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促淤板水流特性数值分析

黄伊偲 徐立君 程永舟 唐彬欣

黄伊偲,徐立君,程永舟,等. 促淤板水流特性数值分析[J]. 水利水运工程学报,2023(2):24-33. doi:  10.12170/20211224001
引用本文: 黄伊偲,徐立君,程永舟,等. 促淤板水流特性数值分析[J]. 水利水运工程学报,2023(2):24-33. doi:  10.12170/20211224001
(HUANG Yicai, XU Lijun, CHENG Yongzhou, et al. Numerical analysis of flow characteristics of perforated deposit-promoting plate[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023(2): 24-33. (in Chinese)) doi:  10.12170/20211224001
Citation: (HUANG Yicai, XU Lijun, CHENG Yongzhou, et al. Numerical analysis of flow characteristics of perforated deposit-promoting plate[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023(2): 24-33. (in Chinese)) doi:  10.12170/20211224001

促淤板水流特性数值分析

doi: 10.12170/20211224001
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(52071031);湖南省水利科技项目(XSKJ2019081-48);湖南省研究生科研创新项目(CX20200859)
详细信息
    作者简介:

    黄伊偲(1998—),女,湖南浏阳人,硕士研究生,主要从事河流动力学研究。E-mail:1057123039@qq.com

    通讯作者:

    徐立君(E-mail:747071120@qq.com

  • 中图分类号: TV85

Numerical analysis of flow characteristics of perforated deposit-promoting plate

  • 摘要: 在航道整治和河道治理工程中,常使用促淤结构来促进泥沙淤积、保护洲滩。结合导板结构与透水结构的特点,提出一种新型促淤护滩结构——开孔促淤板。为进一步分析开孔促淤板的促淤拦沙效果,基于RNG k-$ {\varepsilon } $紊流模型建立了三维开孔促淤板水流数值模型,并通过物理模型试验对数值模型进行验证。计算分析了流速、开孔率、相对单孔面积等因素对流速、减速率的影响,拟合得到最优开孔率与最佳单孔面积的预测经验公式。结果表明:相对单孔面积对板前流态影响较小,对板后的流速、流态及减速区的形成有影响;开孔率越大,板后减速效果越差,开孔率为30%时,近底区域减速效果最好;来流流速会影响开孔促淤板的减速效果,来流流速为0.2 m/s时减速效果最好。
  • 图  1  开孔促淤板结构示意

    Figure  1.  Schematic diagram of the structure of the perforated deposit-promoting plate

    图  2  数值水槽三维模型简图

    Figure  2.  Three-dimensional sketch of a numerical sink model

    图  3  数值水槽网格划分示意

    Figure  3.  Schematic diagram of numerical sink meshing

    图  4  物理模型试验

    Figure  4.  Physical model testing

    图  5  模型各断面垂线流速及水位验证

    Figure  5.  Verification and comparison of vertical velocity and water level at each section of the model

    图  6  不同孔数下30%开孔率下各断面垂线流速分布

    Figure  6.  Distribution of vertical flow velocity in each section under 30% opening rate with different number of holes

    图  7  开孔率为30%时板后5H内流线

    Figure  7.  Flow line of five times water depth away from the deposit-promoting plate with 30% opening

    图  8  不同开孔率下各断面垂线流速分布

    Figure  8.  Distribution of vertical flow velocity in each section with different opening rates

    图  9  不同开孔率下板前后流速减速率分布

    Figure  9.  Distribution of decelerations in front of and behind plates under different opening rates

    图  10  流速对开孔板减速率的影响

    Figure  10.  Effect of flow rate on deceleration rate of perforated plate

    表  1  试验工况

    Table  1.   Test working conditions

    模拟工况开孔率/%相对单孔面积/%纵向孔数流速/(m·s−1水深/m
    1561.1250.150.30
    21.404
    31.873
    42.802
    5460.7760.150.30
    60.965
    71.284
    81.923
    9400.4170.150.30
    100.486
    110.575
    120.714
    13300.2380.150.30
    140.277
    150.316
    160.385
    17300.3850.100.30
    180.20
    190.25
    200.30
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-24
  • 网络出版日期:  2023-03-08
  • 刊出日期:  2023-04-15

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