閘孔出流條件下水流挾冰能力研究.pdf

1、冰凌問題是一個世界性的問題，其出現(xiàn)于世界上很多國家。在冰情問題上我國是較為嚴重的國家之一。每年的冬季，約有3/4國土面積的河流、湖泊存在不同程度的冰情。由于河冰的出現(xiàn)，使河流的水力條件、熱力條件和幾何邊界條件等發(fā)生了改變。內蒙河段堤防工程標準低、質量差，防御能力不足，存在大量安全隱患。黃河內蒙段凌汛現(xiàn)象顯著，堤防存在被沖決的可能，易造成較為嚴重的凌汛災害。
　　本文是對閘孔出流條件下水流挾冰能力進行了研究。通過物理模型試驗研究了閘

2、前冰塊堆積形成冰蓋后其下方的水流特性，并采用RNG k-ε湍流模型和VOF兩相流模型模擬了冰蓋下方水流過程，研究了流場結構，進而對水流挾冰能力做了研究。
　　主要研究內容如下：
　?。?）通過模型比尺原理，采用與冰密度近似的石蠟塊作為模型，制定不同的實驗方案對閘孔出流條件下冰的運移、水流挾冰能力進行深入研究。
　　（2）通過物理模型試驗，量測了不同工況下上游水深H、上游行進流速V、閘前冰塊堆積形態(tài)。
　?。?）以

3、物理模型為依據(jù)建立二維數(shù)學模型，采用數(shù)值模擬方法對冰塊堆積段其下方的流場進行了模擬研究，對物理模型試驗未能得到的一些成果進行補充研究。
　　主要結論如下：
　?。?）分析閘上游有冰與無冰時水深的變化情況，當閘門開度一定，上游水深隨著流量的增加而增大，而當流量也一定時，有冰塊存在的情況下，上游水深較無冰塊時增加。
　?。?）通過試驗量測和分析的數(shù)值建立了Fr、Fb與閘門相對開度e/H之間的關系，并得出相應的關系式。

4、>　　（3）針對不同閘門開度，存在無冰塊通過閘門和有冰塊通過閘門兩種情況，對兩種情況下冰塊堆積形態(tài)進行分析，研究發(fā)現(xiàn)不同情況下冰堆積的長度和厚度都有差異。
　?。?）得出每個閘門開度下對應的冰塊過閘的臨界流速及相對應的佛汝德數(shù)。
　?。?）采用VOF兩相流模型對流場的自由表面進行跟蹤計算，得到了不同時刻的相體積分布，與實際流場分布較一致。采用RNG k-ε湍流模型對不同試驗工況時的流場進行了數(shù)值模擬，得出了冰塊堆積段下方水流