洞式溢洪道的水力特性试验及数值模拟研究

发布时间：2017-04-02 00:11

  本文关键词：洞式溢洪道的水力特性试验及数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在大坝建设中,泄洪消能设施占据非常重要的地位,主要用来渲泄超过水库容量的多余上游来水,保证水利枢纽中挡水、泄水及各附属建筑物的安全运行。洞式溢洪道是人们在高窄地形中常用并且造价经济、流态稳定、控制方便的泄洪建筑物,可认为是溢洪道和泄洪隧洞优势功能的结合。随着洞式溢洪道在我国西南等地区应用范围的扩大,它将不失为水利工作者研究开发的一个重要关注点。本文采用物理模型试验及数值模拟分析的方法对其水力特性进行研究,所做工作如下：1.介绍了洞式溢洪道在水利工程中的研究意义及现状；总结了常用泄洪消能形式和泄洪建筑物水力特性研究方法；探究了洞式溢洪道的水力特性。2.结合某实际工程对洞式溢洪道进行了物理模型试验。介绍了物理模型设计原理与制作过程；对试验结果进行了分析,得到洞式溢洪道过流强度、水面线、沿程压强和流速分布并对下游消能护坦段进行了消能防冲试验研究。3.基于流体模拟软件FLUENT对该工程洞式溢洪道水流流态进行了紊流数值模拟分析；得到洞式溢洪道各水力参数分布情况,并将数值模拟与模型试验结果进行了对比研究,证明了计算机数值计算可以较好地模拟洞式溢洪道的紊流流态,一定程度上可以应用于工程实践。试验结果表明,洞式溢洪道的泄洪能力及其它水力特性表现良好,较好地解决了工程中的泄洪和下游消能防冲问题,并用数值模拟得到了验证。本文研究成果将为洞式溢洪道在今后的应用提供理论依据,具有一定的学术意义和工程应用价值。
【关键词】：洞式溢洪道 模型试验 数值模拟 水力特性 流态
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV651.1;TV135.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 问题的提出8-9
• 1.2 研究目的和意义9-10
• 1.3 洞式溢洪道研究现状10
• 1.4 泄洪消能形式简介10-14
• 1.4.1 泄洪建筑物10-12
• 1.4.2 消能形式12-14
• 1.5 水流水力特性研究方法14-17
• 1.6 本文的主要工作和研究内容17-18
• 2 洞式溢洪道的水力特性18-23
• 2.1 水流流态18
• 2.2 水面线18-19
• 2.3 泄洪能力19-20
• 2.4 消能率20-21
• 2.5 空化空蚀现象21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 3 洞式溢洪道的模型设计23-34
• 3.1 工程概况23-24
• 3.2 物理模型设计24-30
• 3.2.1 相似准则与模型比尺选择24-25
• 3.2.2 物理模型的选材与安装要求25-26
• 3.2.3 物理模型河床冲刷沙的颗粒选择26-27
• 3.2.4 模型试验测试方法27-30
• 3.3 数值模型设计30-33
• 3.3.1 流动控制方程30-31
• 3.3.2 紊流模型31-32
• 3.3.3 气-液两相流自由表面追踪模型32-33
• 3.3.4 数值计算基本解法33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 洞式溢洪道的物理模型试验34-57
• 4.1 物理模型试验结果34-56
• 4.1.1 洞式溢洪道泄洪能力34-35
• 4.1.2 洞式溢洪道水面线35-40
• 4.1.3 洞式溢洪道沿程压强分布40-50
• 4.1.4 洞式溢洪道流速分布及空化情况50-51
• 4.1.5 洞式溢洪道消能率51-52
• 4.1.6 洞式溢洪道下游冲刷试验52-56
• 4.2 洞式溢洪道水力特性评估56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 洞式溢洪道的数值模拟57-74
• 5.1 网格的划分与边界条件的选取57-60
• 5.2 洞式溢洪道数值模拟结果60-73
• 5.2.1 洞式溢洪道水面线60-63
• 5.2.2 洞式溢洪道沿程压强分布63-67
• 5.2.3 洞式溢洪道流速分布67-73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 物理模型试验与数值模拟结果对比分析74-79
• 6.1 水面线比较分析74-75
• 6.2 沿程压强比较分析75-76
• 6.3 流速比较分析76-78
• 6.4 误差分析78
• 6.5 本章小结78-79
• 7 结论与展望79-81
• 7.1 结论79-80
• 7.2 展望80-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 汪洋;乔玲;;岸边表孔溢洪道(洞)台阶消能技术在新疆几个水电(利)工程中的应用[J];水利与建筑工程学报;2011年03期

2 李玲;陈永灿;李永红;;三维VOF模型及其在溢洪道水流计算中的应用[J];水力发电学报;2007年02期

3 林祯兆;;溢洪道的水力特性研究[J];水利规划与设计;2010年02期

4 金瑾;刘焕芳;陆杨;;肯斯瓦特水利枢纽溢洪道流场的数值模拟研究[J];人民黄河;2014年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 井书光;除险加固水库建筑物水力特性研究[D];天津大学;2013年

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本文编号：281545