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在河流、河口及港口地带,几乎都存在着弯道,研究弯道水流的特性对河流工程的建设与运行、港口的建设、河道的防洪设计、桥梁的规划设计、流域的长远规划以及改善河道的通航运行等都具有极其重要的意义。本文利用物理模型试验和数值模拟计算结合的方法,对U形弯道水流特性进行了研究。物理模型试验方面,通过自动水位测量系统及流速测量系统研究U形水槽弯道段的水位及流速变化情况;数值模拟计算方面,运用MIKE3软件并结合物理模型试验,建立一个与物理模型相同尺寸的三维水流数学模型,用物理模型试验所测得的水位和流速资料对模型进行验证,模型计算的水位和流速与试验结果拟合较好,说明该三维水流数值模型可以用于弯道水流特性的数值模拟研究。结果表明:(1)水流由直段进入弯道后,凹岸处的水位抬升,凸岸处的水位下降,凹凸岸间的水位差值呈现出先增大后减小的趋势。流量的增加使得凹凸岸间的水位差值均增大;水位的抬升使得凹凸岸间的水位差值均减小。(2)在U形弯道内,流速进行了重新分布,主流线由凸岸逐渐偏向凹岸。(3)在底层,水流在流经U形弯道时其主流向偏向凸岸;在中层,水流在流经U形弯道时其主流向与边界趋于平行;在表层,水流在流经U形弯道时其主流向偏向凹岸。(4)x、y方向上的流速在垂向上均表现为底层往表层依次增大。z方向上的流速在垂向上表现为:在凸岸处中层z方向上的流速大于底层及表层z方向上的流速;而在凹岸处中层z方向上的流速小于底层及表层z方向上的流速。(5)在出口处水位不变的情况下,随着流量的增加,弯道内底层、中层和表层处凹凸岸间x、y、z方向上的流速差值均有所增大。(6)在进口处流量不变的情况下,随着水位的抬升,弯道内底层、中层和表层处凹凸岸间x、y方向上的流速差值均有所减小;底层和表层处凹凸岸间z方向上的流速差值减小,中层处凹凸岸间z方向上的流速差值则增大。