水电站进水口叠梁门分层取水水力特性数值模拟研究
发布时间：2022-12-10 16:55
叠梁门分层取水结构是一种环境友好型进水口,它不仅能够满足电站发电引水的需求还能实现对生态环境的保护。JH水电站发电引水系统采用半圆型叠梁门分层取水进水口,体型设计较一般分层取水结构特殊,进流条件相对复杂。本次研究以JH水电站叠梁门进水口为背景,通过对叠梁门不同运行方式、不同引水流量下的断面流速、流态分布、水头损失等水力特性进行三维数值模拟研究并对分层取水进水口流量分配进行对比分析,计算结果可为电站的有效运行提供科学依据,也可为相关工程提供指导。本次研究通过对几种不同的湍流模型进行比较,采用k-ε紊流数学模型,能够较好的解决进水口各过流断面近壁区水流流动的计算问题。研究结果表明:（1）半圆型叠梁门进水口与以往进水口体型设计有所不同,能够有效扩大进流范围,保证下泄水体进流平稳,进水口和叠梁门前均无不良流态,闸墩处无不良漩涡。（2）叠梁门门顶淹没水深不足时门后竖井内产生吸气漩涡;叠梁门上方最大门顶流速分布在门顶底部;研究表明进水口设置叠梁门后水头损失增加显著。（3）拦污栅处四个孔口流速分布规律基本相同;门后竖井内流速分布不均匀;门后流道断面主流主要集中在顶部,中下部流速呈中间小两侧大的分布特...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的目的和必要性
1.2 分层取水结构的布置型式
1.3 国内外研究进展
1.4 分层取水工程概况
1.5 本文研究内容及方法
第二章 三维紊流基本理论
2.1 紊流数值模拟方法
2.1.1 直接数值模拟(DNS)
2.1.2 大涡模拟(LES)
2.1.3 雷诺平均数值模拟(RANS)
2.2 本文模型选择
2.3 模型求解方法
2.3.1 离散方法
2.3.2 离散格式
2.3.3 压力-速度耦合方法
2.4 本章小结
第三章 计算模型及工程概况
3.1 工程概况
3.2 计算区域模型的建立
3.3 边界条件及网格划分
3.3.1 边界条件
3.3.2 网格划分
3.4 工况设置
3.5 本章小结
第四章 电站进水口恒定流数值模拟研究
4.1 水流流态及流速分布
4.1.1 工况814-0-1计算结果
4.1.2 工况814-2-1计算结果
4.1.3 工况814-3-1计算结果
4.1.4 工况814-4-1计算结果
4.1.5 工况876-22-1计算结果
4.1.6 工况876-24-1计算结果
4.2 进水口各断面流速分布
4.2.1 拦污栅处流速分布
4.2.2 叠梁门顶流速分布
4.2.3 流道内流速分布
4.3 水头损失计算
4.4 本章小结
第五章 叠梁门进水口分层取水流量分配研究
5.1 水头损失
5.2 流量分配
5.2.1 最低发电水位2节叠梁门
5.2.2 最低发电水位3节叠梁门
5.2.3 最低发电水位4节叠梁门
5.2.4 正常蓄水位22节叠梁门
5.3 进水口流态
5.4 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型分层取水结构的研究与应用[J]. 范志国,郑向晖,刘国军,尹航. 水利水电技术. 2017(10)
[2]分层取水设备布置的型式与研究[J]. 辛红,李润芝,刘淑兰. 水利水电工程设计. 2016(04)
[3]湍流大涡模拟的时空关联方法[J]. 晋国栋,陈进财,时北极,何国威. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(12)
[4]抽水蓄能电站进水口明渠水力优化研究[J]. 刘际军,高学平. 水力发电学报. 2015(10)
[5]水电站多层进水口水力特性数值模拟研究[J]. 高学平,彭娴,韩云鹏. 水力发电学报. 2015(03)
[6]水力自动翻板闸门的特点及适用综述[J]. 郑巍. 科技风. 2014(15)
[7]水电站进水口分层取水水力特性模型试验研究[J]. 王才欢,段文刚,聂艳华,刘毅. 水力发电学报. 2013(05)
[8]叠梁门分层取水式电站进水口流场数值模拟研究[J]. 杜兰,许学问. 中国农村水利水电. 2013(08)
[9]一种强耦合Spalart-Allmaras湍流模型的RANS方程的高效数值计算方法[J]. 杨小权,杨爱明,孙刚. 航空学报. 2013(09)
[10]糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水研究[J]. 高志芹,赵洪明,董绍尧. 水力发电. 2012(09)
博士论文
[1]大型水库分层取水下泄水温研究[D]. 张少雄.天津大学 2012
[2]大型水库分层取水下泄水温模型试验与数值模拟研究[D]. 陈弘.天津大学 2013
[3]弧形闸门局部开启时闸前漩涡水力特性研究[D]. 孙洪亮.大连理工大学 2016
[4]三维紊流泥沙数学模型及其应用[D]. 陆永军.南京水利科学研究院 2002
[5]复杂边界条件下的三维紊流数值模拟研究[D]. 周晓泉.四川大学 2003
[6]求解Navier-Stokes方程的几类数值方法[D]. 戴晓霞.浙江大学 2009
硕士论文
[1]双向水流进出水口水力特性研究[D]. 姜海.河海大学 2006
[2]水电站进水口分层取水水温试验研究[D]. 王鳌然.天津大学 2008
[3]抽水蓄能电站竖井式进水口水力特性研究[D]. 王丽红.天津大学 2009
本文编号：3717147
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的目的和必要性
1.2 分层取水结构的布置型式
1.3 国内外研究进展
1.4 分层取水工程概况
1.5 本文研究内容及方法
第二章 三维紊流基本理论
2.1 紊流数值模拟方法
2.1.1 直接数值模拟(DNS)
2.1.2 大涡模拟(LES)
2.1.3 雷诺平均数值模拟(RANS)
2.2 本文模型选择
2.3 模型求解方法
2.3.1 离散方法
2.3.2 离散格式
2.3.3 压力-速度耦合方法
2.4 本章小结
第三章 计算模型及工程概况
3.1 工程概况
3.2 计算区域模型的建立
3.3 边界条件及网格划分
3.3.1 边界条件
3.3.2 网格划分
3.4 工况设置
3.5 本章小结
第四章 电站进水口恒定流数值模拟研究
4.1 水流流态及流速分布
4.1.1 工况814-0-1计算结果
4.1.2 工况814-2-1计算结果
4.1.3 工况814-3-1计算结果
4.1.4 工况814-4-1计算结果
4.1.5 工况876-22-1计算结果
4.1.6 工况876-24-1计算结果
4.2 进水口各断面流速分布
4.2.1 拦污栅处流速分布
4.2.2 叠梁门顶流速分布
4.2.3 流道内流速分布
4.3 水头损失计算
4.4 本章小结
第五章 叠梁门进水口分层取水流量分配研究
5.1 水头损失
5.2 流量分配
5.2.1 最低发电水位2节叠梁门
5.2.2 最低发电水位3节叠梁门
5.2.3 最低发电水位4节叠梁门
5.2.4 正常蓄水位22节叠梁门
5.3 进水口流态
5.4 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型分层取水结构的研究与应用[J]. 范志国,郑向晖,刘国军,尹航. 水利水电技术. 2017(10)
[2]分层取水设备布置的型式与研究[J]. 辛红,李润芝,刘淑兰. 水利水电工程设计. 2016(04)
[3]湍流大涡模拟的时空关联方法[J]. 晋国栋,陈进财,时北极,何国威. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(12)
[4]抽水蓄能电站进水口明渠水力优化研究[J]. 刘际军,高学平. 水力发电学报. 2015(10)
[5]水电站多层进水口水力特性数值模拟研究[J]. 高学平,彭娴,韩云鹏. 水力发电学报. 2015(03)
[6]水力自动翻板闸门的特点及适用综述[J]. 郑巍. 科技风. 2014(15)
[7]水电站进水口分层取水水力特性模型试验研究[J]. 王才欢,段文刚,聂艳华,刘毅. 水力发电学报. 2013(05)
[8]叠梁门分层取水式电站进水口流场数值模拟研究[J]. 杜兰,许学问. 中国农村水利水电. 2013(08)
[9]一种强耦合Spalart-Allmaras湍流模型的RANS方程的高效数值计算方法[J]. 杨小权,杨爱明,孙刚. 航空学报. 2013(09)
[10]糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水研究[J]. 高志芹,赵洪明,董绍尧. 水力发电. 2012(09)
博士论文
[1]大型水库分层取水下泄水温研究[D]. 张少雄.天津大学 2012
[2]大型水库分层取水下泄水温模型试验与数值模拟研究[D]. 陈弘.天津大学 2013
[3]弧形闸门局部开启时闸前漩涡水力特性研究[D]. 孙洪亮.大连理工大学 2016
[4]三维紊流泥沙数学模型及其应用[D]. 陆永军.南京水利科学研究院 2002
[5]复杂边界条件下的三维紊流数值模拟研究[D]. 周晓泉.四川大学 2003
[6]求解Navier-Stokes方程的几类数值方法[D]. 戴晓霞.浙江大学 2009
硕士论文
[1]双向水流进出水口水力特性研究[D]. 姜海.河海大学 2006
[2]水电站进水口分层取水水温试验研究[D]. 王鳌然.天津大学 2008
[3]抽水蓄能电站竖井式进水口水力特性研究[D]. 王丽红.天津大学 2009
本文编号：3717147
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