弱混合条件下支流入汇口水力特性数值模拟

TV143; 库区河道中支流来流较小时,水体和污染物受到干流的阻碍作用滞留在支流入汇口,严重时易在支流暴发水华.采用数值模拟结合水槽实验的方法,研究了弱混合条件下支流入汇口的水力特性.采用RNG k-ε紊流模型封闭水流控制方程,建立了明渠交汇水流三维数值仿真模型,模拟所得垂向流速分布及流场矢量图等结果与水槽试验数据吻合程度较高.基于4种汇流比和3种交汇角工况的数值模拟结果,提出了弱混合条件下支流入汇口水流结构分区,分析了不同交汇条件对入汇口关键水力特性的影响.研究发现:弱混合条件下支流入汇口右岸产生回流形成回水区,左岸水体受到挤压形成加速区,回流流速峰值出现在近右岸壁面处;不同交汇角条件下回水...

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Published in中国农村水利水电 no. 8; pp. 120 - 134
Main Authors 陈雪妮, 杨中华, 尹炜, 吴菲, 白凤朋
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 长江水利委员会湖库水源地面源污染生态调控重点实验室,湖北 武汉 430051%湖北工业大学土木建筑与环境学院,湖北 武汉 430068 15.08.2023
武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072%长江水资源保护科学研究所,湖北 武汉 430051
Subjects
紊动能
水力特性
confluence
tributary backwater zone
hydraulic properties
支流回水区
数值模拟
turbulent kinetic energy
干支流交汇
numerical simulation
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ISSN1007-2284
DOI10.12396/znsd.222476

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Summary:TV143; 库区河道中支流来流较小时,水体和污染物受到干流的阻碍作用滞留在支流入汇口,严重时易在支流暴发水华.采用数值模拟结合水槽实验的方法,研究了弱混合条件下支流入汇口的水力特性.采用RNG k-ε紊流模型封闭水流控制方程,建立了明渠交汇水流三维数值仿真模型,模拟所得垂向流速分布及流场矢量图等结果与水槽试验数据吻合程度较高.基于4种汇流比和3种交汇角工况的数值模拟结果,提出了弱混合条件下支流入汇口水流结构分区,分析了不同交汇条件对入汇口关键水力特性的影响.研究发现:弱混合条件下支流入汇口右岸产生回流形成回水区,左岸水体受到挤压形成加速区,回流流速峰值出现在近右岸壁面处;不同交汇角条件下回水区长度大小为:150°>30°>90°,回水区长度随着汇流比增加而逐渐减小直至回水区消失;回水区最大宽度处距交汇区距离与汇流比成反比;入汇口紊动能峰值区域面积和峰值大小与汇流比成反比,与交汇角成正比,交汇角对紊动能的影响较汇流比更大.
ISSN:1007-2284
DOI:10.12396/znsd.222476