岗曲河一级水电站台阶式溢洪道数值模拟研究

发布时间：2021-11-20 16:14

　　在水利工程中,台阶式溢洪道已经得到较为广泛地应用。结合前人分析,继续分析其水力特性对于理论发展和工程实际应用而言有着重要的意义,可进一步促进台阶式溢洪道的发展。本文基于岗曲河一级水电站台阶式溢洪道模型试验各水力特性的实测数据,结合数值模拟方法,采用VOF法、标准k-ε两方程湍流模型及Open channel flow方法对岗曲河一级水电站台阶式溢洪道单独泄流的情况进行数值模拟,将模拟值与试验的测量值相比,发现两者吻合较好。然后在此基础上,研究了岗曲河一级水电站台阶式溢洪道的摩阻流速等水力特性。主要结论有:（1）台阶式溢洪道台阶进口段水深逐渐收缩,越往下游水深逐渐保持稳定,水面线与台阶凸角连线接近平行。水流流速从台阶内部到水流表面逐渐增加,在接近水流表面的位置流速最大,且最大流速值随着流量的增加而增加,台阶凸角连线以上的主流区,流速方向与台阶凸角连线接近平行。在台阶内部,水流具有顺时针涡流。（2）在台阶式溢洪道台阶段下游水深稳定区域,各个台阶内部压强等值线基本相同,就台阶压强大小而言,竖直面和水平面相比,后者更大。最大位置位于台阶水平面中部靠凸角位置处。（3）溢洪道台阶结构内部竖直面壁面... 

【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】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究台阶式溢洪道的背景及意义
    1.2 国内外台阶式溢洪道研究现状
        1.2.1 台阶式溢洪道水流流态及水面线研究现状
        1.2.2 台阶式溢洪道流速研究现状
        1.2.3 台阶式溢洪道压强研究现状
        1.2.4 台阶式溢洪道摩阻流速研究现状
    1.3 湍流数值模拟理论及数值方法
        1.3.1 数值模拟技术的发展
        1.3.2 湍流数学模型
        1.3.3 控制方程
        1.3.4 自由水面的确定
        1.3.5 边界条件的处理
        1.3.6 数值模拟在台阶式溢洪道中的应用
    1.4 本文的研究内容和方法
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究方法
第二章 岗曲河一级水电站台阶式溢洪道数值模拟
    2.1 模型试验概况
    2.2 计算模型设置
        2.2.1 计算模型简介
        2.2.2 网格划分及边界条件设置
        2.2.3 求解参数设置
    2.3 数值模拟结果
        2.3.1 台阶式溢洪道水流流态和水面线
        2.3.2 台阶式溢洪道流速场
        2.3.3 台阶式溢洪道压强场
    2.4 小结
第三章 数值模拟结果与试验数据对比分析
    3.1 水面线对比分析
    3.2 流速对比分析
    3.3 压强对比分析
    3.4 小结
第四章 台阶式溢洪道壁面切应力
    4.1 竖直面壁面切应力
        4.1.1 下泄流量为188.6m3/s时的竖直面壁面切应力
        4.1.2 下泄流量为253.8m3/s和518m3/s时的竖直面壁面切应力
    4.2 水平面壁面切应力
        4.2.1 下泄流量为188.6m3/s时的水平面壁面切应力
        4.2.2 下泄流量为253.8m3/s和518m3/s时的水平面壁面切应力
    4.3 台阶凸角处的壁面切应力
    4.4 小结
第五章 台阶式溢洪道摩阻流速研究
    5.1 摩阻流速求解
        5.1.1 求解方法
        5.1.2 流速分布
        5.1.3 拟合结果
    5.2 摩阻流速与断面平均流速
        5.2.1 断面平均流速
        5.2.2 摩阻流速与断面平均流速之间的关系
    5.3 摩阻流速与壁面切应力
    5.4 小结
第六章 台阶式溢洪道相对摩阻流速
    6.1 相对摩阻流速的定义
    6.2 台阶式溢洪道摩阻流速沿程变化规律
    6.3 台阶式溢洪道相对摩阻流速沿程变化规律
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
个人简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]台阶式溢洪道水流压强特性试验研究[J]. 赵相航,解宏伟,郭馨,贺巨龙.  人民黄河. 2018(05)
[2]某水库台阶式溢洪道脉动压强特性研究[J]. 赵相航,解宏伟,郭馨.  人民珠江. 2016(09)
[3]基于VOF模型的台阶式溢洪道数值模拟[J]. 赵相航,解宏伟,郭馨,李天慧.  水利与建筑工程学报. 2016(03)
[4]台阶式溢洪道相对流速和相对消能水头的关系[J]. 杨吉健,刘韩生,文明宜,代述兵.  长江科学院院报. 2015(12)
[5]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)
[6]通过相对比能计算台阶式溢洪道水面线[J]. 文明宜,刘韩生,范灵芝,杨吉健.  人民黄河. 2015(08)
[7]台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速沿程变化研究[J]. 杨吉健,刘韩生,代述兵,文明宜.  水力发电学报. 2015(06)
[8]高海拔地区台阶式溢洪道的时均压强特性研究[J]. 楚段段,李可也,解宏伟.  青海大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]台阶式溢洪道相对流速和相对佛汝德数关系研究[J]. 杨吉健,刘韩生,代述兵,文明宜.  中国农村水利水电. 2015(02)
[10]对数型流速分布公式的参数敏感性及取值[J]. 付辉,杨开林,王涛,郭新蕾.  水利学报. 2013(04)

博士论文
[1]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]明渠非恒定流摩阻流速与平均流速相互关系初探[D]. 牟明艳.重庆交通大学 2016
[2]光滑壁面明渠紊流壁面切应力的研究[D]. 陈小芳.河海大学 2007
[3]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
[4]台阶式溢洪道水力特性的试验研究[D]. 曾东洋.西安理工大学 2002



本文编号：3507691