引水隧洞施工通风混合LES/RANS两相流模拟研究
发布时间：2021-04-08 08:38
在水电工程引水隧洞钻爆施工过程中,施工通风是影响施工进度和施工安全的关键环节。传统的通风设计多依据工程经验,容易导致通风效果不佳或施工资源浪费,CFD（Computational Fluid Dynamics）技术的提出和发展为解决上述问题提供了有效途径。然而目前对于引水隧洞施工通风的CFD模拟研究主要采用雷诺时均方法（RANS,Reynolds-Averaged Navier-Stokes）获取施工通风湍流场平均特性,此方法虽然有效地减少了计算量,但是其对于流场的时均化处理导致模拟无法获得准确的湍流瞬态信息;此外,少数研究采用大涡模拟方法（LES,Large Eddy Simulation）获取湍流瞬时脉动信息;但是其对于网格精度的高度依赖导致计算成本偏高,模型适用性不足。针对上述问题,基于Realizable k-ε两方程湍流模型提出引水隧洞施工通风混合LES/RANS两相流模拟方法,既兼顾了计算精度和计算效率,又弥补了目前匮乏引水隧洞施工通风混合LES/RANS两相流模型研究的不足。主要研究成果如下:（1）基于Realizable k-ε两方程湍流模型建立了引水隧洞施工通风混合L...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
颗粒相边界边界条件示意图
天津大学硕士学位论文误差过大，结果精度过低，甚至会导致数值发散，使计算无法继续进行下外网格生成极为耗时并且容易出错，生成网格所需时间在整个 CFD 数值模需时间内的占比较大[64]，因此对数值模拟计算的网格必须予以重视。CFD 数值模拟采用的计算网格可分为结构网格、非结构网格两种。结构格节点排列有序并且相邻节点之间的连接较为规律，其在复杂区域内分块构成块结构网格，较好地解决复杂模型结构化网格划分问题。结构化网格正交，数值计算稳定，可有效避免数值发散。非结构网格与结构网格不同，其节置不能用固定法则进行有序地命名，因此使用非结构网格进行模拟时，需要存储节点位置信息导致计算速率降低。但是非结构网格具有灵活性强、适用的优点，对于具有复杂边界条件的流场计算问题非常有效。结构网格和非结格分别如图 2-3 所示。
2-4 计算网格 P 和相邻网格 N 间的关变项和源项都定义在网格内部，而不是道该网格内的变量值，而无需进行插值变项1T 的离散表达式写成差分格式为：1( ) ( )n oP PV VTt 表示时间间隔相距为 t的新旧时间值；欧拉向后时间差分，具有一阶精度。一项3T 是源项，其决定了离散方程的收的影响，因此需要对其进行为简化，简3 1 2 PT s s 而言是常数，但实际上它们既可以是真值o 的函数。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双流体模型的气液两相水锤计算方法[J]. 富友,蒋劲,李燕辉,应锐. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]基于LES的单开口非稳态自然通风模拟[J]. 胡艳,周军莉. 建筑热能通风空调. 2017(08)
[3]水电站调压室施工通风数值模拟与检测反馈研究[J]. 华天波,王勇胜,姚强,杨兴国,李洪涛. 工程科学与技术. 2017(03)
[4]基于DDES方法的叶栅分离旋涡的非定常流动数值研究[J]. 刘若阳,侯安平,单树军,倪奇峰. 推进技术. 2017(01)
[5]引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟[J]. 王晓玲,朱泽彪,刘震,刘长欣,禹旺. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(07)
[6]小断面引水隧洞钻爆法施工关键技术[J]. 毛永恩. 科技视界. 2015(16)
[7]不同RANS/LES混合模型的汽车气动噪声分析[J]. 谢超,谷正气,杨振东,宗轶琦,杨晓涛,罗泽敏. 汽车工程. 2015(04)
[8]爆破掘进空间内粉尘非稳态运移规律研究[J]. 李雨成,刘天奇,李智,赵勉. 中国安全生产科学技术. 2014(06)
[9]混合LES-RANS模型在结晶器钢液流场模拟中的应用[J]. 茅晓慧,李京社,张江山,唐海燕,吉传波. 北京科技大学学报. 2014(05)
[10]基于DES方法平底水力旋流器内部流场特征的数值分析[J]. 苏东涛,郭雪岩. 力学季刊. 2014(01)
博士论文
[1]长大隧道与复杂地下工程施工通风特性及关键技术研究[D]. 曹正卯.西南交通大学 2016
[2]长距离复杂洞室联动通风与污染物扩散的数值模拟研究[D]. 南春子.清华大学 2015
[3]三维气固两相混合层中相间耦合作用的直接数值模拟[D]. 陈鑫蔚.浙江大学 2012
[4]大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用[D]. 张斌.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]带有支洞的水工隧洞施工通风数值模拟研究[D]. 常晓珂.西安理工大学 2017
[2]引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟[D]. 朱泽彪.天津大学 2017
[3]烧结砖隧道窑内粉尘及氮氧化物控制的数值模拟研究[D]. 晏云飞.湖南工业大学 2015
[4]通风系统布置对TBM掘进区域温度与粉尘分布影响规律研究[D]. 胡宜.中南大学 2014
[5]大型水电站地下洞室群施工期通风研究[D]. 曾惜.西南交通大学 2014
[6]长距离引水隧洞TBM施工通风数值模拟[D]. 陈红超.天津大学 2007
[7]火灾模拟中的RANS/LES混合湍流模式[D]. 李显祥.清华大学 2004
[8]雪峰山隧道通风系统模型实验[D]. 孟伟.华中科技大学 2004
[9]长大公路隧道纵向通风模拟测试技术研究[D]. 易俊.长安大学 2002
本文编号：3125235
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
颗粒相边界边界条件示意图
天津大学硕士学位论文误差过大，结果精度过低，甚至会导致数值发散，使计算无法继续进行下外网格生成极为耗时并且容易出错，生成网格所需时间在整个 CFD 数值模需时间内的占比较大[64]，因此对数值模拟计算的网格必须予以重视。CFD 数值模拟采用的计算网格可分为结构网格、非结构网格两种。结构格节点排列有序并且相邻节点之间的连接较为规律，其在复杂区域内分块构成块结构网格，较好地解决复杂模型结构化网格划分问题。结构化网格正交，数值计算稳定，可有效避免数值发散。非结构网格与结构网格不同，其节置不能用固定法则进行有序地命名，因此使用非结构网格进行模拟时，需要存储节点位置信息导致计算速率降低。但是非结构网格具有灵活性强、适用的优点，对于具有复杂边界条件的流场计算问题非常有效。结构网格和非结格分别如图 2-3 所示。
2-4 计算网格 P 和相邻网格 N 间的关变项和源项都定义在网格内部，而不是道该网格内的变量值，而无需进行插值变项1T 的离散表达式写成差分格式为：1( ) ( )n oP PV VTt 表示时间间隔相距为 t的新旧时间值；欧拉向后时间差分，具有一阶精度。一项3T 是源项，其决定了离散方程的收的影响，因此需要对其进行为简化，简3 1 2 PT s s 而言是常数，但实际上它们既可以是真值o 的函数。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双流体模型的气液两相水锤计算方法[J]. 富友,蒋劲,李燕辉,应锐. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]基于LES的单开口非稳态自然通风模拟[J]. 胡艳,周军莉. 建筑热能通风空调. 2017(08)
[3]水电站调压室施工通风数值模拟与检测反馈研究[J]. 华天波,王勇胜,姚强,杨兴国,李洪涛. 工程科学与技术. 2017(03)
[4]基于DDES方法的叶栅分离旋涡的非定常流动数值研究[J]. 刘若阳,侯安平,单树军,倪奇峰. 推进技术. 2017(01)
[5]引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟[J]. 王晓玲,朱泽彪,刘震,刘长欣,禹旺. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(07)
[6]小断面引水隧洞钻爆法施工关键技术[J]. 毛永恩. 科技视界. 2015(16)
[7]不同RANS/LES混合模型的汽车气动噪声分析[J]. 谢超,谷正气,杨振东,宗轶琦,杨晓涛,罗泽敏. 汽车工程. 2015(04)
[8]爆破掘进空间内粉尘非稳态运移规律研究[J]. 李雨成,刘天奇,李智,赵勉. 中国安全生产科学技术. 2014(06)
[9]混合LES-RANS模型在结晶器钢液流场模拟中的应用[J]. 茅晓慧,李京社,张江山,唐海燕,吉传波. 北京科技大学学报. 2014(05)
[10]基于DES方法平底水力旋流器内部流场特征的数值分析[J]. 苏东涛,郭雪岩. 力学季刊. 2014(01)
博士论文
[1]长大隧道与复杂地下工程施工通风特性及关键技术研究[D]. 曹正卯.西南交通大学 2016
[2]长距离复杂洞室联动通风与污染物扩散的数值模拟研究[D]. 南春子.清华大学 2015
[3]三维气固两相混合层中相间耦合作用的直接数值模拟[D]. 陈鑫蔚.浙江大学 2012
[4]大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用[D]. 张斌.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]带有支洞的水工隧洞施工通风数值模拟研究[D]. 常晓珂.西安理工大学 2017
[2]引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟[D]. 朱泽彪.天津大学 2017
[3]烧结砖隧道窑内粉尘及氮氧化物控制的数值模拟研究[D]. 晏云飞.湖南工业大学 2015
[4]通风系统布置对TBM掘进区域温度与粉尘分布影响规律研究[D]. 胡宜.中南大学 2014
[5]大型水电站地下洞室群施工期通风研究[D]. 曾惜.西南交通大学 2014
[6]长距离引水隧洞TBM施工通风数值模拟[D]. 陈红超.天津大学 2007
[7]火灾模拟中的RANS/LES混合湍流模式[D]. 李显祥.清华大学 2004
[8]雪峰山隧道通风系统模型实验[D]. 孟伟.华中科技大学 2004
[9]长大公路隧道纵向通风模拟测试技术研究[D]. 易俊.长安大学 2002
本文编号：3125235
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3125235.html
