淹没堆积体作用下河道水流特性研究

来源 :西华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leiyang000
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
堆积体是地质灾害频发地区中潜在风险较大的河道障碍物,尤其以汶川地震后四川地区各流域范围内分布较为密集。当处于有利的地形条件时,堆积体在暴雨季节很可能发生失稳成为灾害点,并对流域内电站的安全运行产生威胁。在暴雨频发的汛期内,许多堆积体便处于淹没状态中,研究淹没堆积体附近的水流特性,能丰富堆积体附近水流结构的研究成果,为汛期受堆积体影响的河道治理优化方案提供支持,还可为后续堆积体起动试验打下基础。本文以数值模拟为主,并以水槽试验验证数值模型,设置不同流量、堆积体进占比以及堆积体侧向坡度,分析堆积体附近的时均水流特性、紊动特性及下游回流区特性,主要研究成果如下:(1)分析了淹没堆积体附近的水面线变化。淹没堆积体与非淹没堆积体的沿程水面线变化规律并无明显差异。在淹没状态下,堆积体对低于其顶部的水流仍起到调节作用,但这种调节作用随着淹没系数增大而减小。另外,虽然淹没堆积体的滞留区在水流实景上不易观察,但阻水作用仍然存在,并且淹没状态下的回流区紊动将进一步扩散到堆积体段内。(2)分析了淹没堆积体附近的纵向流速变化。淹没堆积体与非淹没堆积体的弗劳德数沿程变化规律并无明显差异,但淹没状态下的弗劳德数普遍小于1,因此很难产生水跃现象。动力轴线在堆积体段内会向堆积体侧偏移,因此堆积体段内水流对堆积体冲刷作用较为明显。与非淹没状态相比,淹没堆积体在回流区的流速变化区别较大,淹没系数通过改变回流区范围影响流速变化规律,并且只在一定流层以上受到回流区的影响,流速沿水深呈先增大后减小的趋势,越靠近表层,受到回流区的影响越强。(3)分析了淹没堆积体附近的水流偏转变化。偏转主要发生在堆积体段,偏转方向在堆积体中轴线处发生改变,在渐缩段内向右岸偏转,在渐扩段内向左岸偏转,回流区内越靠近左岸边壁偏转越大。与非淹没堆积体相比的偏转规律同样在回流区的区别较为明显,淹没系数通过改变回流区范围影响偏转沿水深的分布规律,使得某一流层上下偏转角正切值出现正负交替或在近水面产生突变。(4)分析了淹没堆积体附近的紊动能变化。受回流区影响以下的流层,紊动能主要受水流扩散影响,强紊动区位于堆积体段及下游主流区,越往下游,紊动能会逐渐减小,但仍大于上游区域。受回流区影响以上的流层,回流引起的紊动能大于水流扩散引起的紊动能,强紊动区转移到回流区附近,并且流层越高,回流区的紊动能和影响范围也越大。对于近底层紊动能,淹没系数较小时,受到回流区的影响相对明显,其最大紊动能主要出现在回流区附近,随着淹没系数增大,回流区对底层产生的影响逐渐减小至消失,此时水流扩散引起的紊动成为主要因素,强紊动区位于主流区内。(5)分析了淹没堆积体下游回流区特性。水流只在一定流层以上受到回流影响,并且流层越高,回流现象越明显。水流在绕过堆积体顶部后下泄,会沿着堆积体表面形成下沉水流,在堆积体出口段底部发生折冲后向上流动,并与主流区向左岸的扩散水流结合,最终在回流区下边界形成朝向上游的逆流。因此,淹没堆积体下的回流区是由主流区高速水流与回流区下沉水流共同影响而成。淹没系数越大,逆流位置越靠近堆积体,进而推动回流区向上游发展,涡流区的长度和宽度减小,回流区范围随之减小,最后因为堆积体本身阻挡而消失。同时,逆向流动不断变弱,最终回流区会逐渐消失,并且涡流区相对长度与宽度与阻水率具有较好的正相关关系,随着阻水率增大,回流区的范围也增大。另外,下沉水流还会使得回流只在一定流层以上产生影响,受回流影响的流层高度与淹没系数成正比。
其他文献
氧化铝陶瓷具有绝缘性、机械强度大、热传导率好等特点,被广泛应用于各行业。使用传统机械加工氧化铝陶瓷易产生诸多不利因素,如易损坏刀具、加工精度不高、使工件产生很大变形应力等。作为一种清洁无污染且加工效率高的技术,磨料水射流自然非常适用于加工硬脆性材料。本文以铣削氧化铝陶瓷板为基础,首先理论分析了水射流结构特征和磨料水射流工作原理,探究了磨料水射流对工件的冲击力模型和铣削加工的材料去除机理。选取射流压
经冷却的废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)技术是显著减少柴油机氮氧化物(Nitrogen Oxides,NOx)排放同时兼顾柴油机颗粒物排放的技术之一,但冷却后的EGR技术的应用不可避免会面临EGR冷却器积碳问题。EGR冷却器积碳不仅会致使EGR冷却器换热效率下降,还会造成EGR冷却器压降增加,EGR气体流动阻力增加,进而导致发动机性能下降。本文在保持EGR冷
行人是道路交通的弱势使用者,在交通事故中有着较高的受伤率和死亡率,统计表明在道路交通事故中我国行人死亡率高达25%。因此,行人的保护一直是道路安全重点关注问题。随着主动安全技术的发展,对行人的保护不再局限于被动安全层面。AEB系统具有保护行人的作用,但AEB系统在不同交通环境中,其保护效果不同。因此,本文研究人车碰撞事故场景下的AEB关键参数设计对行人损伤的影响,重点研究对加载AEB系统后不能避免
伴随着人工智能技术在车辆上的应用,汽车自动驾驶将是缓解交通拥堵、减少交通事故、提高驾驶舒适性的重要手段。自动驾驶系统包括环境感知、路径规划和决策控制三个部分,其中环境感知技术为自动驾驶系统提供数据支撑。基于视觉传感器的环境感知由于具有价格低廉,结构简单等优点而被广泛应用。近年来,得益于深度学习对图像深层特征的挖掘,深度学习在视觉感知领域取得了较好的效果,目前基于深度学习的车辆识别技术和车辆跟踪技术
柴油机普遍应用于工程机械以及重型汽车上,柴油机带来的颗粒物以及NOx长久以来都是全世界科研人员的研究难点以及热点。随着排放法规的愈加严格以及石油燃料的枯竭,使人类不得不寻求替代品,而正丁醇在各种醇类燃料中脱颖而出,是柴油机极其合适的替代燃料,兼具动力性和良好的排放性。本文在一台改造的单缸机上,通过模拟增压和EGR技术调控进气状态参数,研究混合燃料理化特性对柴油机燃烧过程及排放的影响规律。研究表明:
在海上原油的开采中,油气混输技术能极大的降低开采成本,提高采油效率。混输泵作为油气混输技术的核心设备之一,其优化与设计在能源需求日益增长的当代尤为迫切。本文采用正交试验设计方法与CFD技术,以额定流量进口含气率(IGVF)为15%时的扬程和效率为优化指标。选取动叶轮中的叶片轮缘进口安放角、叶片轮缘出口安放角、轴向长度,静叶轮中的叶片进口冲角、叶片数,共5个因素进行正交试验。采用权重函数确定最终优化
相变储能技术在储能领域占有极其重要的地位,相变材料是相变储能技术的基础,在能量转换和利用过程中具有超高的体积能量密度和较窄的温度分布范围等优点,可以有效提高能源利用效率,消除能源供求在时间和空间上不匹配的矛盾。因此,相变储能技术在工业和民用领域得到了广泛应用。目前,国内外学者对相变储能技术的研究主要集中在低温和高温领域,对中温相变材料的储能过程研究较少,并且在数值模拟过程中往往忽略了固液相变材料体
贯流式水轮机组投资较小,建设周期短,具有过流量大、效率高和叶片数少等优点,被广泛的应用于低水头水力资源开发。在机组实际运行中,转轮叶片与转轮室之间存在间隙,间隙泄漏对贯流式水轮机空化内部流场会产生影响。转轮区域湍流强度增大、水头和效率降低、转轮区域能量的输运和转换降低都将严重影响贯流式水轮机组的稳定运行。因此,研究不同间隙下贯流式水轮机空化特性,掌握空化内部流场的流动规律,对于保障贯流式水力机械的
20世纪以来,高坝的建设和运行给下游河流健康带来了一定的负面影响。在大坝泄洪期间,下游水体中气体压强超过了当地的大气压强,导致总溶解气体(Total Dissolved Gas,简称TDG)过饱和现象。TDG过饱和严重威胁河流中水生生物的生存,使其患上气泡病并造成死亡。此前有研究表明,TDG过饱和水体对下游鱼类的耐受性、生长特性与生化效应存在影响,然而,我国记载TDG过饱和水体对鱼类游泳能力影响的
深部地下水利工程(如地下厂房、引水隧洞等)的开挖支护过程,是其围岩经历了应力平衡被打破到应力重分布的复杂应力作用过程,不同工程活动将带来不同的扰动强度,造成岩石力学特性不同程度的响应。处于深部的岩石其力学特性较浅部岩石差异性显著,且随着埋深与原岩应力的增加,开挖扰动作用导致的岩爆、大面积塌方等动力灾害愈发频繁,深入开展高应力深部岩石在开挖扰动作用下的力学特性研究对于安全高效开挖,预测预警工程灾害的