消力池内双层悬栅消能效果及栅条较优布置研究

发布时间：2017-09-29 13:41

  本文关键词：消力池内双层悬栅消能效果及栅条较优布置研究

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【摘要】：悬栅消能工应用到消力池内,因其悬挂在消力池边墙上,不易受到含沙水流的冲刷和破坏,可以较好地起到辅助消能作用,成为适用性较好的新式辅助消能工。前人针对悬栅消能工进行了一定地研究,但主要针对消力池内布置单层悬栅,双层悬栅布置情况没有研究,通过试验得到双层悬栅消能效果较优,研究双层悬栅消能效果具有重要意义。在此前单层悬栅消能工研究基础上,通过均匀正交设计方法对模型试验进行设计,采用极差分析法分析模型试验结果,同时借助流体力学软件FLUENT中RNG k~ε双方程紊流模型对池中布置双层悬栅水力特性进行相关计算,运用Tecplot软件对数值模拟结果进行后处理,分析数值模拟得到的流速迹线图、压强云图以及悬栅周围时均压强差,并对比模型试验值和数值计算值,得到以下结论:模型试验中,没有布置悬栅时,消力池中流态不平稳,水流波动较大;布置悬栅时,池中水面均比较平稳,水面波动不大;在相同栅条数下布置双层悬栅,消力池内流态更加平稳,水面波动较小,并且在较少栅条数的情况下使流态稳定。双层悬栅布置型式改变,同样对其消能率影响不大,对池中下降水深削减影响较大。在不考虑单宽流量情况下,双层悬栅各因素对下降水深的影响排序为层距、栅距、栅条数。在数值模拟中,对比消力池内最大水深数值模拟计算值与模型试验值,得到两者误差较小,吻合较好。在均匀正交方案前提下,分别改变悬栅层距、栅距以及栅条数,得到当m1=0.4、m2=1.2、m3=1.1时,消能效果较好;通过数值模拟得到双层悬栅层距4 cm、栅距12 cm、栅条数11根,即当m1=0.4、m2=1.2、m3=1.1时,消能效果较好,水面波动较小,与模型试验结果相同。由于消力池内第1根悬栅以及下层悬栅受到时均压强较大,在悬栅消力池结构稳定性设计时,不仅要提高护坦的抗压强度,同时也要提高消力池内第1根悬栅以及下层悬栅的抗压强度。
【关键词】：双层悬栅 消能效果 布置型式 RNG k~ε 流速 压强
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV653
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状及意义9-10
• 1.3 双层悬栅研究内容与研究方案10-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第2章 消力池内双层悬栅消能效果的研究方法13-18
• 2.1 均匀正交设计13-14
• 2.2 数值模拟方法14-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第3章 消力池内布置单、双层悬栅消能效果对比18-30
• 3.1 模型试验设计及测量方法18-20
• 3.2 消力池内单、双层悬栅消能效果对比20-23
• 3.3 消力池内布置单、双层悬栅消能效果数值模拟23-25
• 3.4 消力池内布置单、双悬栅数值模拟结果分析25-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第4章 消力池内双层悬栅不同布置型式消能效果研究30-55
• 4.1 消力池内双层悬栅消能效果影响因子排序30-32
• 4.2 双层悬栅层距对消能特性影响32-39
• 4.3 双层悬栅栅距对消能特性影响39-43
• 4.4 双层悬栅栅条数对消能特性影响43-47
• 4.5 消力池内双层悬栅消能效果的数值模拟47-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第5章 悬栅消力池内水流冲刷过程中双层悬栅稳定性研究55-58
• 5.1 消力池内水流对悬栅的作用55-57
• 5.2 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 结论58-59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 作者简历65-66

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本文编号：942369