文摘gydF4y2Ba

弯曲通道作为溢洪道的流槽是复杂由于湍流,冲击波的存在和振动。这些横电波会损坏液压结构。我们本文的目的是探讨水面的分布在五和五个相对曲率弯曲通道gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba不同的斜坡底部(1%,2%,10%,18%)和三种不同的截面。给出一个解决方案的目标是减少内部和外墙之间的高度差。为了实现这一目标,我们使用物理模型探讨流模式,探索关键区域和测试几个解决方案有更好的性能。计算结果的可靠性和准确性验证使用的物理模型为每个测试案例。此外,测量数据之间的比较,理论计算和数值结果,找到一个合适的法律最大的波高和弯曲之间的数字。此外,导墙的最优位置被确定在实际工程溢洪道。物理模型和数值模拟的结果显示出良好的协议;因此,数值模型可以起到至关重要的作用以研究水力参数,液压压力和速度场,并找到解决方案的问题,发生在这些结构。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

众所周知,地形和地质条件使它有时不可避免的构造与弯曲溢洪道。这些弯曲溢洪道槽中发挥主要作用产生扰动,冲击波(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),和振动。这可能会导致严重的水力空化问题的槽溢洪道和盖茨后底部出口(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

旨在理解行为的这些横电波也叫公鸡尾巴波(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba弯曲的超临界流槽,大量的研究都是基于几个作者。gydF4y2Ba

Ippen一会儿和克纳普gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)第一项研究。他们与不同的相对曲率半径进行了一些测试,和他们给了第一个公式来估计波的最大和最小高度发生弯曲的通道。gydF4y2Ba

Reinauer和海格gydF4y2Ba6gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba9gydF4y2Ba研究了超临界流使用弯曲实验。他们描述了流动条件和波极值作为弯管数量的函数和波配置文件的帮助下三个渠道。gydF4y2Ba

其他一些研究人员专注于同一主题介绍了由[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba12gydF4y2Ba)使用二维浅水方程来计算弯管流的水力参数。gydF4y2Ba

在文献中,我们发现两种类型的弯曲流:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba弱弯流:这个概要文件之间的水墙内外几乎是梯形和持续。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba强劲的弯曲流:流动分离,我们观察到高水位的外墙相比内壁。此外,横向表面轮廓几乎有一个三角形的形状gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

此外,弯曲超临界流产生冲击波;因此,减免流入高不稳定的液压跳夹带大量的空气,这导致大量的液压问题,即空化,能破坏降落伞(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

此外,这些鸡尾波的高度增加而增加的弗劳德数和曝气流量(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]、[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

本研究的目的是模拟案例:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba三个弯曲渠道不同gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba底部出口有两个曲率下游的大门。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba弯曲溢洪道槽。gydF4y2Ba

目的是理解流动行为,斜率的影响,和相对曲率gydF4y2Ba 对于不同的排放(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba并与数值模拟对比使用3 d水力流的水力参数如水面、速度场和弗劳德数。第二个目标是验证解决方案的隔墙。分隔墙起着至关重要的作用的水平衡剖面和避免建立一个漩涡或停滞区流形成的水跃。的停滞区为低排放,创建生成一个超然的喷气滑雪跳跃问题,因为没有足够的流动动能远离大坝起飞。gydF4y2Ba

5物理模型,以探讨流动行为模式,速度场,在曲率最大高度,来验证这些结果。gydF4y2Ba

2。材料和方法gydF4y2Ba

2.1。物理模型gydF4y2Ba

实验是完全基于一个三维物理模型在这项研究中,为了观察3 d效果的条件,并对流动行为有一个更好的主意。gydF4y2Ba

实验装置由:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba上游的部分是一个矩形盆地与维度(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba下游部分也是一个矩形流域为研究的问题与冲刷问题;这部分超出了本文的范围。gydF4y2Ba

仪表gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba轧制与高精度仪表用于测量高度高于堰流(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba动态压力传感器频率500赫兹(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba电磁流量计测量流量(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba皮托管测量速度(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba

溢洪道的物理模型是基于定义的弗劳德相似:gydF4y2Ba

确保我们有模型和原型之间的相似的流动规模效应,我们必须验证特定标准,取决于两个数字Re(雷诺数)我们(韦伯数),由以下方程:gydF4y2Ba

我们知道,航空运输的模型主要是通过规模效应的影响;因此,下列条件必须验证:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba

的几何侧槽溢洪道弧形滑槽,如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba为我们的案例研究是由:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba侧槽与l形堰槽。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba弯曲通道的曲率半径400米。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba跳台滑雪最后作为消能工。gydF4y2Ba

第二个案例研究中,图中所示的曲线gydF4y2Ba2gydF4y2Ba是由:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba通道宽度为8.8米,两个曲率半径100米和70米。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba长度是133米,坡度为1%。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba两堵墙两侧的通道和一个5米的高度。gydF4y2Ba

为了研究和探索测试超临界流的流模式和弯曲通道,5个模型规模的1/40。gydF4y2Ba

了解曲率和底坡的影响渠道的液压结构,我们不同的相对曲率从0.075到0.125,和斜坡底部从1%降至18%。gydF4y2Ba

我们选择了测试的选择几个变量数值,然后使用实验数据验证结果。gydF4y2Ba

在第一部分中,我们将测试几个几何图形(见表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba不同的斜坡和不同gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba试图理解的行为冲突的水面的墙壁弯曲的通道,通过理论计算,数值和物理模型。gydF4y2Ba

我们将水高度的最大值为每一个案例中,每个波角的水面gydF4y2Ba变化从0°30°。gydF4y2Ba

弯曲溢洪道的滑槽,排放0.5米至4.8米之间的不同(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

案例研究的底部出口,我们测试了放电gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

将样本的实验室数据与数值方法相比,对于每一个研究的一部分。gydF4y2Ba

我们研究中,底部出口的情况下,盖茨,后一部分自由表面的部分,由两个曲率与两个曲率半径100米和70米,分别(图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

水位的计算增加的这部分是为了验证设计的通道放电。超临界流,所以重力波曲率的清单。gydF4y2Ba

比较水的表面物理模型与计算流体动力学(CFD),和验证的最大和最小深度水面为了避免溢出在墙上。gydF4y2Ba

2.2。理论计算gydF4y2Ba

流向的变化产生的弯曲的通道,在超临界政权,产生两个冲击波:积极生产水深的增加和消极涉及不到统一的深度(深度gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)(见图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(a))。gydF4y2Ba

由于横波,人物gydF4y2Ba3gydF4y2Ba显示冲击波的形成在墙上的形式曲折(波的干涉原理)。这些干扰已被证明在位置创建波角的倍数gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba例如,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba …(见图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

这个角gydF4y2Ba由两个波前的初始方向流动取决于曲率的弗劳德数上游gydF4y2Ba和大约由以下方程给出:gydF4y2Ba

这个角gydF4y2Ba决定,作为溢洪道槽的宽度的函数gydF4y2BabgydF4y2Ba和曲线的半径gydF4y2BaRgydF4y2Ba由:gydF4y2Ba

最大和最小的水的高度估计使用以下公式:gydF4y2Ba

这个角gydF4y2Ba显示的地方,沿着弯曲的通道,最大和最小的水的高度胎侧上首次建立了。gydF4y2Ba

2.3。液压测试gydF4y2Ba

Reinauer和海格gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)进行实验工作在超临界流的水力特性在弯曲矩形通道,其目的是定义速度分布和整个通流面积曲线。gydF4y2Ba

关于速度分布,这些测试表明,该速度保持不变,横渡英吉利海峡,等于速度的方法gydF4y2Ba除了边界层和壁分离区。gydF4y2Ba

至于水面,暴雨流导致重大变化海峡对岸。对于小的值意味着curvatureuregydF4y2Ba ,gydF4y2Ba最大高度(指数gydF4y2BaegydF4y2Ba)内部和外墙是由:gydF4y2Ba

这表明该产品在方程(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)是参与这一现象,弗劳德数占主导地位的结构冲击波。gydF4y2Ba

从实验的角度来看,只有号码gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba称为弯曲数量,必须改变而不是一个独立的弗劳德数和相对曲率的变化。gydF4y2Ba

在实践中,我们主要是兴趣的最大高度冲击波规模墙壁。让gydF4y2Ba沿着曲线和最大高度gydF4y2Ba是相应的最低高度。所以gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba 相对价值。液压测试取得了以下结果:gydF4y2Ba

极端波的位置定义的角度,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba分别取决于产品gydF4y2Ba并遵循:gydF4y2Ba

的最小波高(给予确切的关系gydF4y2Ba ):gydF4y2Ba

3所示。数值模型gydF4y2Ba

有许多步骤为了建立数值模型(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba建模的目的的定义:这一步是至关重要的对于理解我们的系统和初始参数。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba规范的模型的假设,解决这个问题的规模,和模型的灵活性。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba定义的数学模型。gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba选择的参数影响我们的系统中,灵敏度分析,建模的方法,和解决的方法。gydF4y2Ba(v)gydF4y2Ba方法选择初始参数(理论计算、实验数据、基准…)。gydF4y2Ba(vi)gydF4y2Ba修复标准的收敛性、稳定性和准确性的目的是保证模型的性能。gydF4y2Ba(七)gydF4y2Ba验证结果和结果的系统测试和检查。gydF4y2Ba(八)gydF4y2Ba估计的不确定性,取决于模型的目的。gydF4y2Ba

对于几何,我们使用免费的CAD软件(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba)为了画出几何图形的案例研究。gydF4y2Ba

我们使用软件3 d水力流动,这是最好的CFD软件,目的的自由表面流动模型对超临界流流弯曲。gydF4y2Ba

的整体数值模拟,模型如下:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba二阶精确度。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba压力解算器:隐式。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba粘性应力解算器:显性和有时逐次超松弛法(SOR)。gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba动量平流:二阶。gydF4y2Ba(v)gydF4y2Ba流体解算器:解动量和连续性方程。gydF4y2Ba

3.1。网格敏感性分析gydF4y2Ba

网格收敛性分析包括不同大小的网格是对每一个案例研究,以选择适当的适当的单元尺寸。gydF4y2Ba

的网格收敛性研究表明,弯曲的通道gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba最佳的细胞大小是0.2米(见表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

正确的值细胞的大小是通过比较发现水力参数的计算值与物理模型中找到。gydF4y2Ba

整个侧溢洪道弧形滑槽,我们使用两个细胞大小的0.5米和0.7米,我们发现适当的细胞大小是0.5米。gydF4y2Ba

网格总数80000个细胞和1600万之间变化。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba总结了测试例细胞的大小和数量为每个测试案例。gydF4y2Ba

3.2。湍流模型:运行控制方程gydF4y2Ba

在大多数工程应用程序中,我们使用了模型(Reynolds-averaged n - s方程)为了湍流模型。gydF4y2Ba

对于我们的模拟,我们利用了方程(RNGgydF4y2Ba ),gydF4y2Ba为了关闭系统并获得使用有限体积方法的代数方程。流3 d计算平均水力参数的值为每个细胞使用交错网格系统(gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

解决这些管理(gydF4y2Ba),从表的帮助下常量gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,给出了速度、压力场和水面的跟踪(方程(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba))。gydF4y2Ba

使用的控制方程和常数一样。gydF4y2Ba

3.3。自由表面模型gydF4y2Ba

流体的体积(受到)方法可以估算出水面。gydF4y2Ba

受到方法利用分式函数gydF4y2Ba作为一个指标来确定细胞的百分比装满了水,空气,或两者兼而有之(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

软件利用Tru-VOF方法跟踪水和空气之间的接口。gydF4y2Ba

受到方程界面跟踪:gydF4y2Ba

3.4。边界条件gydF4y2Ba

四个常见的边界条件:gydF4y2Ba

(我)gydF4y2BaS(对称):这是默认条件表明你没有条件检查这方面,或者你正在与一个控制体积。gydF4y2Ba(2)gydF4y2BaW(墙):表明包含流方面是一堵墙。gydF4y2Ba(3)gydF4y2BaP(指定压力):代表米的压力可能对应于液体的高度在一个方面或液体的分数等于0(总没有水)指定的大气方面的顶部网格。gydF4y2Ba(iv)gydF4y2BaO(流出):说明了方面可以放电流出。为了避免水,构建块。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba显示了边界条件用于测试用例。gydF4y2Ba

我们选择了两个街区的选择以优化解决方案和数值计算时间。gydF4y2Ba

1:进口边界条件指定一个固定的压力(放电),底部和侧壁设置为无滑动条件等价的粗糙度gydF4y2Ba 根据树脂玻璃表面属性。顶部边界固定大气压力(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba出口边界被配置为流出将零梯度条件下为了让流进入块2。gydF4y2Ba

块2:进口边界是指定的出口状况,轮胎被设置为对称条件。顶部边界固定大气压力(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba出口边界被配置为流出,将零梯度条件(见图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

4所示。结果与讨论gydF4y2Ba

4.1。水位在横断面图gydF4y2Ba

模拟水面资料三个截面为每个测试案例。gydF4y2Ba

每个部分的水面是发现gydF4y2Ba值10°20°和30°。gydF4y2Ba

我们选择这些位置,因为在这些地区,水面的最大高度。gydF4y2Ba

为gydF4y2Ba 斜率为1%,对于弯曲通道宽度为8.8米,三个部分的横截面的水位增加而增加的排放,和最大的水高度观察到右墙(见图gydF4y2Ba5(一个)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 (b)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 (c)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在第一部分中,我们观察到的水位急剧增加与其他章节2和3,水面的变化是温和的。gydF4y2Ba

的相对曲率gydF4y2Ba 斜率为2%,对于弯曲通道宽度为8.8米,三个部分,水位在截面增加而增加的排放(见图gydF4y2Ba5 (d)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 (e)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 (f)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

只有小偏差可以找到与水面相比具有相同的几何参数。gydF4y2Ba

斜率加速流动,但降低了水位略。gydF4y2Ba

相同的流动模式中可以看到部分3号。最低高度记录在本节中,因为它已经消散一部分流液压能源由于胎侧弯曲通道摩擦。gydF4y2Ba

的相对曲率gydF4y2Ba 斜率为10%,弯曲通道宽度为3米,三个部分,水位在截面增加而增加的排放(见图gydF4y2Ba5 (g)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 (h)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5(我)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

第一部分的水位上涨迅速增加的排放。gydF4y2Ba

第二部分,头放电gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba它可以注意到水配置起来很快与排放高于1米相比,其他水面几乎保持稳定。gydF4y2Ba

第三节,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba水资料急剧上升,并达到最大高度。头的排放gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba水位显示一些波动;此外,这些指控水面是不稳定的,因为冲击波和水翼的存在。gydF4y2Ba

为gydF4y2Ba 斜率为10%,弯曲通道宽度的2 m,三个部分,水位在截面增加而增加的排放(见图gydF4y2Ba5 (j)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 (k)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5(左)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

第一部分的水位下降迅速增加的排放。gydF4y2Ba

第二部分,头放电gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba可以看出水配置文件保持恒定水准与排放高于1米,水面急剧攀升。gydF4y2Ba

第三节,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba水资料仍略常数。头的排放gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba水位显示了一些波动和水翼(公鸡尾巴波)。gydF4y2Ba

这些新奇的算盘是,他们允许这些截面的波高的评估分级的目的初始设计的侧壁。gydF4y2Ba

4.2。拟合的最大高度弯曲通道使用权力和二阶多项式法gydF4y2Ba

我们已经表明,最大高度的研究部分弯曲通道遵循幂律为超过83%的部分(12)10部分,和其他人跟随一个多项式法作为弯管数量的函数gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

它已经表明,最大的波高gydF4y2Ba遵循两个合适的法律案例与相关系数测试gydF4y2Ba在0.72和0.997之间(见表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

波高是由经验公式(方程(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba)):gydF4y2Ba

这些配件的新奇的法律是,我们可以估计的最大高度gydF4y2Ba使用数据gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(一),gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(b)gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(c),为了估计胎侧的高度弯曲的通道,当地的速度在每一个部分,初始设计阶段的弗劳德数,然后验证最优变异的物理模型与成本的优化建设的物理模型和计算成本。gydF4y2Ba

数据给出一个比较数值模拟计算的值指出CFD和价值观来源于物理模型实验指出。gydF4y2Ba

这些图表的统计拟合法律允许获得不同截面测试(gydF4y2Ba °20°30°)。gydF4y2Ba

这些图表允许给一个估计的最大高度的水平弯曲通道。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba给出的值拟合常数gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba,gydF4y2BaCgydF4y2Ba两个法律和适用性的范围。gydF4y2Ba

4.3。底部出口gydF4y2Ba

4.3.1。理论和数值计算gydF4y2Ba

理论计算imaximum和最低水位底部出口使用方程(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)- (gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)。结果如表所示gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在底部的情况下出口,我们观察从数值模型的结果(图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),我们有两个最大高度gydF4y2BaHgydF4y2Ba_{max-1gydF4y2Ba}和gydF4y2BaHgydF4y2Ba_{max-2gydF4y2Ba}。外壁附近的水位高相比,内壁,由于离心力的作用gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。我们可以清楚地看到在两者之间的过渡区弯曲通道鸡尾波的存在,这产生了大量的空气和动荡。gydF4y2Ba

相对平均误差(RME)由这个公式给出:gydF4y2Ba

从物理模型获得测量值。gydF4y2Ba

计算值来源于CFD计算。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba6gydF4y2Ba表明第一水平曲率理论最大高度为3.9米,而一个最大高度4.39米测量的物理模型,它代表了RME的11.16%。此外,第二曲率计算值为4.3米,4.71米测量的对应值,RME的8.7%gydF4y2Ba

4.3.2。流模式gydF4y2Ba

从数据gydF4y2Ba7gydF4y2Ba和gydF4y2Ba8gydF4y2Ba说明了水位,很明显,我们有波动弯曲通道。gydF4y2Ba

在物理模型的试验,我们已经注意到增加水位在外墙与内壁(参见图进行比较gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

另外,我们观察到一个十字路口的扰动区两个曲率与一些水的翅膀。扰动由于第一个曲率传播的方向流,发现第二个曲率,这将扩大这种干扰的影响。因此,我们有高水平的水在物理模型对理论计算和CFD方法(见图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba7gydF4y2Ba和gydF4y2Ba8gydF4y2Ba显示水位在左和右墙的底部出口项目的测试头放电。gydF4y2Ba

表中的值gydF4y2Ba5gydF4y2Ba和gydF4y2Ba6gydF4y2Ba验证数值模拟。值的实验测量表明一个好的协议发现数字水位,但有些小偏差,可以解释为肿胀水面由于干扰的冲击波扰动区。gydF4y2Ba

右墙的一部分,最大高度4.35米左部,值是4.48。gydF4y2Ba

这些结果表明,我们可以使用数值模拟的结果估计墙的高度使用的物理建模和优化它们。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba给了RME的测量和数值计算水墙的高度。gydF4y2Ba

这是明显的从图gydF4y2Ba9gydF4y2BaRME不超过15%的数值模拟值和实验。gydF4y2Ba

这种差异可以解释为该区域中产生大量的空气,因为空气混合。gydF4y2Ba

空气量的研究中产生这个关键区域(两个曲率的交集是超出了本文的范围)。gydF4y2Ba

4.4。造型的溢洪道导墙gydF4y2Ba

曲率溢洪道槽创建一个流不对称的曲率(见图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

这种现象引起漩涡,漩涡,水跃将阻碍流动而引起的侵蚀溢洪道的左墙槽。gydF4y2Ba

这个空区在跳台滑雪(图可见gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)已经证实了物理模型的结果(数据gydF4y2Ba12gydF4y2Ba和gydF4y2Ba14gydF4y2Ba)。该区域的停滞了本质上的低排放,因为没有足够的流动动能打击离心力[18]由于曲率上游跳台滑雪。因此,飞机不起飞下游溢洪道和生成涡(图gydF4y2Ba12gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

4.5。水面与导墙gydF4y2Ba

解决这一现象,考虑到槽的宽度,建议的解决方案包括安装隔离墙,厚1米,内外壁高度一样。分隔墙位于中间的宽度弧形滑槽溢洪道为了有一个平衡分布的水面区域(见图gydF4y2Ba13gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

添加隔墙后,我们注意到数值和物理模型的结果与一些最小偏差呈现一个好的协议。gydF4y2Ba

数值结果可用于胎侧大约设计,同时对实验数据的验证可以用于优化墙的高度。gydF4y2Ba

4.6。造型的溢洪道导墙gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba14gydF4y2Ba显示了隔墙的几何形状及其大小。gydF4y2Ba

仿真溢洪道的分隔墙给一个满意的结果的分辨率问题。流,如图gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,成为对称的左和右导墙。gydF4y2Ba

导墙的加入降低了流动分离的内壁和改善槽中的流动行为和跳台滑雪。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba16gydF4y2Ba和gydF4y2Ba17gydF4y2Ba显示所提议的解决方案的有效性和效率的平衡分布的流的全宽槽。gydF4y2Ba

它也指出,水射流变得分布在整个宽度的跳台滑雪,这将允许它起飞尽可能大坝的下游。gydF4y2Ba

5。结论gydF4y2Ba

摘要流模式使用CFD研究和实验结果,对两个案例研究:侧槽溢洪道弧形滑槽和底部出口大门后两个曲率。gydF4y2Ba

分析导致以下的观察和结论:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba基于提高三维数值模型gydF4y2Ba湍流模型被用来研究流动行为。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba超临界弯流包含大量的困难,冲击和振动。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba数值方法和测量数据显示一个公平的协议的情况下弯曲的槽。gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba在底部出口的情况下,大量的空气由于干扰流动的扰动区。gydF4y2Ba(v)gydF4y2Ba没有导墙提供了一个不平衡的水流动配置文件并创建涡在跳台滑雪。推荐使用这个解决方案的最终设计溢洪道为了避免这个大问题。gydF4y2Ba(vi)gydF4y2Ba分隔墙的实现起着至关重要的作用在平衡墙之间的水面;此外,停滞区已经消失了,这允许流动动能需要尽可能下游大坝起飞。gydF4y2Ba(七)gydF4y2Ba最好的作者的知识对于超临界弯曲流,仍有工作要做研究方面尚未获得关注,例如,斜率和冲击波的影响条件。gydF4y2Ba

符号gydF4y2Ba

VgydF4y2Ba:gydF4y2Ba	流速度(米/秒)gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba:gydF4y2Ba	引力常数[m /gydF4y2Ba]gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba:gydF4y2Ba	流深度[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	(公斤/水密度gydF4y2Ba]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	水的表面张力(N / m)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	水的运动粘度(gydF4y2Ba/秒)gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba:gydF4y2Ba	上游的水高度曲率[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	流的弗劳德数上游的曲率gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	角形成的两个波前的初始方向流动gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	中央角由几何因素决定的gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba:gydF4y2Ba	湍流动能(gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	湍流能量耗散率gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	速度分量的gydF4y2Ba(米/秒)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	的有效扩散系数gydF4y2BakgydF4y2Ba,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba分别gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	动荡的动力粘度(gydF4y2Ba/秒)gydF4y2Ba
GgydF4y2Ba:gydF4y2Ba	由于剪切湍流的产生gydF4y2Ba
RME:gydF4y2Ba	相对平均误差gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	最大高度水位在底部出口[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	最小高度水位在底部出口[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	速度的方法gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	平均曲率gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba:gydF4y2Ba	通道的宽度[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	曲率半径[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	理论最大高度[m]gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	水柱高度的方法[m] .gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	最小的波高gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	最大的波高gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	弯管数量gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	最低波角gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	最大的波角。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

使用的数据可用性支持本研究的发现是包含在这篇文章。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这篇文章是由Hassania学院的公共工程和摩洛哥液压实验室(水力学实验中心)。gydF4y2Ba