第1章 绪论 1
1.1 汤河水库概况及研究意义 1
1.1.1 汤河水库概况 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 弯道水流研究现状 4
1.2.2 弯道水流数值模拟研究 5
1.2.3 挑流消能研究 7
1.2.4 底流消能研究 10
1.3 基本理论 12
1.3.1 溢洪道的消能型式 12
1.3.2 陡槽弯道水流 15
1.4 主要研究内容 17
第2章 溢洪道模型设计与试验方案 19
2.1 模型设计及制作 19
2.1.1 相似准则的确定 19
2.1.2 模型的制作与安装 20
2.2 试验方案及数据采集 22
2.2.1 模型试验方案 22
2.2.2 测点的布置及试验数据的采集 22
第3章 溢洪道水流特性分析 29
3.1 溢洪道闸室的过流能力 29
3.2 溢洪道的水面形态与流速分布 30
3.2.1 进口段 30
3.2.2 原有工程段 31
3.2.3 收缩段 32
3.2.4 陡槽①段 34
3.2.5 弯道段 36
3.2.6 陡槽②段 42
3.2.7 消能段 43
3.2.8 海漫段 46
3.3 弯道冲击波水力计算 48
3.4 溢洪道的压强分布 50
3.5 汤河水库溢洪道设计方案存在的问题及优化建议 53
3.5.1 模型试验与设计方案对比 53
3.5.2 溢洪道设计方案存在问题及优化设计 58
3.6 本章小结 60
第4章 弯道水流数值模拟 63
4.1 紊流数值模拟研究发展 63
4.1.1 雷诺时均模型 64
4.1.2 重整化群模型 66
4.1.3 大涡模拟模型和直接数值模拟模型 66
4.2 弯道水流优化的工程方案设计 67
4.2.1 弯道水流优化工程措施概述 67
4.2.2 工程方案设计 69
4.3 数值模拟方法 70
4.3.1 自由水面的确定 70
4.3.2 复杂固体边界的处理 72
4.3.3 RNGk-ε紊流模型 73
4.3.4 方程的求解方法 75
4.3.5 边界及初始条件设定 77
4.4 数值模拟结果及试验结果对比分析 78
4.4.1 水面形态 78
4.4.2 水面线高程 79
4.4.3 流速分析 80
4.4.4 弯道压力分布 84
4.4.5 弯道流场分析 85
4.5 弯曲隔流墙法优化方案数值模拟结果分析 86
4.5.1 水面特征 87
4.5.2 弯道水流流速和流态 88
4.6 本章小结 90
第5章 挑流消能研究 92
5.1 挑流水舌运动规律试验研究 92
5.1.1 试验方案和数据采集 92
5.1.2 水舌平面形态 96
5.1.3 水舌运动轨迹 98
5.1.4 水舌横剖面形态 105
5.1.5 挑流射程 108
5.2 冲刷坑内水流运动规律分析 114
5.2.1 冲刷坑内水面特征 114
5.2.2 流速特征 119
5.3 冲坑形态分析 127
5.3.1 模型冲料分析 127
5.3.2 试验结果对比分析 128
5.4 尾水渠段水流特性分析 137
5.4.1 尾水渠段水位分析 137
5.4.2 尾水渠段流速分析 143
5.4.3 尾水渠段弗劳德数分析 144
5.5 两级消能数值模拟研究 152
5.5.1 两级消能设计方案 152
5.5.2 数值模拟方法 152
5.5.3 数值模拟结果分析 152
5.6 本章小结 158
第6章 结论与展望 160
6.1 结论 160
6.2 展望 162
参考文献 163