.2 模型的建立
    3.3 模型网格的剖分
    3.4 模型的初始条件和边界条件
    3.5 本章小结
第四章 模拟计算结果与试验结果的对比
    4.1 最大流速的对比
    4.2 底板压力水头的对比
    4.3 水深的对比
    4.4 本章小结
第五章 交叉无压隧洞水流水力特性数值模拟结果分析
    5.1 不同汇流比下交叉无压隧洞的水流水力特性分析
        5.1.1 流速分析
        5.1.2 底板压力水头分析
        5.1.3 水深分析
    5.2 不同交汇角下交叉无压隧洞的水流水力特性分析
        5.2.1 流速分析
        5.2.2 底板压力水头分析
        5.2.3 水深分析
    5.3 不同水深断面下交叉无压隧洞的水流水力特性分析
        5.3.1 流速分析
        5.3.2 压强分析
        5.3.3 水的体积分数分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(8)含刚性沉水植物明渠水流结构试验和数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 模型试验研究
        1.2.2 数值模拟研究
    1.3 本文研究内容
    1.4 技术路线
2 试验装置与试验方法
    2.1 试验装置及试验材料
    2.2 量测仪器
        2.2.1 电磁流量计
        2.2.2 水位测量
        2.2.3 粒子图像测速仪(PIV)
    2.3 试验工况及试验方法
        2.3.1 基本参数
        2.3.2 试验工况
        2.3.3 试验方法
    2.4 PIV的率定试验
    2.5 本章小结
3 含刚性沉水植物明渠水流特性的试验研究
    3.1 含刚性沉水植物明渠平均流速分布特性研究
        3.1.1 含刚性沉水植物明渠植物上部的流速分布公式
        3.1.2 流速分布公式计算值与他人试验值的比较
    3.2 含刚性沉水植物明渠紊动强度分布特性研究
    3.3 含刚性沉水植物明渠雷诺应力分布特性研究
    3.4 含刚性沉水植物明渠涡量场特性研究
    3.5 本章小结
4 含刚性沉水植物明渠水流特性的数值模拟方法研究
    4.1 控制方程
        4.1.1 基本方程
        4.1.2 RNGk-ε模型和雷诺应力模型
    4.2 数值离散及求解方法
    4.3 自由液面的处理
    4.4 多孔介质模型
    4.5 网格划分
    4.6 边界条件
    4.7 计算结果分析
    4.8 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢

(9)基于PIV技术的U型弯道水流试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 明渠弯道的研究综述
        1.2.1 理论研究
        1.2.2 数值模拟
        1.2.3 试验研究
    1.3 现有研究的局限性
        1.3.1 试验水槽的结构设计
        1.3.2 高精度的测量设备
        1.3.3 断面布设和数据分析
    1.4 本文工作与技术路线
第2章 U型弯道试验系统
    2.1 U型试验水槽
        2.1.1 水槽系统
        2.1.2 动力循环系统
        2.1.3 水位流量监控系统
    2.2 与其它弯道槽的对比
        2.2.1 文献中的水槽系统
        2.2.2 本文水槽的特点
    2.3 系统可靠性论证
        2.3.1 水流控制系统
        2.3.2 水位控制系统
        2.3.3 弯道特征验证
    本章小结
第3章 U型弯道试验设计
    3.1 流速测量技术路线确立
        3.1.1 技术手段
        3.1.2 对比试验
        3.1.3 时均流速对比结果
        3.1.4 紊动强度对比结果
        3.1.5 方案选定
    3.2 试验方案设计
        3.2.1 对照试验工况
        3.2.2 对比试验工况
    3.3 测量断面布设
    本章小结
第4章 U型弯道主流特征分析
    4.1 不同工况下弯道水深分布特征
        4.1.1 均匀条件下水深分布
        4.1.2 壅水条件下水深分布
        4.1.3 跌水条件下水深分布
    4.2 不同水深条件下弯道段主流变化特征
        4.2.1 测量方法及试验设计
        4.2.2 直段平均流速分布
        4.2.3 弯段纵向时均流速分布
        4.2.4 弯段垂向时均流速分布
    4.3 不同流态下全水槽主流特征
        4.3.1 数据处理方法
        4.3.2 均匀条件主流特征
        4.3.3 壅水条件主流特征
        4.3.4 跌水条件主流特征
        4.3.5 蜂窝条件主流特征
    本章小结
第5章 弯道水流紊动统计参数分析
    5.1 紊动参数计算方法
        5.1.1 时均值和紊动强度
        5.1.2 切应力计算
        5.1.3 偏态系数
    5.2 紊动强度分布
        5.2.1 纵垂向紊动强度(均匀流)
        5.2.2 不同流态下的紊动强度对比
    5.3 切应力分布
    5.4 偏态系数分析
        5.4.1 数据可靠性分析
        5.4.2 均匀流工况下偏态系数横断面分布
        5.4.3 不同工况下床面附近的偏态系数
    本章小结
第6章 弯道环流的演化规律
    6.1 弯道环流的原理
        6.1.1 环流的产生及分类
        6.1.2 环流强度的计算方法
    6.2 基于PIV观测的弯道环流
        6.2.1 环流的产生、发展及衰减
        6.2.2 水位沿程变化对环流的影响
        6.2.3 整流器对环流的影响
    本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
附录 弯道环流理论公式推导
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(10)麒麟寺水电站泄洪闸水力特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 泄洪消能研究概况
        1.3.2 消力池脉动压力研究概况
    1.4 本文的主要工作
第二章 麒麟寺水电站水工模型试验概况
    2.1 工程和试验概况
        2.1.1 工程概况
        2.1.2 试验概况
    2.2 试验结果分析
        2.2.1 泄洪闸泄流能力
        2.2.2 泄洪闸水面线变化
        2.2.3 泄洪闸水流流态及流速分布
        2.2.4 泄洪闸压力分布
        2.2.5 消力池底板脉动压力
    2.3 本章小结
第三章 泄洪闸三维流场的数值模拟
    3.1 数值模拟技术的发展
    3.2 控制方程
    3.3 自由液面处理
    3.4 计算模型的建立
        3.4.1 计算区域和网格划分
        3.4.2 边界条件设置
        3.4.3 其他参数设置
    3.5 计算结果验证分析
        3.5.1 泄流能力比较
        3.5.2 水面线比较
        3.5.3 水流流态和流速分布比较
        3.5.4 压力分布比较
    3.6 本章小结
第四章 消力池底板中线脉动压力的大涡模拟
    4.1 大涡模拟理论
        4.1.1 大涡模拟研究概况
        4.1.2 大涡模拟产生机理
        4.1.3 大涡模拟的控制方程
    4.2 脉动压力产生机理
    4.3 计算模型建立
        4.3.1 计算区域及网格划分
        4.3.2 边界条件和参数设置
    4.4 计算结果分析
        4.4.1 时均压力及脉动压力强度分析
        4.4.2 脉动压力最大振幅估计
        4.4.3 脉动压力概率密度分布
        4.4.4 脉动压力的频谱分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历

四、复式断面明渠平面准二维流场的数值模拟(论文参考文献)

  • [1]北方山区中小河流生态治理工程设计 ——以滦平县牤牛河为例[D]. 陈旭. 河北农业大学, 2021(05)
  • [2]岷江龙溪口枢纽明渠布置及通航条件模拟研究[D]. 刘文骞. 重庆交通大学, 2020(01)
  • [3]复式断面冰盖下河渠水力特性试验研究[D]. 邹德昊. 黑龙江大学, 2020(04)
  • [4]复式明渠冰水耦合机理理论及试验研究[D]. 路锦枝. 中国水利水电科学研究院, 2020(04)
  • [5]水平向螺旋掺气水流气体迁移扩散机理研究[D]. 彭依云. 昆明理工大学, 2020(05)
  • [6]巨亭水电站下游冲刷的三维数值模拟[D]. 张子钰. 西北农林科技大学, 2020(02)
  • [7]交叉无压隧洞水流水力特性数值模拟研究[D]. 张航. 昆明理工大学, 2020(04)
  • [8]含刚性沉水植物明渠水流结构试验和数值模拟研究[D]. 丁雪. 扬州大学, 2019(02)
  • [9]基于PIV技术的U型弯道水流试验研究[D]. 白若男. 清华大学, 2019(02)
  • [10]麒麟寺水电站泄洪闸水力特性研究[D]. 李青. 西北农林科技大学, 2019(08)

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双断面明渠准二维流场数值模拟
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