基于Flow-3D的多阶明渠工程数学模型研究

论文摘要

【目的】研究灌区多级阶梯明渠水流的水动力特性及泥沙淤积问题,并评价其对多阶明渠工程的影响。【方法】基于VOF方法,在Flow-3D平台上建立了山东省德州市牛角店输水工程的三维数学模型,通过模拟不同工况下的三维多阶明渠水流,对比分析水流流速分布、水面线变化及渠底泥沙淤积情况。【结果】水流流态平稳后,最大流速出现在第二级阶梯上,挟沙水流流速较清水流速大0.50～0.86 m/s;在挑坎及第二级阶梯上,水面线变化幅度较大;随着时间推移,泥沙主要淤积于挑坎前及第三级阶梯底部,200 s时淤积厚度最高达0.143 mm。【结论】在牛角店输水工程施工及后期运行中,适当加固第二级阶梯渠底,提升第二级侧墙高度,并通过调控下游水位以保证灌渠的安全运行。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 模型理论
•     1.1.1 基本控制方程 三维非恒定不可压缩流体的基本控制方程如下。
•     1.1.2 紊流k-ε方程
•     1.1.3 泥沙沉速公式
•   1.2 模型建立
•     1.2.1 工程概况
•     1.2.2 三维建模
•     1.2.3 网格划分
•     1.2.4 边界条件及参数设置
• 2 结果与分析
•   2.1 流速分布及变化情况
•     2.1.1 清水流速分布及变化情况
•     2.1.2 挟沙水流流速分布及变化情况
•     2.1.3 流速对比分析
•     2.1.4 渠道正剖面流速分布及变化情况
•   2.2 水面线变化
•     2.2.1 清水条件下水面线的变化
•     2.2.2 挟沙水流水面线的变化
•     2.2.3 水面线对比分析
•   2.3 泥沙淤积情况
•     2.3.1 渠道纵剖面泥沙淤积情况
•     2.3.2 渠道正剖面泥沙淤积情况
•   2.4 模型验证
• 3 结 论
•   （1） 流速分布及变化情况。
•   （2） 水面线变化情况。
•   （3） 泥沙淤积情况。

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李大鸣,贾明灏,张弘强,李彦卿,孙仲谋,栗琪程,熊继斌

关键词: 多阶明渠,三维数学模型,流速分布,水面线,泥沙淤积

来源: 西北农林科技大学学报(自然科学版) 2019年09期

年度: 2019

分类: 农业科技,基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,工业通用技术及设备,农业工程

单位: 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,德州市水利勘察设计研究院

基金: 国家自然科学基金项目(51079095),国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(51021004)

分类号: TB11;S277

DOI: 10.13207/j.cnki.jnwafu.2019.09.015

页码: 128-138

总页数: 11

文件大小: 3537K

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