导流墩对侧向进水前池流态改善规律研究
发布时间：2021-05-19 07:58
前池是一种重要的进水建筑物,其水力特性直接影响水泵的性能。泵站的布置往往受水流条件、实际地形等客观因素的制约,不得不采用侧向进水的布置形式,而侧向进水时水流方向和前池水流方向有一定的夹角,可能会产生严重的汽蚀和振动,影响泵的正常运行。因此,采取整流措施以改善泵站的进水流态,对泵站的设计、改造以及对工程运行的经济性、安全性都有着重要的现实意义。本文采用正交试验法对导流墩的不同参数组合进行数值模拟分析,得到的规律可为同类工程的设计、改善侧向进水前池流态提供参考。首先,建立泵站侧向进水前池的模型,侧向弯角定为45°及60°,对这两个方案分别进行数值计算,分析数值模拟结果,发现引渠流态较好,但进入前池后,边墙附近1#进水流道前进主流发生了严重偏斜。大部分水流能够较平顺地流入进水流道,而小部分水流触及边墙后形成回流,导致在前池左侧边墙附近存在大范围的回流区,且回流区流态紊乱从而影响1#进水流道的进水条件。其次,在1#与2#进水流道间加设导流墩整流,利用正交试验法对导流墩各几何参数进行优化设计,因素包括导流墩的长度、宽度、弧度以及相对高度,采用L16（45）正交表,并对试验指标进行极差和方差分析,...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及趋势
1.2.1 泵站前池数值模拟研究进展概况
1.2.2 导流墩整流数值模拟研究进展概况
1.2.3 正交试验法在泵站工程中的应用概况
1.3 主要研究内容和思路
2 数值模拟理论及方法简介
2.1 计算流体力学概述
2.2 基本控制方程
2.2.1 连续性方程
2.2.2 动量方程
2.3 湍流数值模拟方法
2.3.1 直接数值模拟
2.3.2 大祸模拟方法
2.3.3 Reynolds平均法
2.4 湍流模型
2.4.1 Standard k-ε模型
2.4.2 RNG k-ε模型
2.4.3 Realizable k-ε模型
2.4.4 SST k-ε模型
2.4.5 雷诺压力模型
2.5 离散方法
2.5.1 有限差分法
2.5.2 有限单元法
2.5.3 有限体积法
2.6 本章小结
3 泵站前池三维流场的数值模拟
3.1 三维模型的建立与求解过程
3.1.1 计算区域与几何建模
3.1.2 网格划分
3.1.3 边界条件设置
3.1.4 求解设置
3.2 紊流模型的选取
3.3 网格无关性分析
3.4 评价指标
3.5 特征断面的选取
3.6 侧向45°弯角原始方案数值模拟结果
3.7 侧向60°弯角原始方案数值模拟结果
3.8 本章小结
4 基于正交试验法的导流墩几何参数优化
4.1 正交表及原理简介
4.1.1 正交表
4.1.2 正交试验设计原理简介
4.2 正交试验设计
4.2.1 试验因素及水平的选择
4.2.2 正交表的确立
4.3 侧向45°弯角时导流墩几何参数的正交试验分析
4.3.1 直观分析
4.3.2 方差分析
4.3.3 优秀方案的确定
4.4 侧向60°弯角时导流墩几何参数的正交试验分析
4.4.1 直观分析
4.4.2 方差分析
4.4.3 优秀方案的确定
4.5 本章小结
5 基于正交试验设计的数值模拟结果分析
5.1 侧向45°弯角时前池水平剖面流态分析
5.1.1 典型方案的选取
5.1.2 各典型方案数值模拟结果分析
5.2 侧向60°弯角时前池水平剖面流态分析
5.2.1 典型方案的选取
5.2.2 各典型方案数值模拟结果分析
5.3 前池内导流墩整流机理分析
5.4 正交试验结果与数值模拟流态对比分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3195424
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符号说明
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及趋势
1.2.1 泵站前池数值模拟研究进展概况
1.2.2 导流墩整流数值模拟研究进展概况
1.2.3 正交试验法在泵站工程中的应用概况
1.3 主要研究内容和思路
2 数值模拟理论及方法简介
2.1 计算流体力学概述
2.2 基本控制方程
2.2.1 连续性方程
2.2.2 动量方程
2.3 湍流数值模拟方法
2.3.1 直接数值模拟
2.3.2 大祸模拟方法
2.3.3 Reynolds平均法
2.4 湍流模型
2.4.1 Standard k-ε模型
2.4.2 RNG k-ε模型
2.4.3 Realizable k-ε模型
2.4.4 SST k-ε模型
2.4.5 雷诺压力模型
2.5 离散方法
2.5.1 有限差分法
2.5.2 有限单元法
2.5.3 有限体积法
2.6 本章小结
3 泵站前池三维流场的数值模拟
3.1 三维模型的建立与求解过程
3.1.1 计算区域与几何建模
3.1.2 网格划分
3.1.3 边界条件设置
3.1.4 求解设置
3.2 紊流模型的选取
3.3 网格无关性分析
3.4 评价指标
3.5 特征断面的选取
3.6 侧向45°弯角原始方案数值模拟结果
3.7 侧向60°弯角原始方案数值模拟结果
3.8 本章小结
4 基于正交试验法的导流墩几何参数优化
4.1 正交表及原理简介
4.1.1 正交表
4.1.2 正交试验设计原理简介
4.2 正交试验设计
4.2.1 试验因素及水平的选择
4.2.2 正交表的确立
4.3 侧向45°弯角时导流墩几何参数的正交试验分析
4.3.1 直观分析
4.3.2 方差分析
4.3.3 优秀方案的确定
4.4 侧向60°弯角时导流墩几何参数的正交试验分析
4.4.1 直观分析
4.4.2 方差分析
4.4.3 优秀方案的确定
4.5 本章小结
5 基于正交试验设计的数值模拟结果分析
5.1 侧向45°弯角时前池水平剖面流态分析
5.1.1 典型方案的选取
5.1.2 各典型方案数值模拟结果分析
5.2 侧向60°弯角时前池水平剖面流态分析
5.2.1 典型方案的选取
5.2.2 各典型方案数值模拟结果分析
5.3 前池内导流墩整流机理分析
5.4 正交试验结果与数值模拟流态对比分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
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