基于BIM三维建模的景区瀑布水流形态数值模拟研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangjun3812
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人工景观瀑布在景区项目建设中占有很重要的地位,宝贵的水源又是瀑布的核心因素。而大多数人工瀑布的水源往往从其他水源地运用泵站抽蓄的方式进行补水。如何用有限的水资源制造最具观赏性的景观瀑布,减少水的浪费是研究的目标。通过改变流量、进水口流速和挡水堰断面形状三个参数,研究了在不同水力条件下堰上水深与瀑布水舌之间的变化关系,通过优化方案,提出了最优的堰型断面。研究首先运用模型试验的方法对人工瀑布水道进行水力试验研究,然后用数值模拟计算软件对模型试验工况进行了模拟,并对两种方法的结果进行了比较分析。以此验证人工瀑布三维数值模拟的准确性。在此基础上分析各因素对瀑布水幕水力特性指标的影响,用来指导今后相应的模型试验。研究得出的结论如下:(1)通过分析水力试验和数值模拟计算结果,可以将三维数值模拟方法应用于水景观设计;(2)通过数值模拟方法对瀑布流场进行仿真计算,得出了跌水型瀑布改变出口断面可以明显改变其水流流态,增加景观效果。同时当流量较大时可以通过复式断面形成壮观水幕;(3)通过数值模拟的方法,在入池流量恒定的情况下,单独改变入池进口闸门开度改变流速,通过对计算结果进行分析,得出增加消力墩后能够避免主流直接冲击溢流堰根部,使得扩散池内消能流态更好,并且能够使池中水流趋于静水,使得溢流水面形成光滑的镜面;(4)采用流体力学模型试验测量人工瀑布溢流堰的水力参数,然后使用数值模拟方法验证堰上水深和瀑布水流形态得到了相同的结论,使数值模拟方法研究人工水景观工程成为可能。
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