竖缝位置对异侧竖缝式鱼道水力特性的数值模拟与分析

异侧竖缝式鱼道具有能较好适应水位变化、消能效果明显和水流流态较好等特点。根据设计准则,对研究区域内的鱼道进行体型设计,采用数值模拟的方法,探究竖缝位置变化对异侧式竖缝鱼道水力特性的影响。模拟结果表明：竖缝位置对异侧竖缝式鱼道池室最大流速几乎没有影响,对主流区最大流速沿程变化影响较小;随着竖缝中心逐渐向池室中央靠近,主流区沿程最大流速衰减率先逐渐变大后趋于饱和;主流区左上部分回流区大部分流速逐渐减小后又增大,右下部分回流区大部分流速逐渐增大,两侧回流区面积比值逐渐减小;竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的0.13～0.50时,池室内紊动能最大值变化范围在0.074～0.116 m²/s²之间;竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的0.23～0.40时,池室内水流流态最佳,能显著提高研究区域内的半洄游性鱼类的洄游效果。研究结果对相关鱼道工程的设计具有参考作用。     

多折回通道型同侧竖缝式鱼道竖缝流速特性研究

多折回通道型同侧竖缝式鱼道水力特性复杂,竖缝流速特性是研究的重点问题。针对多折回通道型同侧竖缝式鱼道进行模型试验研究,系统分析了鱼道竖缝流速特性。试验选择了3组不同流量、水位工况,实测了不同工况下竖缝表面及底部流速沿程分布情况,总结了多折回通道型鱼道在不同通道区段竖缝流速沿程分布规律,分析了影响竖缝流速大小的因素。针对工况3竖缝流速偏大的问题,试验采取了对鱼道边壁加糙的优化设计方案。边壁加糙措施增强了鱼道的消能作用,有效降低了鱼道竖缝流速大小。试验研究成果对类似鱼道工程设计及研究具有很好的借鉴意义。     

异侧竖缝式鱼道的数值模拟及试验研究

竖缝式鱼道具有隔板型式简单、水流条件好、主流位置明确等特点,适宜喜爱不同水层鱼类洄游,是目前应用最为广泛的过鱼工程。参考规范要求,以实际工程为例,初步设计3种鱼道池室隔板型式,利用数值模拟的方法,以第1种鱼道池室结构搭建数学模型计算出的竖缝位置流速和池室表层水流流态,与物理模型试验结果进行对比,验证数学模型隔板型式尺寸优化的合理性。根据池室内的水力特性优化隔板型式,对确定的优化隔板型式以比尺为1∶5的局部物理模型试验对不同竖缝处不同水深进行流速测量,以尺为1∶20的整体物理模型试验对竖缝处流速以及沿程水深进行测量。试验结果表明,当鱼道出口水深不小于进口水深时,即运行工况1和运行工况4,各隔板竖缝附近流速均小于设计流速1.2 m/s,当鱼道出口水深小于进口水深时,即运行工况2和运行工况3,鱼道进口处隔板竖缝附近流速较大,运行工况2时,最大流速为1.319 m/s;运行工况3时,最大流速为1.561 m/s,均超过设计流速1.2 m/s。建议鱼道在工况1和工况4条件下运行。同时对始水状态下鱼道的水力特性进行分析,建议采用流速为4 m/s的冲击流速值加强对鱼道首部数级水池隔板与导板的结构设计...     

单个池室竖缝宽度束窄对鱼道水力特性的影响

针对实际工程中因施工工艺等原因造成鱼道竖缝尺寸误差对过鱼效果的影响,通过物理模型试验,进行了单个池室竖缝宽度束窄对鱼道水力特性的影响研究.试验表明,当鱼道某个竖缝束窄后,竖缝上游侧池室水深增加并形成壅水曲线,影响范围可达5～15个池室,下游侧池室水深急剧降低后又很快恢复,仅影响1～2个池室.当束窄程度达到40％(k=0...     

一种消能通道与过鱼通道独立的新式Tesla阀鱼道及其水力特性研究

Tesla阀特殊的结构形式,可以将反向流入的水流分别导入直/弯两组通道,并在导流柱末端摩擦碰撞进行消能,使池室内流速大大削弱。这种独特的流动特性非常适合用于设计鱼道,然而直接移用Tesla阀原始结构作为鱼道已被证实具有显著局限性。对原Tesla阀鱼道进行了结构优化,通过调整池室直/弯道宽度比,镂空导流柱并增加开口端长度等措施,得到了一种消能通道与过鱼通道相对独立的新式Tesla阀鱼道。利用数值模拟对比了优化后Tesla阀式鱼道与原方案的水力特性参数,重点分析了新式Tesla阀鱼道的流速变化规律、流场及紊动能分布情况。结果表明：新式Tesla阀鱼道相较于原方案具有明显优势,在保证消能效率不变的前提下,有效改善了池室流态,整体流速和紊动能较原方案更小。新方案显著提升了休憩区占比,池底比降范围为1%～3%时,原Tesla阀鱼道中休憩区占比为8.5%～1.2%,而新式Tesla阀鱼道内休憩区占比为44.7%～25.8%,增加了鱼类上溯成功的可能性。新方案池室内流速和紊动能随着底坡比降增加而增加,但过鱼通道内始终保持较低流速,而大流速主要出现在消能通道内。前两级池室消能通道中最大流速增涨率较高,...     

矩形无喉段量水槽水力特性数值模拟研究

利用Fluent软件,采用VOF法和κ-ε紊流模型对矩形无吼段量水槽水力特征进行三维数值模拟,得到沿程水面线及其流速分布规律,并将模拟结果与实测结果以及公式计算结果进行对比验证,结果显示,模拟结果与二者的吻合度较好.在确定模拟准确性的前提下,对其水力特性进行分析,为矩形无喉段量水槽的设计和优化提供一定依据.     

膜缝灌入渗特性的数值模拟及简化模型研究

基于非饱和土壤水运动的基本方程建立了膜缝灌的土壤水分运动基本方程,利用SWMS-3D软件模拟了不同处理下膜缝灌的累积入渗量及土壤湿润体含水量分布,模拟值与实测值比较接近,表明所建模型能较好的表征膜缝灌的土壤水分运动。分析了不同要素组合下膜缝灌的入渗特性、土壤湿润体水分分布和平均入渗水深,在此基础上建立了膜缝灌的平均入渗水深简化模型,试验验证结果分析表明所建膜缝灌平均入渗水深简化模型可用于计算膜缝灌平均入渗水深。