大擴(kuò)散角過(guò)渡段明渠水流水力特性及控導(dǎo)方法.pdf

1、輸水工程因工程場(chǎng)地、空間布置的限制，在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)不得不縮短擴(kuò)散段長(zhǎng)度，采取平面大擴(kuò)散角的過(guò)渡形式。然而當(dāng)擴(kuò)散角超出一定范圍后，在側(cè)壁處將發(fā)生水流邊界分離，近邊界處將發(fā)生漩渦運(yùn)動(dòng);擴(kuò)散水流的主體在漩渦的不穩(wěn)定位移或其它擾動(dòng)下，形成不穩(wěn)定的橫向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。由于側(cè)壁回流的產(chǎn)生抑制了水流的擴(kuò)散，還會(huì)使主流產(chǎn)生橫向偏移。
　　 本文以實(shí)際工程為背景，利用系列水力模型試驗(yàn)與三維流場(chǎng)數(shù)值仿真模擬，研究過(guò)渡段緩流流場(chǎng)水力要素的空間分布特征、邊界層發(fā)

2、展及分離特性;利用ADV三維流速儀，研究擴(kuò)散段邊界層分離區(qū)附近流場(chǎng)的紊動(dòng)特性、流速的橫向與垂向分布規(guī)律。試驗(yàn)表明，當(dāng)水流在擴(kuò)散段中失穩(wěn)，隨機(jī)出現(xiàn)主流偏斜或主流居中現(xiàn)象，導(dǎo)致擴(kuò)散段水流的流速和動(dòng)量分布極不均勻，進(jìn)而影響下游流態(tài)。同時(shí)下游水流不良流態(tài)也會(huì)反過(guò)來(lái)影響上游緩流的流態(tài)。且來(lái)流條件相同時(shí)，擴(kuò)散角越大，越容易在邊壁處出現(xiàn)邊界層分離，形成回流區(qū)。同時(shí)，擴(kuò)散渠進(jìn)口水流的水力要素會(huì)受下游水流的影響發(fā)生變化，來(lái)流越緩，下游不良流態(tài)的影響范圍就

3、越靠近上游，擴(kuò)散段進(jìn)口斷面的水深流速及動(dòng)量分布越不均勻。
　　 根據(jù)擴(kuò)散過(guò)渡段緩流的運(yùn)動(dòng)特征與邊界層分離特點(diǎn)，本文提出了一種抑制邊界層分離的創(chuàng)新性導(dǎo)流體-潛沒(méi)式三角翼，從系列模型試驗(yàn)研究與三維流場(chǎng)數(shù)值模擬分析兩方面深入研究三角翼強(qiáng)化兩側(cè)動(dòng)量，抑制邊界層分離，調(diào)整控制流速橫向分布的機(jī)理。試驗(yàn)表明，潛沒(méi)三角翼使水流向兩側(cè)適度分流，脅迫邊界層貼壁、分離點(diǎn)延后，具有阻水小、分流強(qiáng)、水流連續(xù)的特點(diǎn)，在邊界層分離的控制、改善流態(tài)、均化流速分