巨亭水电站下游冲刷的三维数值模拟
发布时间：2022-07-11 09:54
泄流建筑物泄流流速大,水流紊动剧烈,其河床下游易受紊流影响产生局部冲刷,甚至造成水工建筑物结构破坏,泄水冲刷问题一直以来备受关注,本文以嘉陵江巨亭水电站为例,采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法对该工程泄流冲刷问题进行了研究,通过Flow-3D建立了三维数值模型,分析了泄水闸下游三维流场特性、冲刷坑形态变化过程以及不同因素对局部冲刷的影响,探讨了该工程在5年一遇洪水、200年一遇洪水条件下的冲刷坑形态及深度,可为相关工程设计提供参考,研究得出了以下主要结论:（1）在模拟结果过程中,各工况床面无量纲水流强度值均随时间推移逐渐降低,超过临界起动切应力的河床面积也随时间推移逐渐减小。（2）本文中泄水建筑物下游局部冲刷大致可分为三个阶段,第一阶段泄流对河床造成的冲刷较为剧烈;第二阶段为冲坑发展阶段,冲坑深度发展变缓,但冲刷坑范围仍保持向下游扩张;第三阶段为冲刷平衡阶段,冲刷坑深度和范围随时间推移达到平衡。（3）在冲刷初始前30%时间内,各工况冲坑深度都可达到平衡深度的80%,冲坑形态分布均为上坡陡下坡缓,深度及范围随流量增大加深且向下游移动;（4）在床沙中值粒径为7.5mm、进口流量150L...
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景目的及意义
1.2 研究方法
1.3 国内外的研究现状
1.3.1 泥沙起动研究
1.3.2 模型试验及冲刷坑的研究
1.3.3 数值模拟研究
1.4 本文主要工作及内容
第二章 巨亭水电站闸坝断面水工模型试验
2.1 工程概况
2.2 模型试验目的和内容
2.2.1 试验目的
2.2.2 试验内容
2.3 试验概况
2.4 试验结果分析
2.4.1 各工况泄洪闸泄流能力,水面线及流速分布
2.4.2 各工况下泄洪闸的压力分布
2.4.3 各工况下泄洪闸冲坑形态及冲坑深度
2.5 本章小结
第三章 巨亭水电站闸坝数值模拟流场验证分析
3.1 三维数值模型的建立
3.1.1 本章基于的数值模型基本理论
3.1.2 模型建立过程
3.2 数值模型结果分析
3.2.1 泄流量对比分析
3.2.2 沿程水面线分析
3.2.3 泄水区域流速分布分析
3.3 本章小结
第四章 巨亭水电站泄水冲刷过程数值模拟
4.1 床面形态更新方法
4.1.1 床面泥沙颗粒起动条件
4.1.2 泥沙输移与网格更新
4.1.3 公式适用性分析
4.2 泄水闸下游冲刷三维数值模拟分析
4.2.1 泄水闸下游局部冲刷过程分析
4.2.2 不同因素对泄水闸下游局部冲刷过程的影响
4.2.3 汛期洪水对巨亭水电站下游局部冲刷坑形态的影响
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望及建议
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]床面均匀沙拖曳力及上举力系数的确定[J]. 周双,张根广,邢茹,高翔. 泥沙研究. 2016(02)
[2]黄河下游冰动力输运的数值模拟研究[J]. 拾兵,于乾,阮雪景,黄修筠. 水动力学研究与进展A辑. 2015(03)
[3]波流作用的近岸圆柱局部床面侵蚀[J]. 齐梅兰,李金钊,郐艳荣. 水利学报. 2015(07)
[4]溢洪道掺气坎槽后掺气水流三维数值模拟研究[J]. 高学平,贾来飞,宋慧芳,崔光虎. 水力发电学报. 2014(02)
[5]海洋管线模型实验若干问题研究[J]. 徐为兵,朱克强,张天宇,王自发,张洋,章浩燕. 舰船科学技术. 2013(11)
[6]跌坎式底流消力池水力特性三维数值模拟与试验研究[J]. 王智娟,岳汉生,姜伯乐. 长江科学院院报. 2013(08)
[7]浙江乌牛新闸闸下三维水流冲刷数值模拟研究[J]. 王斌,王月华,包中进. 人民长江. 2013(13)
[8]泥沙局部冲淤二维数值模拟仿真[J]. 张芝永,拾兵. 哈尔滨工程大学学报. 2013(02)
[9]泥沙起动流速的统一公式[J]. 张红武. 水利学报. 2012(12)
[10]导流洞挑射水舌的模型试验及数值模拟研究[J]. 叶茂,黄武林,伍超,陈开杰. 水力发电学报. 2011(04)
博士论文
[1]江河防洪模拟软件系统几个关键技术研究及实现[D]. 马建明.中国水利水电科学研究院 2003
硕士论文
[1]闸坝下游冲刷坑形态三维数值模拟[D]. 吴彰松.西北农林科技大学 2017
[2]闸坝式水电站下游局部冲刷及水力特性试验研究[D]. 高翔.西北农林科技大学 2015
[3]黄丰水电站泄洪闸泄流三维数值模拟[D]. 李蕾.西北农林科技大学 2014
[4]横丹水电站水流三维模拟及下游冲刷坑二维模拟[D]. 高改玉.西北农林科技大学 2013
[5]锁儿头水电站泄流及河床局部冲刷数值模拟[D]. 田贵智.西北农林科技大学 2013
[6]巨亭水电站断面模型试验及数值模拟分析[D]. 段文姣.西北农林科技大学 2013
[7]桥墩局部冲刷的数值模拟研究[D]. 贠鹏.中国海洋大学 2012
[8]低水头水利枢纽泄水闸前局部冲刷问题研究[D]. 吴国君.长沙理工大学 2011
[9]低水头航电枢纽泄水闸下游局部冲刷问题研究[D]. 侯斌.长沙理工大学 2010
[10]低水头泄水建筑物消能措施数值模拟[D]. 史志鹏.西北农林科技大学 2010
本文编号：3657953
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景目的及意义
1.2 研究方法
1.3 国内外的研究现状
1.3.1 泥沙起动研究
1.3.2 模型试验及冲刷坑的研究
1.3.3 数值模拟研究
1.4 本文主要工作及内容
第二章 巨亭水电站闸坝断面水工模型试验
2.1 工程概况
2.2 模型试验目的和内容
2.2.1 试验目的
2.2.2 试验内容
2.3 试验概况
2.4 试验结果分析
2.4.1 各工况泄洪闸泄流能力,水面线及流速分布
2.4.2 各工况下泄洪闸的压力分布
2.4.3 各工况下泄洪闸冲坑形态及冲坑深度
2.5 本章小结
第三章 巨亭水电站闸坝数值模拟流场验证分析
3.1 三维数值模型的建立
3.1.1 本章基于的数值模型基本理论
3.1.2 模型建立过程
3.2 数值模型结果分析
3.2.1 泄流量对比分析
3.2.2 沿程水面线分析
3.2.3 泄水区域流速分布分析
3.3 本章小结
第四章 巨亭水电站泄水冲刷过程数值模拟
4.1 床面形态更新方法
4.1.1 床面泥沙颗粒起动条件
4.1.2 泥沙输移与网格更新
4.1.3 公式适用性分析
4.2 泄水闸下游冲刷三维数值模拟分析
4.2.1 泄水闸下游局部冲刷过程分析
4.2.2 不同因素对泄水闸下游局部冲刷过程的影响
4.2.3 汛期洪水对巨亭水电站下游局部冲刷坑形态的影响
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望及建议
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]床面均匀沙拖曳力及上举力系数的确定[J]. 周双,张根广,邢茹,高翔. 泥沙研究. 2016(02)
[2]黄河下游冰动力输运的数值模拟研究[J]. 拾兵,于乾,阮雪景,黄修筠. 水动力学研究与进展A辑. 2015(03)
[3]波流作用的近岸圆柱局部床面侵蚀[J]. 齐梅兰,李金钊,郐艳荣. 水利学报. 2015(07)
[4]溢洪道掺气坎槽后掺气水流三维数值模拟研究[J]. 高学平,贾来飞,宋慧芳,崔光虎. 水力发电学报. 2014(02)
[5]海洋管线模型实验若干问题研究[J]. 徐为兵,朱克强,张天宇,王自发,张洋,章浩燕. 舰船科学技术. 2013(11)
[6]跌坎式底流消力池水力特性三维数值模拟与试验研究[J]. 王智娟,岳汉生,姜伯乐. 长江科学院院报. 2013(08)
[7]浙江乌牛新闸闸下三维水流冲刷数值模拟研究[J]. 王斌,王月华,包中进. 人民长江. 2013(13)
[8]泥沙局部冲淤二维数值模拟仿真[J]. 张芝永,拾兵. 哈尔滨工程大学学报. 2013(02)
[9]泥沙起动流速的统一公式[J]. 张红武. 水利学报. 2012(12)
[10]导流洞挑射水舌的模型试验及数值模拟研究[J]. 叶茂,黄武林,伍超,陈开杰. 水力发电学报. 2011(04)
博士论文
[1]江河防洪模拟软件系统几个关键技术研究及实现[D]. 马建明.中国水利水电科学研究院 2003
硕士论文
[1]闸坝下游冲刷坑形态三维数值模拟[D]. 吴彰松.西北农林科技大学 2017
[2]闸坝式水电站下游局部冲刷及水力特性试验研究[D]. 高翔.西北农林科技大学 2015
[3]黄丰水电站泄洪闸泄流三维数值模拟[D]. 李蕾.西北农林科技大学 2014
[4]横丹水电站水流三维模拟及下游冲刷坑二维模拟[D]. 高改玉.西北农林科技大学 2013
[5]锁儿头水电站泄流及河床局部冲刷数值模拟[D]. 田贵智.西北农林科技大学 2013
[6]巨亭水电站断面模型试验及数值模拟分析[D]. 段文姣.西北农林科技大学 2013
[7]桥墩局部冲刷的数值模拟研究[D]. 贠鹏.中国海洋大学 2012
[8]低水头水利枢纽泄水闸前局部冲刷问题研究[D]. 吴国君.长沙理工大学 2011
[9]低水头航电枢纽泄水闸下游局部冲刷问题研究[D]. 侯斌.长沙理工大学 2010
[10]低水头泄水建筑物消能措施数值模拟[D]. 史志鹏.西北农林科技大学 2010
本文编号：3657953
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