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与X型宽尾墩联合的台阶面近底水流水力特性研究

发布时间:2021-04-23 18:10
  台阶溢洪道相较于传统光滑溢洪道而言,施工方便,大大缩短了工期,同时可提高消能率,减小下游消力池长度,节省工程量。但大单宽流量过流时,过水断面水深增加,会出现水流掺气浓度减小及消能率降低问题。采用台阶溢洪道与宽尾墩联合消能的方式可以满足大单宽过流条件,然而台阶却增加了过流面的不平整度,致使近底水流流态复杂,台阶内易出现负压,特别是底部水流流速较高时,台阶面掺气浓度不足,更容易出现空蚀破坏风险。为了探索台阶面近底水流可能出现的破坏机理,本文以鲁地拉工程为研究对象,在模型试验基础上,利用数值模拟计算方法对与X型宽尾墩联合的台阶溢洪道近底水流水力特性进行了研究,主要结论如下:(1)沿台阶面法线方向,受旋滚水流影响,水流断面压强自凹角处开始,在水深0~0.4m范围内先减小,随后在0.4m~1.15m范围内增大,1.15m以上基本脱离旋滚水流影响,则压强缓慢减小,表现为静水压力分布,与光滑明渠水流趋于平稳的压强分布规律基本相同。(2)对台阶溢洪道而言,滑移流水流可分为旋滚区、主流区及过渡区。断面压强极大值点是过渡区与主流区滑行水流的边界,同一台阶铅直面上水流交汇点与水平面水流分离点之间连线是过渡区... 

【文章来源】:西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:66 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 台阶溢洪道研究现状
            (1)流态
            (2)压强
            (3)掺气
        1.2.2 宽尾墩研究现状
    1.3 研究内容、方法及技术路线
        1.3.1 主要研究内容及方法
        1.3.2 技术路线
第二章 模型试验研究
    2.1 工程概况
    2.2 模型设计与制作
    2.3 试验测试组次
    2.4 试验测试结果分析
        2.4.1 水流流态
        2.4.2 流速分布
        2.4.3 时均压强
        2.4.4 掺气浓度
    2.5 本章小结
第三章 数值模拟研究
    3.1 台阶溢洪道数值模拟基本理论
        3.1.1 基本控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 掺气模型
        3.1.4 自由液面追踪
    3.2 计算模型与工况
        3.2.1 计算体型与工况
        3.2.2 模型建立与网格划分
        3.2.3 边界条件及初始条件
    3.3 计算结果分析
        3.3.1 水流流态
        3.3.2 流速分布
        3.3.3 压强分布
    3.4 计算与试验结果对比
        3.4.1 流速对比
        3.4.2 压强对比
    3.5 本章小结
第四章 台阶面近底水流水力特性分析
    4.1 过渡区的提出
    4.2 过渡区水力特性分析
        4.2.1 断面流速
        4.2.2 断面压强
        4.2.3 沿程流速
    4.3 旋滚区水力特性分析
        4.3.1 台阶水平面压强分布
        4.3.2 台阶铅直面压强分布
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论与创新点
        5.1.1 结论
        5.1.2 创新点
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】:
期刊论文
[1]基于VOF模型的台阶式溢洪道的数值模拟[J]. 郭馨,解宏伟,赵相航.  青海大学学报. 2016(06)
[2]台阶式溢洪道水流空化特性及空化空蚀位置的确定[J]. 赵相航,解宏伟,郭馨.  水电能源科学. 2016(09)
[3]与宽尾墩联合使用的消力池体型优化研究[J]. 尹进步,梁宗祥,张鸿琴,贺威.  水力发电学报. 2015(12)
[4]台阶式溢洪道滑掠流时均压强影响因素分析[J]. 杨吉健,刘韩生,张为法.  长江科学院院报. 2015(08)
[5]边宽尾墩体型对边墙区域水流水力特性的影响研究[J]. 张洛,后小霞,杨具瑞.  水力发电学报. 2015(01)
[6]阶梯溢流坝和宽尾墩及消力池组合消能的水流数值模拟研究[J]. 魏文礼,吕彬,刘玉玲.  水动力学研究与进展A辑. 2012(04)
[7]阶梯溢流坝水流数值模拟及特性分析[J]. 钱忠东,胡晓清,槐文信,AMADOR António.  中国科学(E辑:技术科学). 2009(06)
[8]台阶式溢洪道水力特性的数值模拟[J]. 金瑾,张志昌,尹芳芳.  中国水运(下半月). 2009(05)
[9]宽尾墩—台阶溢流坝三维数值消能流场模拟[J]. 徐玲君,李国栋,陈刚,薛阳.  人民长江. 2008(15)
[10]X型和Y型宽尾墩水力特性对比研究[J]. 张挺,伍超,莫政宇,麦栋玲.  水利学报. 2007(10)

博士论文
[1]宽尾墩和阶梯溢流坝一体化数值模拟[D]. 张挺.四川大学 2005
[2]高坝大流量泄洪消能数值模拟及实验研究[D]. 刁明军.四川大学 2005
[3]阶梯溢流坝紊流数值模拟及实验研究[D]. 陈群.四川大学 2001

硕士论文
[1]不同体型台阶式溢洪道水力特性研究[D]. 赵相航.青海大学 2017
[2]溢流坝泄流过程水流流态数值模拟[D]. 杨思雨.大连理工大学 2015
[3]小湾河水库台阶溢洪道泄流三维数值模拟[D]. 施小金.西北农林科技大学 2014
[4]带有掺气挑坎的台阶式溢洪道的三维数值模拟[D]. 尹芳芳.西安理工大学 2010
[5]台阶式溢流坝坝后消力池压强特性数值模拟研究[D]. 范勇锋.西安理工大学 2010
[6]台阶式溢洪道强迫掺气水流水力特性的试验研究[D]. 骈迎春.西安理工大学 2007
[7]不同体型宽尾墩的水力特性比较研究[D]. 曾华.四川大学 2006
[8]台阶式溢流坝上压强特性的试验研究[D]. 李布雳.西安理工大学 2005
[9]台阶式溢流坝消能特性的试验研究[D]. 冯瑞林.西安理工大学 2005



本文编号:3155796

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