多孔水闸局部孔开启闸下非恒定流试验研究与数值模拟

发布时间：2023-08-06 19:04

　　在水资源匮乏,社会经济高速发展的大背景下,我国的水资源供需矛盾日益突出。我国北方缺水地区,修建的很多多孔拦河闸以及多孔蓄排兼用水闸,除在汛期过流量大时可能全部开闸放水外,多数情况为少数孔局部开启运用,闸后流态为复杂的三元水流。在闸门开启或关闭过程中,闸下水流具有非恒定流特性,对水工建筑物会产生不利影响。但对于北方水闸进行设计时仍依据现行水闸设计规范和《水工设计手册》按照平面问题和恒定流条件下得出的公式计算和设计消能设施,建成的消能防冲设施损毁严重。论文基于CFD计算流体力学方法,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,建立闸下三元流有限差分数值模型,对闸后三元非恒定流特性和控导措施及效果进行了初步研究。主要研究内容和成果如下:设计并实现了多孔水闸少数孔局部开启闸下三元非恒定流试验测试系统,该系统由水循环系统、闸门启闭系统以及水位自动监测采集系统构成,数据采样精度在±0.2mm以内,采样频率可控,满足实验要求;进行了闸门不同开启历时和不同局部开启方式的闸下出流试验。对应各种开启工况测定了下游关键断面处的水位变化过程,观察不同工况下闸下三元非恒定流的流态变化;利用CFD软件建立闸下三元流有限差...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 闸下三元非恒定流特性研究现状
        1.2.3 多孔水闸闸下三元非恒定流防冲措施研究现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
2 多孔水闸局部孔开启过程非恒定流试验研究
    2.1 水流循环系统
        2.1.1 明槽水渠模型
        2.1.2 供回水系统
    2.2 闸门提升系统
    2.3 水位测量及数据采集
    2.4 实验方案设计
        2.4.1 试验目的
        2.4.2 实验方案布置
        2.4.3 水位采样点布设
    2.5 试验结果及分析
    2.6 小结
3 闸下三元流有限差分数值模型建立
    3.1 计算流体动力学描述
    3.2 自由表面的处理
    3.3 三维模型建立
    3.4 模型网格块划分
    3.5 边界条件和模型参数设置
    3.6 小结
4 三元非恒定流数值模拟结果分析
    4.1 三维模拟结果验证
    4.2 三维模拟结果分析
        4.2.1 流态分布图
        4.2.2 流速分布
        4.2.3 压强分布
    4.3 小结
5 导流墙对闸下三元流的控制效果研究
    5.1 导流墙对三元恒定流的影响
        5.1.1 流态分布图
        5.1.2 海漫区近底流速分布
    5.2 导流墙对非恒定流的影响
    5.3 小结
6 结论
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在读期间发表的学术论文
作者简介
致谢
详细摘要



本文编号：3839880