水电站泄洪雾化理论及其数学模型的研究

发布时间：2017-10-21 05:36

  本文关键词：水电站泄洪雾化理论及其数学模型的研究

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【摘要】：本论文对底流泄洪雾化和挑流泄洪雾化的数值模拟做了多方面的工作，可归纳为以下三个部分： 第一部分为底流泄洪雾化数学模型的建立和预测。首先，根据底流消能泄流雾化的机理，应用量纲分析方法，得到水雾雾源量的计算关系式。在雾源为连续线源和任意风向的条件下，利用高斯扩散方程，研究了水雾在峡谷内扩散规律。结合雾雨自动转换过程、碰并过程、雾滴的凝结和蒸发过程，得到雾源下游流场水雾浓度、温度、相对湿度和降水强度的分布。其次，根据湾塘水电站原型观测数据，，对底流泄洪雾化的数学模型进行了反馈分析。应用葛洲坝二江泄水闸泄洪雾化原型观测数据，验证了底流泄洪雾化的数学模型。最后，应用底流泄洪雾化的数学模型，对向家坝水电站泄洪雾化进行了预测，得到不同工况下水雾浓度、相对湿度、温度和雨强的影响范围。 第二部分为挑流泄洪雾化数学模型的建立和预测，该模型包括水舌的运动、水滴随机喷溅和水雾扩散。首先，在考虑水舌扩散和掺气的条件下，建立了掺气水舌的运动微分方程，提出了挑流水舌运动参数的求解方法。研究两股掺气水舌在空中的碰撞特性。在考虑地形的条件下，研究了挑流水舌撞击尾水时水滴随机喷溅特性，建立了水滴随机碰溅的数学模型，提出了地面降雨强度的求解方法。研究了水雾扩散的微分方程，并对于二维恒定雾流扩散方程，得到水雾浓度和降雨强度的表达式。其次，根据漫湾和李家峡水电站原型观测数据，对挑流泄洪雾化的数学模型进行了反馈分析。应用乌江渡和二滩水电站泄洪雾化的原型观测数据，验证了挑流泄洪雾化的数学模型。最后，应用挑流泄洪雾化的数学模型，对龙滩、拉西瓦和糯扎渡水电站泄洪雾化进行了预测计算，分别得到其暴雨区和毛毛雨区的范围。 第三部分为挑流BP神经网络模型的建立和预测。首先，分别建立了暴雨区长度、暴雨区宽度、毛毛雨区长度和毛毛雨区宽度的神经网络模型。其次，选取李家峡、二滩、漫湾和东江水电站的原型观测数据或泄流雾化计算数据作为样本，对挑流BP神经网络进行学习训练。最后，应用挑流BP神经网络模型对拉西瓦水电站的泄洪雾化范围进行了预测。
【关键词】：水电站 泄洪雾化理论 底流 挑流 数学模型 神经网络
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TV135
【目录】：

• 第一章 绪论10-26
• 1.1 泄洪雾化现象11-12
• 1.2 挑流泄洪雾化的机理12-13
• 1.3 水气两相流掺气机理的研究现状13
• 1.4 挑流泄洪雾化的研究现状13-21
• 1.5 底流泄洪雾化的研究现状21-22
• 1.6 泄洪雾化的研究方法22-23
• 1.7 本文的主要工作23-26
• 第二章 底流泄洪雾化的数学模型26-36
• 2.1 底流消能水雾雾源量的计算26-28
• 2.2 水雾扩散的数学模型28-32
• 2.3 雾滴、雨滴和水汽之间的相互转换过程32-34
• 2.4 小结34-36
• 第三章 底流泄洪雾化原观反馈分析与验证计算36-49
• 3.1 湾塘水电站底流泄洪雾化原观反馈分析36-45
• 3.2 底流泄洪雾化数学模型的验证计算45-48
• 3.3 小结48-49
• 第四章 向家坝水电站泄洪雾化对下游环境影响的预测计算49-59
• 4.1 向家坝水电站工程概况49
• 4.2 向家坝水电站泄洪工况和气象条件49-52
• 4.3 向家坝水电站泄洪雾化的雾源量52
• 4.4 在西北风(6m/s)的作用下50年一遇洪水的预测计算52-53
• 4.5 泄洪雾化的影响范围53-54
• 4.6 控制点的计算参数54-56
• 4.7 结果分析与讨论56-58
• 4.8 小结58-59
• 第五章 掺气水舌空中扩散及其运动规律的研究59-67
• 5.1 基本假定59
• 5.2 挑流水舌空中扩散特性59-61
• 5.3 挑流水舌运动微分方程61-64
• 5.4 挑流水舌运动微分方程的求解64-65
• 5.5 算例65
• 5.6 挑流水舌外缘挑距计算值与原观值的比较65-66
• 5.7 小结66-67
• 第六章 掺气水舌碰撞特性的研究67-77
• 6.1 两股掺气水舌在空中的碰撞特性67-69
• 6.2 挑流水舌入水形状和水滴喷溅流量的确定69-70
• 6.3 挑流水舌撞击尾水时水滴随机喷溅的数学模型70-75
• 6.4 水滴随机喷溅数学模型的验证75-76
• 6.5 小结76-77
• 第七章 雾流扩散规律的研究77-82
• 7.1 雾流扩散的机理77-78
• 7.2 基本假定78
• 7.3 雾流扩散方程78-79
• 7.4 二维恒定雾流扩散方程79-80
• 7.5 雾流扩散区降雨强度的求解80
• 7.6 小结80-82
• 第八章 挑流泄洪雾化原观反馈分析与验证计算82-101
• 8.1 漫湾水电站泄洪雾化原观反馈分析82-86
• 8.2 李家峡水电站泄洪雾化原观反馈分析86-92
• 8.3 乌江渡水电站泄洪雾化的验证计算92-94
• 8.4 二滩水电站泄洪雾化的验证计算94-97
• 8.5 泄洪雾化雨强比尺的研究97-99
• 8.6 小结99-101
• 第九章 挑流泄洪雾化预测计算101-126
• 9.1 龙滩水电站泄洪雾化预测计算101-109
• 9.2 糯扎渡水电站泄洪雾化预测计算109-115
• 9.3 拉西瓦水电站泄洪雾化预测计算115-119
• 9.4 挑流泄洪雾化范围估算的研究119-125
• 9.5 小结125-126
• 第十章 挑流泄洪雾化的BP神经网络模型126-142
• 10.1 人工神经网络构成的基本原理126-128
• 10.2 BP网络模型128-131
• 10.3 挑流泄洪雾化的BP神经网络模型131-137
• 10.4 挑流泄洪雾化范围特性分析137-139
• 10.5 挑流泄洪雾化的数学模型和BP神经网络模型139-140
• 10.6 小结140-142
• 第十一章 结论与研究展望142-146
• 11.1 结论142-145
• 11.2 研究展望145-146
• 参考文献146-153
• 攻读博士学位期间发表学术论文和参加科研情况153-154
• 附录154-158
• 致谢158

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张卓;练继建;杨晓慧;;雾化雨作用下的裂隙岩体边坡渗流分析[J];四川大学学报(工程科学版);2006年02期

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3 刘东海,崔广涛,钟登华,彭文怀;泄洪雾化的粒子系统模拟及三维可视化[J];水利学报;2005年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：1071616