船閘輸水系統(tǒng)多孔相向紊動(dòng)射流特性研究.pdf

1、船閘是通航建筑物的主要型式之一，因技術(shù)相對(duì)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用。多孔相向紊動(dòng)射流是船閘輸水系統(tǒng)型式中常見的水力學(xué)問題，其紊動(dòng)結(jié)構(gòu)、摻混特性等水流現(xiàn)象，直接關(guān)系到輸水效率和消能效果。然而多孔相向紊動(dòng)射流不僅具有多孔射流特征，且需考慮復(fù)雜邊界條件下相向碰撞、錯(cuò)流等流動(dòng)特性，水動(dòng)力特性十分復(fù)雜。目前，國內(nèi)外類似問題的研究還不夠全面和系統(tǒng)，對(duì)上述水流現(xiàn)象及特性尚缺乏理論的解析。本文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《船閘輸水系統(tǒng)多孔相向紊動(dòng)射

2、流流動(dòng)結(jié)構(gòu)及消能機(jī)理研究》，以存在于船閘輸水系統(tǒng)中的多孔相向紊動(dòng)射流為研究對(duì)象，選用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT和RNGk～ε雙方程紊流模型（自由水面采用VOF法模擬），建立了單孔紊動(dòng)射流、多孔相向紊動(dòng)射流三維紊流數(shù)學(xué)模型，對(duì)不同射流速度、不同相向孔間距及不同動(dòng)量通量比條件下的14種工況進(jìn)行了模擬研究。主要的研究成果如下:
　?、偬岢隽藛慰咨淞髦行钠矫嫔先我鈹嗝媪魉俜植脊胶蛷较蛐退p區(qū)最大速度衰減公式。
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3、平面上，速度半值寬沿射流方向呈線性增長，在射流勢(shì)流核區(qū)線性增長率與射孔初始速度無關(guān);在射流充分發(fā)展區(qū)，射孔出流斷面流速越小，其速度半值寬增長率越大，直至v1≤0.775m/s，然后速度半值寬增長率幾乎變?yōu)槌?shù)(k=0.105)。
　?、厶岢鰡挝幻娣e紊動(dòng)能(k)的概念，通過分析支孔錯(cuò)位間距對(duì)單位面積紊動(dòng)能的影響規(guī)律，得出當(dāng)s/B=1/20時(shí)，兩股射流摻混最強(qiáng)烈;當(dāng)s/B=3/20和1/5時(shí)，兩股射流之間的摻混強(qiáng)度次之;當(dāng)s/B=1/