不同无砂混凝土板在水库渗流取水中的效能试验研究与数值模拟分析

发布时间：2017-09-24 11:39

  本文关键词：不同无砂混凝土板在水库渗流取水中的效能试验研究与数值模拟分析

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【摘要】：近年来，水库及河道水资源的有效利用，对社会经济的发展发挥着巨大的作用，然而在水资源的利用过程中，由于对水资源的污染和利用方式的影响，导致可用水资源紧缺和利用效率低下。随着社会经济发展对水资源数量和质量需求的提升，采用和开发新型的开采方式，对水资源的持续和高效利用十分必要。 无砂混凝土板渗流取水，是河道引水与地下水开发两者相结合而提出的一种新型取水技术。该技术在设计施工中比河道取水较为简单，同时取得的水源水质兼有地下水水质的特点，而且适用于轻度污染或含沙量大的水源，能对水源进行一定程度的净化，所以对无砂混凝土板渗流取水的有效开发，有着很大的发展前景和应用价值。 为了科学有效的利用无砂混凝土板进行渗流取水，同时完善渗流取水的相关理论，本文结合山西省实际的水利工程“辛安泉取水工程”，以不同无砂混凝土板为研究对象，采用理论分析，物理试验研究和数值模拟相结合的技术路线，，对无砂混凝土板在渗流取水中的选取提供了参考依据，总结分析了渗流取水中的各种影响因素及渗流取水效能的制约条件，通过研究得出以下理论成果： （1）试验得出了无砂混凝土板在不同压力水头下的取水效能变化，并分析得出了渗流取水效能对应于压力水头的函数关系曲线； （2）分析了不同容重的无砂混凝土板渗流取水效能的变化，得出了不同的水利工程取水量要求时，可以选取的相应容重的无砂混凝土板； （3）从无砂混凝土板的放置方式出发，对比分析了水平放置与竖直放置时的渗流效能差别；得出了水平放置时渗流取水效能优于竖直放置时的取水效能；但不同放置方式对应不同的取水工程，各有其优点； （4）从渗流取水系统的整体取水效能出发，对比分析了渗流系统在无砂混凝土板之上装填滤料与不装填滤料时的区别，得出了滤料对于渗流取水系统的影响效果，发现可以通过装填滤料来控制渗流取水量，实现渗流取水量的调节与控制； （5）综合分析了无砂混凝土板渗流取水效能的影响因素，采用多因素分析法得出了各个影响因素对渗流取水效能的影响程度，为渗流取水效能的调节与控制提供了依据； （6）结合渗流力学理论，采用量纲分析法得出了渗流取水量与压力水头及无砂混凝土板容重的关系，采用数据拟合试验结果得出了渗流取水量与压力水头的关系； （7）利用FLUENT软件，对不同压力水头下的多孔介质模型的垂直渗流进行了数值模拟。研究了渗流系统内部水流的压力和速度变化关系，并对该变化进行了预测。 本文的研究成果为实际水利取水工程的设计与取水流量调节和控制控制提供一定的参考依据。
【关键词】：无砂混凝土板 水库取水 渗流系统 取水效能 数值模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV697.41;TU991.13
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 符号说明11-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 课题研究背景13-14
• 1.2 取水工程研究进展14-17
• 1.2.1 水库与河道取水及供水研究进展14
• 1.2.2 渗流取水技术的研究进展14-16
• 1.2.3 渗流取水工程设计的相关问题16-17
• 1.3 渗流取水理论的研究进展17-19
• 1.3.1 达西渗流与非达西渗流17-18
• 1.3.2 牛顿流体渗流与非牛顿流体渗流18-19
• 1.3.3 现代渗流力学的发展19
• 1.4 无砂混凝土板的研究进展19-20
• 1.4.1 无砂混凝土板介绍19-20
• 1.4.2 无砂混凝土板与渗流取水20
• 1.5 多孔介质模型渗流数值模拟研究进展20-23
• 1.5.1 多孔介质渗流模型研究方法21
• 1.5.2 数值模拟与多孔介质渗流模拟21-23
• 1.6 本文主要研究内容及方法23-25
• 1.6.1 研究内容与方法23
• 1.6.2 本文研究的技术路线23-25
• 第二章 试验测试系统与方案25-33
• 2.1 试验测试系统25-30
• 2.1.1 试验系统流程图和布置图25-29
• 2.1.2 试验装置立面图29-30
• 2.2 水源及供水系统30
• 2.3 测试系统30
• 2.4 试验测试资料30-31
• 2.5 试验测试方案31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 渗流取水系统与集水能力试验结果33-45
• 3.1 不同容重的无砂混凝土板的渗流集水能力33-36
• 3.1.1 较高容重的无砂混凝土板渗流集水能力33-34
• 3.1.2 较低容重无砂混凝土板渗流集水能力34-36
• 3.2 无砂混凝土板不同放置取水系统的集水能力36-38
• 3.2.1 试验结果拟合曲线36-37
• 3.2.2 集水能力及公式37-38
• 3.3 带有滤料的渗滤取水系统的集水能力38-39
• 3.3.1 试验结果拟合曲线38
• 3.3.2 集水能力及公式38-39
• 3.4 无砂混凝土板渗流集水流量的计算公式39-43
• 3.4.1 渗流集水量拟合公式39-41
• 3.4.2 渗流系数 k 与无砂混凝土板容重 r 试验结果41-42
• 3.4.3 渗透指数 m 与无砂混凝土板容重 r 关系42-43
• 3.5 相同压力水头下的无砂混凝土板的渗流效能分析43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 多种因素对渗流集水量影响分析45-53
• 4.1 不同容重的无砂混凝土板渗流集水能力对比分析45-46
• 4.2 相同容重无砂混凝土板在不同渗流方向时渗流集水能力分析46-47
• 4.3 填装滤料对无砂混凝土板的渗流集水能力影响分析47-48
• 4.4 综合因素敏感性分析48-51
• 4.4.1 分析原理48-50
• 4.4.2 综合影响因素研究50-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 数值模拟结果分析53-61
• 5.1 数值模拟简介53-55
• 5.1.1 GAMBIT 软件简介53-54
• 5.1.2 FLUENT 软件简介54
• 5.1.3 本文数值模拟的求解过程54-55
• 5.2 模型建立与网格的划分55-57
• 5.2.1 GAMBIT 中的 3D 模型55-56
• 5.2.2 网格划分以及边界条件56-57
• 5.3 FLUENT 软件中的数值模拟57
• 5.4 模拟结果与分析57-60
• 5.4.1 无砂混混凝土板渗流系统中水流压力与速度分布云图57-58
• 5.4.2 无砂混凝土板渗流模型中压力曲线58-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 结论与建议61-63
• 6.1 结论61-62
• 6.2 研究建议与发展前景展望62-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-70
• 硕士期间的主要情况70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：911208