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尾水河道水流的定床模型试验及数值模拟研究

刘风学  
【摘要】: 由于天然河道水流及河床边界变化极其复杂,且相关变量太多,很多问题非现有理论所能描述,也难根据以往经验得到解决,因此河道水力模型试验就成为解决这类复杂问题的重要手段。在河道水力模型中,尤以河床在水流作用下不发生变形的定床模型应用最为广泛,在理论上和实践上都已比较成熟,当河段的边界过于复杂时,其直观、准确的优越性更为明显。但定床模型试验除有工程量大、周期长、费用高等局限外,还存在阻力相似、变态率和模型比尺的限制等问题,因此有必要进行深入细致的研究。 近年来,根据物理方程建立数学模型的数值模拟方法在河流问题的研究中,获得了广泛的应用。它具有灵活、快捷和节省人力、物力的优点。但由于水利工程中相当数量要研究的水流过程还不能组成封闭的方程组,因而使得数学模型的预报能力受到限制。目前,在许多情况下,常采用模型试验和数值模拟相结合的复合模型方法解决复杂的工程问题,并能获得比较满意的结果。 鉴于上述原因,本文所进行的工作主要集中在下面几个方面: 1.阐述定床模型试验的设计方法、变态率和模型比尺的界限,并结合太平湾电厂的具体情况,说明其定床模型设计的考虑方法,给出了试验结果。 2.采用一维水力学计算方法和二维浅水方程对大平湾电厂 尾水河道开挖工程进行数值模拟,从而使模型试验和数值模拟结 合起来,相互比较。 . 3.对河床的阻力系数、定床模型试验的比尺效应以及电厂下 。游清挖原则进一步研究,以期给出较明确的结论。


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