大擴散角過渡段明渠水流水力特性及控導(dǎo)方法.pdf

1、輸水工程因工程場地、空間布置的限制，在設(shè)計時會不得不縮短擴散段長度，采取平面大擴散角的過渡形式。然而當擴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)生漩渦運動;擴散水流的主體在漩渦的不穩(wěn)定位移或其它擾動下，形成不穩(wěn)定的橫向擺動運動。由于側(cè)壁回流的產(chǎn)生抑制了水流的擴散，還會使主流產(chǎn)生橫向偏移。
　　 本文以實際工程為背景，利用系列水力模型試驗與三維流場數(shù)值仿真模擬，研究過渡段緩流流場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，研究擴散段邊界層分離區(qū)附近流場的紊動特性、流速的橫向與垂向分布規(guī)律。試驗表明，當水流在擴散段中失穩(wěn)，隨機出現(xiàn)主流偏斜或主流居中現(xiàn)象，導(dǎo)致擴散段水流的流速和動量分布極不均勻，進而影響下游流態(tài)。同時下游水流不良流態(tài)也會反過來影響上游緩流的流態(tài)。且來流條件相同時，擴散角越大，越容易在邊壁處出現(xiàn)邊界層分離，形成回流區(qū)。同時，擴散渠進口水流的水力要素會受下游水流的影響發(fā)生變化，來流越緩，下游不良流態(tài)的影響范圍就

3、越靠近上游，擴散段進口斷面的水深流速及動量分布越不均勻。
　　 根據(jù)擴散過渡段緩流的運動特征與邊界層分離特點，本文提出了一種抑制邊界層分離的創(chuàng)新性導(dǎo)流體-潛沒式三角翼，從系列模型試驗研究與三維流場數(shù)值模擬分析兩方面深入研究三角翼強化兩側(cè)動量，抑制邊界層分離，調(diào)整控制流速橫向分布的機理。試驗表明，潛沒三角翼使水流向兩側(cè)適度分流，脅迫邊界層貼壁、分離點延后，具有阻水小、分流強、水流連續(xù)的特點，在邊界層分離的控制、改善流態(tài)、均化流速分