复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析

发布时间：2017-04-02 19:14

  本文关键词：复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在水利行业的发展中,水工隧洞出现了明满交替流现象且越来越多。该流态伴有吸气、涡旋,对水工建筑物运行非常不利,如何保证水工引水隧洞的安全问题已成为一个重要课题,研究隧洞水流的水力特性、隧洞稳定性,无论从安全还是经济的角度出发,都具有重要的现实意义。本文立题“复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析”,在搜集整理已有对明满交替流研究的基础之上,以雪山水库引水隧洞为例,运用计算流体力学数值模拟软件FLUENT模拟分析引水隧洞在出现明满交替流这一复杂水力条件下洞内水流脉动压强、总压、速度及涡量沿水流方向变化情况,明确隧洞在明满交替流时的水力特性。在此基础上,分析比对不同进水口型式、不同上游水位时隧洞水流的流动特点,结合实际工程情况,计算引水隧洞的衬砌在不同工况下内力分布情况,进而分析引水隧洞衬砌稳定性,最后提出减小明满交替流对隧洞衬砌稳定性破坏方面的建议,保证隧洞长期安全运行。通过模拟结果分析与计算,论文得出主要结论如下:(1)同一横截面上速度分布符合水流粘滞性规律;水流在隧洞内产生的脉动压强、最大流速、涡量都是随着上游水位的降低而减小的。(2)在喇叭形进水口与隧洞洞身段连接处,隧洞壁面出现局部速度增大情况,脉动压强、涡量也是在此处发生局部增大现象。(3)通过隧洞衬砌的内力和位移分析可知,影响隧洞衬砌稳定性最大因素为内水压力。水流在明满交替流时,底板靠近直墙附近段、局部侧墙段、拱脚处均不满足抗剪强度验算和最大裂缝宽度验算,在明满流作用下的引水隧洞应特别注意底板、侧墙及其与顶拱连接的支护问题。(4)在明满交替流时,隧洞的底板和侧墙常出现负压,给水工建筑物带来很大的安全隐患,工程设计中应合理利用地形、地质条件及采取一定工程措施,尽量避免明满交替流的出现。(5)对不能完全避免明满交替流的引水隧洞,喇叭形进水口可有效降低水流脉动压力,减小明满交替流的不利影响。
【关键词】：明满交替流 引水隧洞 稳定性分析 水力特性 脉动压强 数值模拟 FLUENT
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV672.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 问题的提出7-9
• 1.1.1 研究背景7-8
• 1.1.2 目的和意义8-9
• 1.2 明满交替流研究的现状及其发展9-12
• 1.2.1 国内外研究现状及发展9-11
• 1.2.2 明满交替流分析方法11-12
• 1.3 围岩稳定性分析理论的发展12-14
• 1.4 论文的研究对象和主要内容14-17
• 1.4.1 研究对象14
• 1.4.2 研究内容14-16
• 1.4.3 技术路线16-17
• 第二章 计算流体力学基本理论及应用17-25
• 2.1 CFD简介17-19
• 2.1.1 计算流体力学特点17
• 2.1.2 计算流体力学基本方程17-19
• 2.2 计算流体力学应用19-24
• 2.2.1 CFD软件19-21
• 2.2.2 FLUENT软件简介21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 明满交替流的数值模拟25-52
• 3.1 概述25-26
• 3.2 工程概况26-33
• 3.2.1 总体工程概况26
• 3.2.2 引水隧洞概况26-33
• 3.3 模型建立与解算33-34
• 3.4 数值模拟成果与分析34-50
• 3.4.1 压强分布规律分析35-43
• 3.4.2 流速分布规律分析43-47
• 3.4.3 涡量计算成果及分析47-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 隧洞衬砌稳定性分析52-67
• 4.1 概述52
• 4.2 工程区工程地质评价52-53
• 4.3 隧洞荷载计算53-57
• 4.3.1 围岩压力53-54
• 4.3.2 弹性抗力54-55
• 4.3.3 内水压力55
• 4.3.4 衬砌自重55-56
• 4.3.5 灌浆压力56
• 4.3.6 荷载组合56-57
• 4.4 衬砌计算与分析57-65
• 4.4.1 计算参数57-58
• 4.4.2 计算结果及分析58-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录73-74

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 漆力健;大底坡泄洪管道明满流的水力特性[D];四川大学;2005年

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本文编号：283025