消能锥形阀内部流动与模型试验研究

发布时间：2017-07-06 16:21

  本文关键词：消能锥形阀内部流动与模型试验研究

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【摘要】：消能锥形阀是一种特殊的流体机械,主要作用是消减水利水电工程中过大的出流能量,降低对下游水工建筑及生态环境的影响,并对过流流量进行一定的调节。消能锥形阀内部流场情况复杂,内部结构设计的好坏直接影响其性能效果。本文目的在于优选出高效的消能锥形阀内部结构形式,分析不同内部结构消能锥形阀的流场情况,并对锥形阀的消能效果及过流能力进行探究。本次研究采用数值模拟计算与模型水力试验相结合的方法,利用数值模拟的方法进行消能锥形阀内部流场的数值模拟分析,并制作了锥形阀模型进行相同工况下的水力模型试验。通过数值模拟计算得到了不同内部结构消能锥形阀流场的压力速度分布及流线的变化情况,计算出了各工况下的消能率,并分析了不同内部结构消能锥形阀的消能效果。水力模型试验则测量得了到不同工况下消能锥形阀的流量与进出口压力值,分析了消能锥形阀消能效果及过流能力,同时以试验结果对模拟计算精度进行了验证。论文得到以下几点主要结论。其一,认为内部结构为阀芯加环形锥形双孔套结构的锥形阀消能效果最优。其中锥形阀芯起到主要的消能作用,环形与锥形孔套均可进一步的提高消能锥形阀的整体性能效果。其次,在模拟与试验中均得出该型消能锥形阀存在有100%开度位置过流能力不佳的问题,通过探究认为可暂将85%开度设为运行时全开开度以优化对流量的调节能力。最后,认为内部结构为阀芯加环形锥形双孔套的消能锥形阀性能最优,且能满足水利工程对应工况下的过流能力要求。
【关键词】：CFD 试验 消能 内部结构 锥形阀
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV135.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 水电站的泄流消能11-14
• 1.3 消能锥形阀简介14-15
• 1.4 消能锥形阀的研究与发展15-18
• 1.4.1 消能锥形阀内部结构的研究15-16
• 1.4.2 消能锥形阀内部流场的研究16-17
• 1.4.3 消能锥形阀CFD技术应用的研究17-18
• 1.5 研究方法18-21
• 1.5.1 水力模型试验18-19
• 1.5.2 CFD数值模拟19-21
• 1.6 论文的主要工作21-24
• 1.6.1 研究背景21
• 1.6.2 研究内容21
• 1.6.3 研究方案21-24
• 第二章 消能锥形阀三维建模与数值模拟计算24-38
• 2.1 锥形阀三维模型选择与模拟工况设置24-25
• 2.2 锥形阀的Pro/E三维建模25-27
• 2.3 计算网格的划分27-31
• 2.4 数值模拟计算31-37
• 2.4.1 数值计算模型32
• 2.4.2 数值计算参数及边界条件设置32-33
• 2.4.3 数值计算工况及结果33-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 消能锥形阀数值模拟结果分析38-50
• 3.1 锥形阀数值模拟分析概况38-39
• 3.2 全开状态下锥形阀内部流场及消能效果分析39-45
• 3.2.1 内部流场分析39-42
• 3.2.2 消能效果分析42-45
• 3.3 锥形阀变开度下内部流场与过流能力分析45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 消能锥形阀模型水力试验50-64
• 4.1 模型试验装置与试验过程50-54
• 4.1.1 试验模型与装置50-52
• 4.1.2 水力试验内容与过程52-54
• 4.2 水力模型试验工况及结果54-57
• 4.2.1 全开状态消能锥形阀试验54-55
• 4.2.2 变开度锥形阀过流能力试验55-57
• 4.3 模拟计算精度对比验证与误差分析57-62
• 4.3.1 数值模拟精度验证57-60
• 4.3.2 数值模拟与模型试验误差原因分析60-62
• 4.4 消能锥形阀与对应水电工程运行要求分析62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-68
• 5.1 研究成果64-65
• 5.2 尚待进一步研究的问题65-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间发表论文目录72

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本文编号：526947