堰槽组合量水设施水力性能数值模拟研究
凌刚
王文娥
王惠
胡笑涛
西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌 712100
摘要：[目的]堰槽组合量水设施适用于流量变幅较大的山区溪流流量测量,以数值模拟的手段全面分析其流场分布规律和水力特性,以期为堰槽组合量水设施的结构优化提供理论依据.[方法]在模型试验的基础上,采用FLOW-3D软件对10.13～200.00L/s(试验最大流量的2.8倍)范围内的17种流量工况下该设施的水力性能进行数值模拟,分析了槽内流和堰槽流的沿程水深、佛汝德数(Fr)及流速的变化规律.[结果]所有流量工况下堰槽组合量水设施中心纵剖面Fr和流速均沿程先增大后减小,呈单峰分布;设施上游水流平稳,Fr为0.1～0.3,流速为0.08～0.5 m/s,随流量的增加逐渐加大;水流进入该设施后,Fr和流速急剧增大;设施下游出现较大范围的薄水层区域,Fr最大值达到3.0～4.6,流速最大值为1.05～2.06m/s;槽内流时下游产生弱水跃,堰槽流时下游均为急流(Fr＞1),同时扩散水流在侧岸处发生折冲,产生菱形波;流量小于100L/s时,模型试验建立的测流公式最大相对误差为6.11％,流量超过100 L/s时,相对误差逐渐增大.对流量大于100 L/s的模拟结果进行分析,建立了流量大于100 L/s时的测流公式,该公式相对误差小于0.87％,满足河流量水要求.[结论]基于FLOW-3D软件对堰槽组合量水设施进行的水力性能数值模拟与模型试验有着较好的一致性,建立了大流量下的测流公式,扩充了堰槽组合量水设施的测量范围.
关键词：堰槽组合数值模拟佛汝德数水力特性FLOW-3D
分类号：TV8(治河工程与防洪工程)
资助基金：国家自然科学基金(U2243235)陕西水利科技计划项目(2021slkj-8)
论文发表日期：2023-10-28
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 136-144 )
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