变态河工模型断面平均流速偏离度影响研究-论文.pdf

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1、第26卷第2期黄河水利职业技术学院学报Vol_26No．22014年4月JournalofYellowRiverConservancyTechnicalInstituteApr．2014变态河工模型断面平均流速偏离度影响研究王勤香，一，赵德华。(1．黄河水利职业技术学院，河南开封475004；2．小流域水利河南省高校工程技术研究中心，河南开封475004；3．云南省宣威市水务局，云南宣威655424)摘要：河工模型试验中。变态河工模型量测的断面平均流速与正态河工模型量测的断面平均流速有一定的偏离．变率取值越大，变态模型的断面平均流速与正态模型的断面平均流速偏离度越

2、大。通过同变率典型工程模型试验得出：变态模型的断面平均流速总体大于正态模型的断面平均流速。变态河工模型断面平均流速偏离度受变率选取、边界条件及流量大小影响，边界顺直、水流平稳处，变态模型的断面平均流速偏离度小于20％；边界变化较大、流态紊乱处，变态模型的断面平均流速偏离度大于20％。关键词：变态河工模型；变率选取；断面平均流速；偏离度；影响因素中图分类号：TV83文献标识码：A文章编号：1008—486X(2014)02—0001—040引言的公式，可得出如式(1)所示的变率限制式(相对保工程水流及泥沙问题研究的重要手段是采用证率为0．85)。河工模型试验。一般认

3、为，正态河工模型精确度往叼≤0．0319B／H+O．85(1)往高于变态河工模型。但受具体条件的限制，往往式中：B为河道内代表断面河宽；日为水深。不得不选择变态河工模型试验。由于量测的变态河将河宽、水深日的数值代人式(1)，可求得工模型的断面平均流速与正态河工模型的断面平叼≤3．74。均流速有一定偏离度。所以，研究变态模型不相似窦国仁从控制变态模型边壁阻力与河底阻力的的偏离程度与哪些因素有关、不同变率变态河工模比值以保证模型水流与原型相似的概念出发，提出型如何影响水流现象和水流速度、变态河工模型变了限制模型变率的关系式，如式(2)所示。率对断面平均流速的影响等偏离

4、度问题，可以修叼≤I+B／20H(2)正、还原变率选取对变态模型试验结果影响，提高将河道内代表断面河宽、水深H代人式(2)，变态模型试验精度，使变态模型较真实反映实际水求得叼≤5．54。流情况，为工程决策提供真实可靠的参考指导[。张瑞瑾等学者认为，过水断面水力半径对模型1变率取值及对水流运动的影响变态十分敏感。由此，推出变率指标表达式为1．1变态模型变率限制DR=(2+B／H)／(2rI+B／H)(3)变态河工模型中．水平长度比尺与垂向长度当变率7／=1～5时，将河道代表断面的河宽B、水深代人式(3)，可计算出模型变率指标DR=比尺的比值(r／=A／A)称为变率。

5、变率的选取关系到水流运动的相似程度。一系列的变率模型试验0．92～1．01．其值基本上位于模型与原型相似的理想区段(DR=0．95～1为理想区)。研究表明，当变率大于4、模型宽深比小于5时，模型变态对断面平均流速分布、弯道水流动力轴线根据以上分析。在变态河工模型试验中，变率取及其河床变形影响较大。张红武、李保如的研究结值限制为1～5。1．2变态河工模型变率对水流运动影响果表明，当变率卵=2～4时，模型变态对流场相似性在限制值范围内，变率越大，对水流运动的影响的影响较小[23。参考其提出的变态模型相对保证率收稿日期：2013—12—20基金项目：河南省教育厅科学技术

6、研究重点项目(12A570006)；黄河水利职业技术学院科研基金项目(2012KXJS003)作者简介：王勤香(1969一)，女，河南中牟人，教授，硕士，主要从事治河防洪及水力学研究与教学工作。王勤香，等：变态河工模型断面平均流速偏离度影响研究模型断面平均流速的相关关系，绘制不同流量下各处，流态平稳，偏离度小，平方差趋近1．O。同平顺边界量测断面两种模型流速对比套绘图(如图4所示)，条件下，流量不同，偏离度也不同，但偏离度并不随着从而研究变率对断面平均流速的影响。流量变大而变大。由图3可以看出．两种模型的断面平均流速呈多2．3影响变态河工模型断面平均流速偏离度的因

7、素项式关系，即y一0．0375x2+1．071+0．1588，平方差为根据苏丹SUE水电站和南水北调中线安阳河0．915。由图4可以看出，变态模型的断面平均流速总倒虹吸河工模拟试验数据可以得出：(1)同变率下，体大于正态模型的流速。因为边界条件不同，流量不不同流态及边界条件，偏离度及平方差不一样。所有同，各断面偏离度也不同。边界条件突变处(如河道分量、?贝0断面的正态模型流速与变态模型流速总体平方叉处)，流态紊乱，偏离度大，平方差小；边界条件顺直差为0．915。(2)边界突变、流态紊乱处，变态模型平3