定 價：135 元
叢書名：西北旱區(qū)生態(tài)水利學(xué)術(shù)著作叢書
- 作者：張志昌，金瑾著
- 出版時間：2018/8/1
- ISBN：9787030585028
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：TV651.1
- 頁碼：
- 紙張：
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本書是臺階式溢洪道水力特性的系列研究成果總結(jié)。通過模型試驗和數(shù)值模擬研究單純臺階式溢洪道的水流流態(tài)、摻氣發(fā)生點(diǎn)的判斷方法、臺階上摻氣與未摻氣水流水面線的計算方法、壓強(qiáng)分布規(guī)律、摻氣濃度分布規(guī)律、流速場、紊動能、紊動耗散率和消能效果；研究臺階式溢洪道與摻氣挑坎聯(lián)合應(yīng)用、臺階式溢洪道與分流齒墩摻氣設(shè)施聯(lián)合應(yīng)用的水力特性，包括摻氣挑坎和分流齒墩的體型、設(shè)置位置、分流齒墩的收縮比、水舌空腔長度、摻氣交匯點(diǎn)的位置，水面線的計算方法、墩頭和臺階上的動水壓強(qiáng)分布、臺階上的摻氣濃度分布、流速分布、水流的紊動特性和消能。通過模型試驗研究摻氣分流墩設(shè)施的收縮比、墩頭動水壓強(qiáng)特性、設(shè)施的摻氣特性、水舌擴(kuò)散特性以及摻氣分流墩與消力池聯(lián)合應(yīng)用消力池的水流流態(tài)、水面線、動水壓強(qiáng)分布規(guī)律和消能效果。
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目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 臺階式溢洪道水力特性的研究現(xiàn)狀和問題 1
1.1臺階式溢洪道的研究現(xiàn)狀 1
1.2臺階式溢洪道研究的主要問題 6
參考文獻(xiàn) 7
第2章 臺階式溢洪道水力特性的試驗研究 9
2.1臺階式溢洪道的水流流態(tài) 9
2.2臺階式溢洪道的試驗?zāi)Ｐ?12
2.3臺階式溢洪道水面線和摻氣分布規(guī)律的研究 14
2.3.1臺階式溢洪道非摻氣水流水面線的研究現(xiàn)狀 14
2.3.2臺階式溢洪道非摻氣水流水面線新的計算方法 15
2.3.3臺階式溢洪道全流程水面線的計算 17
2.3.4臺階式溢洪道摻氣水流水面線和摻氣濃度的研究 22
2.4臺階式溢洪道的壓強(qiáng)分布規(guī)律 33
2.4.1臺階式溢洪道壓強(qiáng)分布規(guī)律的研究現(xiàn)狀 33
2.4.2臺階式溢洪道壓強(qiáng)分布規(guī)律的試驗研究 36
2.5臺階式溢洪道消能效果的研究 50
2.5.1滑行水流消能率的計算公式 50
2.5.2臺階式溢洪道跌落水流和滑行水流消能率的統(tǒng)一公式 54
參考文獻(xiàn) 55
第3章 臺階式溢洪道水力特性的數(shù)值模擬 58
3.1數(shù)值模擬在臺階式溢洪道上的應(yīng)用狀況和計算模型 58
3.1.1數(shù)值模擬在臺階式溢洪道上的應(yīng)用狀況 58
3.1.2計算模型 60
3.2紊流數(shù)值模擬理論及數(shù)值方法 61
3.2.1基本控制方程的建立 61
3.2.2紊流模型 62
3.2.3自由水面的確定 62
3.2.4計算模型的網(wǎng)格劃分 63
3.2.5邊界條件的處理 64
3.3臺階式溢洪道的水面線及水流流態(tài) 65
3.3.1不同時刻的自由水面線 65
3.3.2單個臺階上的水流流態(tài) 66
3.3.3不同工況下的自由水面線 67
3.4計算結(jié)果與試驗結(jié)果的對比 70
3.5臺階式溢洪道壓強(qiáng)場的研究 71
3.5.1臺階式溢洪道的壓強(qiáng)等值線分布 71
3.5.2臺階內(nèi)的壓強(qiáng)分布規(guī)律 75
3.6臺階式溢洪道的流速場 88
3.7臺階式溢洪道消能率的研究 91
3.7.1溢洪道壩面紊動能和紊動耗散率的分布規(guī)律 91
3.7.2臺階式溢洪道臺階內(nèi)紊動能和紊動耗散率的分布規(guī)律 94
3.7.3臺階式溢洪道的消能率 94
參考文獻(xiàn) 96
第4章 臺階式溢洪道與摻氣挑坎聯(lián)合應(yīng)用水力特性的試驗研究 97
4.1試驗?zāi)Ｐ?97
4.2設(shè)摻氣挑坎后臺階式溢洪道的水流流態(tài) 99
4.3設(shè)摻氣挑坎后臺階式溢洪道的水面線 101
4.4設(shè)摻氣挑坎后臺階式溢洪道的相對時均壓強(qiáng)分布 103
4.4.1臺階水平面的相對時均壓強(qiáng)分布 103
4.4.2臺階豎直面的相對時均壓強(qiáng)分布 108
4.4.3臺階水平面的相對時均壓強(qiáng)沿程分布 112
4.4.4臺階豎直面的相對時均壓強(qiáng)沿程分布 117
4.4.5脈動壓強(qiáng)測點(diǎn)布置 121
4.4.6臺階水平面脈動壓強(qiáng)分布 121
4.5設(shè)摻氣挑坎后臺階式溢洪道的水流摻氣濃度 125
4.5.1設(shè)摻氣挑坎后臺階式溢洪道的水流摻氣現(xiàn)象 125
4.5.2空腔長度的確定 125
4.5.3設(shè)摻氣挑坎情況下?lián)綒饨粎R點(diǎn)位置的確定 128
4.5.4設(shè)摻氣挑坎情況下通氣孔通氣量的確定 128
4.5.5設(shè)摻氣挑坎情況下臺階式溢洪道摻氣濃度分布 130
4.5.6增加臺階式溢洪道摻氣濃度的措施 137
4.6設(shè)摻氣挑坎后臺階式溢洪道的消能 138
4.7摻氣挑坎與臺階式溢洪道聯(lián)合應(yīng)用的其他研究成果 138
參考文獻(xiàn) 141
第5章 臺階式溢洪道與摻氣挑坎聯(lián)合應(yīng)用水力特性的數(shù)值模擬 142
5.1計算模型 142
5.2紊流模型及控制方程 143
5.3帶有摻氣挑坎的臺階式溢洪道的三維數(shù)值模擬 144
5.3.1劃分計算網(wǎng)格 144
5.3.2選擇計算模型及求解器類型 144
5.3.3設(shè)定邊界條件 145
5.3.4流場初始條件 145
5.3.5求解計算 145
5.4三維數(shù)值模擬計算結(jié)果與分析 145
5.4.1臺階式溢洪道不同時刻的自由水面線 145
5.4.2臺階式溢洪道的水流流態(tài) 146
5.4.3計算結(jié)果與試驗結(jié)果的對比 148
5.5臺階式溢洪道的流速場 151
5.5.1流速矢量分布 151
5.5.2流速等值線分布 153
5.5.3斷面流速分布 156
5.5.4臺階式溢洪道的邊界層發(fā)展 158
5.6臺階式溢洪道的壓強(qiáng)場 159
5.6.1臺階式溢洪道壓強(qiáng)等值線分布 159
5.6.2單個臺階水平面的壓強(qiáng)分布 161
5.6.3單個臺階豎直面壓強(qiáng)測點(diǎn)布置 165
5.6.4單個臺階豎直面壓強(qiáng)分布 165
5.6.5臺階水平面壓強(qiáng)的沿程分布 169
5.6.6臺階豎直面壓強(qiáng)的沿程分布 171
5.7臺階式溢洪道的消能 173
5.7.1單個臺階紊動能和紊動耗散率的分布規(guī)律 173
5.7.2紊動能和紊動耗散率的沿程分布規(guī)律 176
5.7.3溢洪道的消能率 177
5.7.4摻氣挑坎的空腔長度和通氣量 178
參考文獻(xiàn) 179
第6章 摻氣分流墩設(shè)施水力特性的試驗研究 180
6.1摻氣分流墩設(shè)施的體型和特點(diǎn) 180
6.1.1摻氣分流墩設(shè)施的體型 180
6.1.2摻氣分流墩設(shè)施的特點(diǎn) 181
6.2摻氣分流墩設(shè)施的原型觀測和應(yīng)用 182
6.3摻氣分流墩設(shè)施收縮比的研究 184
6.3.1試驗?zāi)Ｐ?184
6.3.2收縮比對水舌挑距的影響 185
6.3.3收縮比對消力池壓強(qiáng)特性的影響 189
6.3.4收縮比對消能效果的影響 190
6.4摻氣分流墩墩頭壁壓特性的研究 191
6.4.1墩頭時均壓強(qiáng)特性 191
6.4.2墩頭脈動壓強(qiáng)特性 197
6.4.3墩頭頻譜特性和振動特性 199
6.4.4墩頭的空化特性 199
6.5摻氣分流墩水舌的摻氣特性 200
6.5.1試驗?zāi)Ｐ?200
6.5.2量綱分析 201
6.5.3水舌斷面含水濃度分布的特點(diǎn) 202
6.5.4斷面最大含水濃度的沿程變化 203
6.5.5斷面平均含水濃度的沿程變化 204
6.5.6不摻氣核心區(qū)的長度 205
6.5.7水舌沿橫向摻氣濃度的變化 206
6.5.8摻氣分流墩水舌與普通二元水舌沿程斷面摻氣濃度的比較 207
6.6摻氣分流墩設(shè)施的消能量 208
6.7分流齒墩設(shè)施簡介 210
6.7.1試驗條件和試驗?zāi)Ｐ?210
6.7.2影響分流齒墩設(shè)施消能效果因素分析 211
參考文獻(xiàn) 215
第7章 臺階式溢洪道與分流齒墩摻氣設(shè)施聯(lián)合應(yīng)用水力特性的試驗研究 216
7.1試驗?zāi)Ｐ?216
7.2分流齒墩摻氣設(shè)施體型的確定 217
7.2.1分流齒墩摻氣設(shè)施的組成及作用 217
7.2.2分流齒墩摻氣設(shè)施的位置 218
7.2.3水平摻氣坎的高度 218
7.2.4側(cè)墻摻氣坎的高度 220
7.2.5分流齒墩形狀、寬度、收縮比和高度的確定 220
7.3水流流態(tài)和水面線 223
7.3.1分流齒墩摻氣設(shè)施的出射水流流態(tài) 223
7.3.2臺階式溢洪道上的水流流態(tài) 224
7.3.3分流齒墩摻氣設(shè)施與臺階式溢洪道聯(lián)合應(yīng)用的水面線 225
7.3.4臺階式溢洪道邊墻水面線 227
7.4壓強(qiáng)分布 228
7.4.1齒墩墩頭動水壓強(qiáng)測點(diǎn)布置 228
7.4.2齒墩墩頭時均壓強(qiáng)沿墩高分布 229
7.4.3臺階式溢洪道水舌沖擊區(qū)壓強(qiáng)分布規(guī)律 234
7.4.4臺階式溢洪道的壓強(qiáng)分布 237
7.5臺階上的摻氣濃度分布 251
7.5.1摻氣現(xiàn)象 251
7.5.2臺階式溢洪道上的摻氣濃度 252
7.6分流齒墩摻氣設(shè)施與臺階式溢洪道聯(lián)合應(yīng)用的消能效果 266
7.6.1消能機(jī)理 266
7.6.2收縮斷面水深和流速系數(shù) 266
7.6.3消能率 267
7.7分流齒墩摻氣設(shè)施與臺階式溢洪道聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)計方法 268
參考文獻(xiàn) 278
第8章 臺階式溢洪道與分流齒墩摻氣設(shè)施聯(lián)合應(yīng)用水力特性的數(shù)值模擬 279
8.1計算模型的建立 279
8.1.1計算模型 279
8.1.2計算模型的網(wǎng)格劃分 280
8.1.3邊界條件的處理 281
8.1.4求解器的設(shè)置 281
8.2分流齒墩摻氣設(shè)施與臺階式溢洪道聯(lián)合應(yīng)用的水流流態(tài) 282
8.2.1臺階式溢洪道的水流流態(tài) 282
8.2.2水舌最大和最小挑距 284
8.2.3臺階式溢洪道的水面線 285
8.3臺階式溢洪道的速度場 287
8.3.1臺階式溢洪道上的流速等值線分布 287
8.3.2臺階斷面流速分布 289
8.4臺階式溢洪道的壓強(qiáng)場 291
8.4.1分流齒墩墩頭的壓強(qiáng)測點(diǎn)布置 291
8.4.2分流齒墩墩頭迎水面相對時均壓強(qiáng)沿墩高分布 292
8.4.3墩頭側(cè)面相對時均壓強(qiáng)沿墩高分布 293
8.4.4墩頭時均壓強(qiáng)系數(shù)沿橫斷面分布 294
8.4.5墩頭頂部壓強(qiáng)分布 296
8.4.6臺階式溢洪道上相對時均壓強(qiáng)分布 298
8.5消能效果 306
8.5.1紊動能和紊動耗散率 306
8.5.2消能率 311
參考文獻(xiàn) 312
第9章 摻氣分流墩設(shè)施與消力池聯(lián)合應(yīng)用水力特性的研究 313
9.1試驗?zāi)Ｐ秃驮囼灄l件 313
9.2水舌擴(kuò)散的試驗研究 314
9.2.1水舌最大射距的理論分析 314
9.2.2摻氣分流墩水舌射距計算 315
9.2.3最大射距計算方法在其他挑流消能工中的應(yīng)用 318
9.3消力池的壓強(qiáng)特性 319
9.3.1消力池壓強(qiáng)系數(shù)分析 319
9.3.2消力池時均壓強(qiáng)分布 320
9.3.3消力池底板脈動壓強(qiáng)特性 323
9.3.4脈動壓強(qiáng)的功率譜 324
9.3.5消力池下游水深的控制 325
9.4消力池的水流流態(tài)以及水躍特性 325
9.4.1消力池水流流態(tài) 325
9.4.2消力池水面線 326
9.4.3臨界水躍躍后水深和水躍長度 327
9.4.4淹沒水躍條件下躍后水深與水躍長度 327
9.5消力池水力特性研究 328
9.5.1消力池體型的確定 328
9.5.2消力池相對時均壓強(qiáng)特性 331
9.5.3消力池脈動壓強(qiáng)分布 333
9.5.4消力池水面線的比較 334
9.5.5消力池水躍長度的比較 336
9.6摻氣分流墩設(shè)施的消能效果 337
9.6.1不設(shè)摻氣分流墩設(shè)施時消力池水深和水躍長度的計算 337
9.6.2摻氣分流墩設(shè)施與普通二元跌落水流消能效果的比較 337
參考文獻(xiàn) 340
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