丁坝长度对回流长度影响的数值模拟研究-论文.pdf

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1、沈阳农业大学学报，2014—04，45(2)：195—199JournalofShenyangAgricuhuralUniversity，2014—04，45(21：195—199丁坝长度对回流长度影响的数值模拟研究郑艳，魏文礼，刘玉玲(西安理工大学水利水电学院，西安710048)摘要：为了改善丁坝后因回流导致的流态恶化、泥沙淤积等问题，进一步研究丁坝长度对回流区长度的影响。运用计算流体力学(CFD)方法，对宽浅河道中非淹没丁坝的流场进行二维数值模拟研究，并与试验值进行对比。结果表明：RNGk-6模型能够较好地模拟丁坝下游的回流尺度，能够

2、较好地描述丁坝下游实际回流的产生、扩散及消失过程。说明在宽浅河道中，丁坝长度对回流长度显著影响，丁坝越长，回流边线越长越宽；河宽束窄系数随丁坝相对长度增加而增大，两者呈线性关系。关键词：丁坝；数值模拟；回流长度DOl：10．3969／i．issn．1000—1700．2014．02．014中图分类号：S157．1文献标识码：A文章编号：1000—1700(2014)02—0195—05InfluenceofSpur-dikeLengthontheRecirculationScalebyNumericalSimulationZHENGYan

3、，WEIWen-li，LIUYu-ling(CollegeofWaterConservancyandHydropower，Xi"anUniversityofTechnology，Xi"an710048，China)Abstract：Inordertosolvethedeterioration，sedimentdepositionproblemscausedbyrecirculationflowsduetospurdikes，theinfluenceoflengthofaspurdiketothelengthofrecirculationz

4、onewasstudied．Themethodofcomputationalfluiddynamics(CFD)wasusedtonumericallystudythe2Dflowfieldinwideandshallowregionwithanon—submergedspur-dike．ThecomparisonofmeasureddataandthesimulationresultsshowedthattheRNGk一modelcouldbettersimulatethedikeanddescribetheactualcharacte

5、risticsgeneratedspur-dikes，therecirculationdiffusionanddisappearingprocess．Theflowstructureswithdiferentlengthsofspur—dikeunderthesameconditionsweresimulatedwiththemode1．Bythedimensionalanalysisandthecomparativeanalysisofnumericalsimulationresults，therelationofgroinlength

6、andrecirculationsealewasobtained．Thelongerthespur-dike，thelongerandwidertherecirculation；thecoeficientofriverbeingnarrowedincreaseswiththeincreaseofrelativelengthofaspur—dike．Keywords：spur—dike；numericalsimulation；recirculationscale在航道整治、防洪护岸工程中，丁坝是一种常见的建筑物，其重要功能有调整河道宽度、增

7、深航道、减缓近岸流速、促使泥沙淤积以达到保护堤岸的目的等【1]。近几年来，国内外学者通过试验与计算在丁坝绕流的研究上取得了较大进展，主要表现为：对丁坝绕流机理的探讨、对坝后回流区域长度的认识、丁坝局部水头损失计算、丁坝作用下河床演变的规律、丁坝绕流的数值模拟等闭。曹艳敏等[3]通过超声多普勒测速NDV对已形成冲刷坑情况的丁坝流场和紊动动能进行了细致的三维测量，得出冲刷坑的存在使得回流范围比平底情况有所减小，丁坝后回流区的水流和紊动动能分布有较大调整。窦国仁[41对丁坝下游回流问题进行了试验和理论研究，获得了有关回流长度和宽度的系统资料，利

8、用运动方程式、连续方程式和某些假定，从理论上导出了回流长度的计算公式、回流边线的计算公式和回流最大宽度的计算公式。ROBERTETrEMA等【5j进行了一系列水槽试验，得出模型水槽中剪应力参数