T型连接井交汇水流数值模拟

１ 引 言
交 汇 流动 和分 流流动 是水 利工 程 和天然 河道 常见
的水 力 现象 ，如人 工 排水 干支 渠 的交 汇 处 、天然 河道
究 了两 股 交 汇水 流 间 的界 面 剪 切 力 、边 界 摩 擦 力 以 及 支 流 人 口一 侧 下 游 分 离 区 的剪 切 力 等 ，指 出 两 种 剪切 系 数 与交 汇 角 有 关 ，与 汇 流 比及 干 流 下 游 雷 诺
数 无 关 。许 栋 等 基 于 雷诺 方 程 和 有 限 体 积 法 建 立 了描 述 弯 曲河 道 水 流 运 动 的三 维 数 学 模 型 ，经 过 模 拟得 到 的弯 道 内水 流 流 速 分 布 和紊 流特 征 与 物 理 模 型试 验 的实 测 结果 吻合 良好 。杨 开 林 等 针对 万 家 寨 引 黄入 晋 跨 流域 输 水 工 程 ，提 出 了模 拟 无 压 隧 洞
ＹＵ Ｚｕ ｏ ｄ ｏ ｎ ｇ， Ｌ Ｉ Ｚｈ ｅ
（ Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｈａ ｎ ｄ ａ ｎ ０ ５ ６ ０ ２ １ ， Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ｕ ｍ ｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｔ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｄ ｅ ｏ ｎ Ｗａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ｔ ｕ ｏ Ｔ － ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｈ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｗ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｍ ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
直渠 道 ，而Biblioteka 由干流 、支 流和交 汇 口相互 连接 组成 一
个 系统 。交汇 口处 的汇流流 动 和分流 流动 都具 有 复杂
的三维水 力特 性 。 国内外 对 于 交 汇 和 分 流 流 动 的研 究 工 作 开 展 较
多 。Ｗｅ ｂ ｅ ｒ等 在 ２ ０ ０ ０ 年 将 多 普 勒 三 维 流 速 仪 （ Ａ Ｄ Ｖ） 应用于 ９ ０ 。 等 宽 明渠 交 汇 水 流 模 型 试 验 ，得
关键 词 ：连接 井 ；流 态 ；数 值模 拟
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｖ１ ３ １ ． ３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ０ — ０ ８ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ ． ０ ０ ４ ９ — ０ ３
Ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｔ － ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｍｂ ｅ ｒ
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水利水 电技术
第４ ４卷 ２ ０ １ ３年第 ９期
Ｔ 型 连 接 井 交 汇 水 流数 值模 拟
于佐 东，李 哲
（ 河北工 程大 学 ，河北 邯 郸 ０ ５ ６ ０ ２ １ ）
摘
要 ：对王庆坨连接 井进行 了数值模拟 ，分析 了下游无出口闸的连接 井交汇流动 ，研 究 了水库来水方向
对连接 井和下游三孔箱涵流 态的影响 ，估 算 出下游断面完全均流的位置 ，研 究结果 可供类似工程参考。
到 了详 细 的 明渠 交 汇 口三 维 水 流 的流 速 数 据 ，在 此
本 文将借 助 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件对 南 水北调 中线 一期 工程
天津 市 配套工 程王 庆坨 连接井 进行 数值模 拟 。
基础 上 研 究 了交 汇 口的 汇 流 结 构 和 紊 流 强 度 等 ，为 应用 Ｃ Ｆ Ｄ软件 对 交 汇 口流动 进 行 数值 模 拟 提 供 了试 验 资 料 。 Ｗｅ ｂ ｅ ｒ 和 Ｈｕ ａ ｎ ｇ Ｌ ２ ］ 为交 汇 口水 流建 立 了三 维数 学 模 型 ，应 用 该 模 型 对 不 同交 汇 角 交 汇 水 流 的 水 力 特 性 进行 了研 究 ，并 将 数 值 计 算 结 果 与 试 验 结 果 对 比 ，结果 吻合 较 好 。 Ｓ ｈ ａ ｂ ａ ｙ ｅ ｋ等 将 交 汇 口分 为两 个 控 制体 ，应 用 动 量 守 恒 和质 量 守 恒 原 理 ，研
充 水 过 渡过 程 的 “ 虚 拟 流动 法 ”，对 充 水 过 程 进 行 了 数 值模 拟 ，在此 基 础 上 研 究 了如 何 选 择 泵 站 中充 水 水 泵容 量 的问题 。
支 流 的人 流 口以及 分叉 河道 的汇合处 等都 存在 交 汇流 动 现象 。水 利工程 中的管渠 和天然水 系都不是 单 一顺