弧腳梯形渠道無喉道量水槽數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及水資源的日益緊張，合理利用水資源、提高水的利用率成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。灌區(qū)節(jié)水作為提高水資源利用率、推進(jìn)節(jié)水的重要手段，研究與灌區(qū)渠道相配套的量水設(shè)施具有重要意義。本文以弧腳梯形渠道無喉道量水槽為研究對(duì)象，通過Auto CAD建立三維模型圖，基于Fluent6.3大型流體計(jì)算軟件，采用RNG k-ε湍流模型和VOF方法，對(duì)弧腳梯形渠道無喉道量水槽在不同工況下的水流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行綜合仿真試驗(yàn)研究。以期建立統(tǒng)一的

2、流量公式，為量水槽設(shè)計(jì)選型及優(yōu)化提供依據(jù)。文章的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論有:
　　(1)根據(jù)已知的渠道相關(guān)數(shù)據(jù)，基于臨界流理論和水力學(xué)相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)量水槽及試驗(yàn)方案，建立弧腳梯形渠道無喉道量水槽三維模型，為后期數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。通過對(duì)試驗(yàn)方案中所選渠道在不同底坡和收縮比條件下模擬流量和渠道流量的水量平衡誤差進(jìn)行比較分析，證明了所建立模型與相應(yīng)參數(shù)具有較高可靠性。
　　(2)研究不同底坡和收縮比下渠道流量—水位關(guān)系表明，渠道底坡i和

3、底坡ε對(duì)形成統(tǒng)一水位流量—關(guān)系曲線影響較大。同一渠道，隨著喉寬和收縮比的減小，可以在較大底坡范圍內(nèi)形成統(tǒng)一穩(wěn)定的水位—流量關(guān)系，最大底坡可取i=1/2800。
　　(3)研究不同工況下的上游壅水高度、上游傅汝德數(shù)和水頭損失的變化規(guī)律，可知收縮比的對(duì)于各水力特性的影響明顯大于底坡變化。因此，在選擇底坡和收縮比難以同時(shí)滿足灌區(qū)對(duì)量水設(shè)施要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮收縮比的取值，以盡可能降低水頭損失和渠道壅水高度，減小水量平衡誤差。
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