破罡湖闸站枢纽工程水动力特性研究

发布时间：2017-09-16 03:17

  本文关键词：破罡湖闸站枢纽工程水动力特性研究

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【摘要】：破罡湖闸站枢纽工程位于安徽省安庆市破罡湖东侧,具有排湖、排圩以及自排和反向引水等功能,采用中间站、两侧闸的典型闸站结合布置型式。与采用水闸、泵站分建方式的枢纽相比,闸站结合枢纽占地面积小,管理集中方便,但水流流态相对复杂。而水流流态对水泵机组的安全、高效运行影响较大。同时,结构复杂导致过流能力及下游消能防冲计算较为困难。基于此,本文对破罡湖闸站枢纽工程水动力特性进行分析与研究,并提出相应优化建议,具有重要的工程意义。本研究采用模型试验方法分析破罡湖闸站枢纽工程各运行工况下前池流态、流速分布情况。根据水工模型试验规程,采用正态模型,按照重力相似准则选定1：45试验模型比尺。模型采用架空结构,根据糙率相似准则,选用PVC灰板及透明有机玻璃板作为模型材料,利用管道泵及进出水池形成循环供水系统。试验中,通过LDY型电磁流量计测量流量；通过LGY-Ⅱ型流速仪测量流速；通过水准仪、测压管、钢尺等测量水位；采用化学示踪粒子和塑料悬浮粒子分别演示水流底层及面层流态分布。本研究包括如下工况：自排工况、抽排湖工况、抽排圩工况及排湖排圩工况。分别测得各运行工况下流态分布及部分典型工况下流速分布情况。试验结果表明：自排工况、抽排湖工况及排湖排圩工况下流态相对较好,在抽排圩工况下面层、底层流态相对混乱。在排湖前池及排圩前池设置导流墩后,自排工况、抽排湖工况及排湖排圩工况下,面层及底层流态变化较小；抽排圩工况下面层流态变化不大,而底层流态改善效果明显。本研究测试了排涝进水涵、前池连通闸、自排流道的过流能力,并分别绘制出了相应的水位差～流量关系曲线,得到通过设计流量为30m3/s、17m3/s、158 m3/s时所需要的上下游水位差分别为0.11m、0.08m、0.18m,满足设计要求。研究中通过对破罡湖闸下游消能状态观测,认为其消能防冲设施布置合理。本研究结合数值模拟方法,利用计算流体力学软件FLUENT,对汇水箱出水流道下方翼墙采用平顺形式连接、竖直向采用向下斜坡连接的优化方案进行流态分析。计算结果表明汇水箱内回旋现象显著改善。破罡湖闸站枢纽工程流态研究对今后类似的多功能闸站结合水利枢纽工程的设计与应用具有一定的指导意义和参考价值。
【关键词】：破罡湖闸站 水动力特性 模型试验 数值模拟 优化
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV135
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 主要符号说明9-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究目的和意义10-11
• 1.2 闸站结合布置类型11-12
• 1.3 闸站结合枢纽工程研究现状12-14
• 1.3.1 模型试验12-13
• 1.3.2 数值模拟13-14
• 1.4 论文主要研究内容14-15
• 2 破罡湖闸站枢纽工程水工模型试验设计15-25
• 2.1 模型设计与制作15-20
• 2.1.1 相似准则15-17
• 2.1.2 模型材料及布置17-18
• 2.1.3 模型制作18-20
• 2.2 模型试验量测设备20-22
• 2.3 试验方法22-25
• 3 前池流态试验研究25-40
• 3.1 工况组合方式25-26
• 3.2 自排工况26-28
• 3.3 抽排湖工况28-31
• 3.3.1 抽排湖工况一(1号至6号机组运行)28-30
• 3.3.2 抽排湖工况二(1号至4号机组运行)30-31
• 3.4 抽排圩工况31-37
• 3.4.1 抽排圩工况一(5号、6号机组运行)31-32
• 3.4.2 抽排圩工况二(1号、5号机组运行)32-34
• 3.4.3 抽排圩工况三(4号、6号机组运行)34-35
• 3.4.4 抽排圩工况四(2号、6号机组运行)35-36
• 3.4.5 抽排圩工况五(2号、5号、6号机组运行)36-37
• 3.5 排湖排圩工况(1号至6号机组运行)37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 4 前池流态优化试验研究40-48
• 4.1 排湖前池流态优化40-43
• 4.1.1 流态优化方案40-42
• 4.1.2 流态优化结果分析42-43
• 4.2 排圩前池流态优化43-46
• 4.2.1 流态优化方案43-45
• 4.2.2 流态优化结果分析45-46
• 4.3 本章小结46-48
• 5 涵闸过流能力及下游消能防冲试验研究48-53
• 5.1 排涝进水涵过流能力研究48-49
• 5.2 前池连通闸过流能力研究49-50
• 5.3 自排流道过流能力研究50
• 5.4 破罡湖闸下游消能防冲分析50-52
• 5.4.1 自排设计工况下游消能防冲分析51
• 5.4.2 自排校核工况下游消能防冲情况研究51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 6 出水段流态数值模拟53-64
• 6.1 软件简介53-54
• 6.2 数学模型54-55
• 6.2.1 模拟范围54
• 6.2.2 几何建模54
• 6.2.3 计算区域及边界条件54-55
• 6.3 网格生成55-56
• 6.4 模拟结果和分析56-62
• 6.4.1 水平剖面流场图57-58
• 6.4.2 纵剖面流场图58-60
• 6.4.3 横剖面流场图60-62
• 6.5 本章小结62-64
• 7 总结与展望64-66
• 7.1 总结64-65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：860557