金佛山水库溢洪道长弯道段方案试验研究
发布时间：2021-05-20 04:34
溢洪道是土石坝水电站的重要组成部分,直接影响水库安全运行和调洪泄流能力,也是枢纽水力学的研究重点。金佛山水利枢纽具有水头高、地质条件复杂、下游河道弯曲等特点,受这些因素共同影响将溢洪道布置成长弯道型式。溢洪道长弯道段水流条件复杂,泄流流速急、单宽流量大等特点使得弯道效应突出。横向水位差较大（凸低凹高）,易发生水流折冲现象,造成弯道边壁冲击破坏,影响水库的安全运行。本文以重庆南川金佛山弯曲溢洪道作为研究对象,通过三维数值模拟、物理模型试验的手段,研究溢洪道长弯道段水流的特性,运用渠底正加高法改善长弯道段水流条件,结合高低挑坎进行挑流消能,解决了实际工程问题,为以后工程的设计优化提供了参考。主要研究成果如下:（1）水工模型试验研究表明,金佛山溢洪道弯道段无超高方案时,会出现折冲现象,最大水位差大约出现在圆心角9°断面处（弯道顶部偏上游）。当采取渠底超高法,凹岸渠底加高至1.5m时,可有效改善弯道水流条件（2）数值模拟试验研究表明,对于弯道段渠低不同加高值方案下,综合分析不同泄流量下弯道段的流态、横向水位差以及挑流距离,渠底加高1.5m效果最优。（3）试验研究表明,高低坎型式的消能效果比扭曲...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 溢洪道弯道段的物理模型试验研究
1.2.2 溢洪道弯道段的数值试验研究
1.2.3 溢洪道挑坎优化试验研究
1.3 研究内容、研究方法以及研究路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法以及技术路
第二章 物理模型设计与布置
2.1 金佛山溢洪道工程概况
2.1.1 金佛山溢洪道消力池直泄槽方案
2.1.2 金佛山溢洪道长弯道段方案
2.2 物理模型设计
2.2.1 相似的基本条件
2.2.2 模型比尺
2.2.3 材料的选择
2.3 模型输水系统
2.4 模型测量断面布置
2.5 小结
第三章 溢洪道物理模型试验研究
3.1 物理模型试验的方案布置
3.1.1 物理模型试验各方案的布置
3.1.2 模型试验工况
3.2 溢洪道弯道段设计方案试验分析
3.2.1 过流能力分析
3.2.2 弯道段水流流态与水位分析
3.3 弯道段渠底超高方案试验分析
3.3.1 弯道段渠底超高值的确定
3.3.2 超高方案下弯道段水流流态与水位分析
3.4 高低坎方案挑流试验分析
3.4.1 挑坎的不足与优化
3.4.2 高低坎方案试验结果及分析
3.5 水库单孔泄流试验分析
3.5.1 弯道段流态分析
3.5.2 单孔泄流挑流影响分析
3.6 小结
第四章 数值模型的建立
4.1 流体力学控制方程
4.1.1 流体力学基本方程
4.1.2 湍流控制方程
4.1.3 计算流体力学控制方程离散方式
4.1.4 VOF模型
4.2 溢洪道模型的建立
4.2.1 FLUENT软件介绍
4.2.2 溢洪道几何模型的建立
4.2.3 溢洪道三维模型网格的划分
4.2.4 溢洪道三维模型边界条件设置
4.2.5 溢洪道三维模型网格质量检查与优化
4.3 溢洪道三维模型参数的确定
4.3.1 溢洪道三维模型参数的取值
4.3.2 溢洪道三维模型结果输出设置
4.4 数值模型的验证
4.4.1 水位验证
4.4.2 流速验证
4.4.3 挑距验证
4.5 小结
第五章 溢洪道长弯道段流态数值模拟研究
5.1 不同超高方案下溢洪道弯道段水流特性研究
5.1.1 数学模型中弯道段渠底超高方案的布置
5.1.2 不同渠底超高下弯道段水位分析
5.1.3 不同渠底超高下弯道段流速分析
5.1.4 不同渠底超高下弯道段水流流态分析
5.1.5 不同渠底超高下弯道段水流挑距分析
5.2 单孔泄流下溢洪道弯道段水流特性研究
5.2.1 单孔泄流试验工况
5.2.2 单孔泄流溢洪道弯道段水位分析
5.2.3 单孔泄流溢洪道弯道段表面流速分析
5.2.4 单孔泄流溢洪道弯道段水流形态分析
5.2.5 单孔泄流溢洪道挑流分析
5.3 溢洪道高低挑坎壁面压强分析
5.3.1 挑坎高低坎内侧负压问题
5.3.2 高低挑坎内侧优化及结果
5.3.3 高低挑坎优化后对挑流的影响
5.4 小结
第六章 溢洪道弯道渠底加高与横向水位差关系分析
6.1 弯道段横向水位差分析
6.2 横向水位差公式
6.3 横向水位差公式的优化
6.4 优化后的水位差公式与文献数据的对比
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
主要参考文献
作者在读期间发表论文和科研成果
本文编号：3197100
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 溢洪道弯道段的物理模型试验研究
1.2.2 溢洪道弯道段的数值试验研究
1.2.3 溢洪道挑坎优化试验研究
1.3 研究内容、研究方法以及研究路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法以及技术路
第二章 物理模型设计与布置
2.1 金佛山溢洪道工程概况
2.1.1 金佛山溢洪道消力池直泄槽方案
2.1.2 金佛山溢洪道长弯道段方案
2.2 物理模型设计
2.2.1 相似的基本条件
2.2.2 模型比尺
2.2.3 材料的选择
2.3 模型输水系统
2.4 模型测量断面布置
2.5 小结
第三章 溢洪道物理模型试验研究
3.1 物理模型试验的方案布置
3.1.1 物理模型试验各方案的布置
3.1.2 模型试验工况
3.2 溢洪道弯道段设计方案试验分析
3.2.1 过流能力分析
3.2.2 弯道段水流流态与水位分析
3.3 弯道段渠底超高方案试验分析
3.3.1 弯道段渠底超高值的确定
3.3.2 超高方案下弯道段水流流态与水位分析
3.4 高低坎方案挑流试验分析
3.4.1 挑坎的不足与优化
3.4.2 高低坎方案试验结果及分析
3.5 水库单孔泄流试验分析
3.5.1 弯道段流态分析
3.5.2 单孔泄流挑流影响分析
3.6 小结
第四章 数值模型的建立
4.1 流体力学控制方程
4.1.1 流体力学基本方程
4.1.2 湍流控制方程
4.1.3 计算流体力学控制方程离散方式
4.1.4 VOF模型
4.2 溢洪道模型的建立
4.2.1 FLUENT软件介绍
4.2.2 溢洪道几何模型的建立
4.2.3 溢洪道三维模型网格的划分
4.2.4 溢洪道三维模型边界条件设置
4.2.5 溢洪道三维模型网格质量检查与优化
4.3 溢洪道三维模型参数的确定
4.3.1 溢洪道三维模型参数的取值
4.3.2 溢洪道三维模型结果输出设置
4.4 数值模型的验证
4.4.1 水位验证
4.4.2 流速验证
4.4.3 挑距验证
4.5 小结
第五章 溢洪道长弯道段流态数值模拟研究
5.1 不同超高方案下溢洪道弯道段水流特性研究
5.1.1 数学模型中弯道段渠底超高方案的布置
5.1.2 不同渠底超高下弯道段水位分析
5.1.3 不同渠底超高下弯道段流速分析
5.1.4 不同渠底超高下弯道段水流流态分析
5.1.5 不同渠底超高下弯道段水流挑距分析
5.2 单孔泄流下溢洪道弯道段水流特性研究
5.2.1 单孔泄流试验工况
5.2.2 单孔泄流溢洪道弯道段水位分析
5.2.3 单孔泄流溢洪道弯道段表面流速分析
5.2.4 单孔泄流溢洪道弯道段水流形态分析
5.2.5 单孔泄流溢洪道挑流分析
5.3 溢洪道高低挑坎壁面压强分析
5.3.1 挑坎高低坎内侧负压问题
5.3.2 高低挑坎内侧优化及结果
5.3.3 高低挑坎优化后对挑流的影响
5.4 小结
第六章 溢洪道弯道渠底加高与横向水位差关系分析
6.1 弯道段横向水位差分析
6.2 横向水位差公式
6.3 横向水位差公式的优化
6.4 优化后的水位差公式与文献数据的对比
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
主要参考文献
作者在读期间发表论文和科研成果
本文编号：3197100
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3197100.html
