透水潜坝渗流特性数值仿真研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liusha5188
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本文研究的主要内容是对透水潜坝进行数值模拟,由于透水潜坝内部不属于达西渗流属于非达西渗流,所以,要研究透水潜坝内部渗流情况首先要能够较好地模拟内部的流速压力以及浸润线。使用CFD FLUENT对透水潜坝进行仿真模拟,可以获得其内部的流速云图,压力云图以及在溢流和非溢流状态的浸润线情况,内部压力大小以及内部的速度变化情况,上下游水位以及流速变化,为透水潜坝设计提供参考方案。本文主要使用CFD FLUENT对透水潜坝进行仿真模拟,通过VOF法对浸润线进行了模拟最终得到以下几个主要结论:(1)在浸润线方面,水位差是随着粒径的减小而减小;浸润线曲线形状基本一致,但是随着平均粒径变大,浸润线下降速率变小。(2)在流速方面,水流流入透水潜坝时受到阻水导致速度十分接近零,从透水潜坝出流的速度是逐渐增加的,但是随着粒径增加速度增加逐渐变小;在潜坝内部距离底部不同高度的流速趋势大致一致。在纵向上,速度梯度越接近透水潜坝出口越大;在横向上,速度在同一竖直面上大小基本一致,但是越到堆石体坝出口速度越大。在实际工程中可以通过所需下游流速来选取更加合适的粒径大小的透水潜坝。(3)在压力方面,粒径为7.13mm的时候初始压力为120Pa,透水潜坝入口处压力的起始高度随着粒径的增加而减小;透水潜坝的粒径越大对内部压力影响越大。在同一粒径下,随着高度的上升压力也随之降低,但是随着粒径变大,压力随着高度上升下降的速度也随之减小;在纵向上,压力梯度顺水流方向增加的速度是随着水位降低而增加的;在同一水位上面压力梯度随着顺水流方向增大。通过不同位置的不同压力对不同位置选取不同的材料进行建立透水潜坝。(4)当水流淹没透水潜坝的时候,内部渗流分为入口处渗流以及上表面渗流,由于上面流速较大所以对内部渗流造成了影响,影响了潜坝上方10%的高度,对其速度影响较大,压力影响较小。所以在实际工程中,需要对潜坝上方10%左右高度的潜坝进行加固处理以防止由于溢流对潜坝造成破坏。
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